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LCP是什么材质?与“LCP塑胶原料”的前世与今生?

来源:东莞市骏鸿塑胶新材料有限公司作者:特种工程塑料-选骏鸿,靠谱!网址:http://www.nicelcp.com/浏览数:1018 
文章附图

LCP是什么材质?与“LCP塑胶原料”的前世与今生?

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高强度、高刚性、高流动性,耐高温、优异的电绝缘性和尺寸稳定性……(此处省略1万字)应用范围更是横跨电子电气、光导纤维、汽车,宇航,医疗等各大领域。我想,这个包裹必定会让小主您称心满意。礼包数量有限,欲领从速!


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Tip 1:它是80年代初期发展起来的一种新型高性能工程塑料

Tip 2:它能为产品带来以下优势

  • 低成本

  • 耐高温

  • 尺寸稳定

  • 成型周期短

Tip 3:熔融态时一般呈现液晶性

Tip 4它被广泛制作成电子电器类产品内的连接器,烘焙类器具,等等


请问它究竟是什么呢?

他是液晶高分子聚合物(LIQUID CRYSTALLINE POLYMER),简称LCP
LCP塑胶原料(LIQUID CRYSTAL POLYMER)又称液晶聚合物。它是一种新型的高分子材料,在熔融态时一般呈现液晶性。

LCP优点.
1、流动性高 2、尺寸安定性佳 3、流动性极佳
4、耐溶剂性 5、高机械强度 6、难燃性
LCP用途.

1、速接器、线圈、开关、插座 2、泵零件、阀零件  

3 、汽车燃料外围零件 4、电子炉用容器 主意与流动方向垂直之机械物性较差.

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材料特性

编辑
这类材料具有优异的耐热性能和成型加工性能。聚合方法以熔融缩聚为主,全芳香族LCP多辅以固相缩聚以制得高分子量产品。非全芳香族LCP塑胶原料常采用一步或二步熔融聚合制取产品。近年连续熔融缩聚制取高分子量LCP的技术得到发展。液晶芳香族聚酯在液晶态下由于其大分子链是取向的,它有异常规整的纤维状结构,性能特殊,制品强度很高,并不亚于金属和陶瓷。拉伸强度和弯曲模量可超过10年来发展起来的各种热塑性工程塑料。机械性能、尺寸稳定性、光学性能、电性能、耐化学药品性、阻燃性、加工性良好,耐热性好,热膨胀系数教低。采用的单体不同,制得的液晶聚酯的性能、加工性和价格也不同。选择的填料不同、填料添加量的不同也都影响它的性能
A:液晶又可分为溶致液晶聚合物和热致液晶聚合物。前者在溶剂中呈液晶态,后者因温度变化而呈液晶态。B:液晶聚合物分子的分之主链刚硬,分子之间堆砌紧密,且在成型过程中高度取向,所以具有线膨胀系数小,成型收缩率低和非常突出的强度和弹性模量以及优良的耐热性,具有较高的负荷变形温度,有些可高达340℃以上。C:LCP的耐气候性、耐辐射性良好,具有优异的阻燃性,能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。其燃烧等级达到UL94V-0级水平。LCP塑胶原料是防火安全性最好的特种塑料之一。D:一般热致性液晶聚合物具有较好派的流动性,易加工成型。其成型产品具有液晶聚合物特有的皮芯结构,树脂本身具有纤维性质,在熔融状态下有高度的取向,故可起到纤维增强的效果。这也是液晶聚合物最引人注目的特点。E:热致液晶聚合物还可与多种塑料制成聚合物共混材料,这些共混材料中液晶聚合物起到玻纤增强的作用,可以大大提高材料的强度、刚性及耐热性等。F:LCP塑胶原料密度为1.4~1.7g/cm3。液晶聚合物具有高强度,高模量的力学性能,由于其结构特点而具有自增强性,因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平;如果用玻璃纤维、碳纤维等增强,更远远超过其他工程塑料。G:LCP液晶聚合物还具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性,对大多数塑料存在的蠕变缺点,液晶材料可忽略不计,而且耐磨、减磨性均优异。H:LCP塑胶原料具有优良的电绝缘性能。其介电强度比一般工程塑料高,耐电弧性良好。作为电器应用制件,在连续使用温度200~300℃时,其电性能不受影响。而间断使用温度可达316℃左右。I:LCP塑胶原料具有突出的耐腐蚀性能,LCP制品在浓度为90%的酸及浓度为50%的碱存在下不会受到侵蚀,对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水,接触后不会被溶解,也不会引起应力开裂。
性质

1:LCP外观:米黄色(也有呈白色的不透明的固体粉末)

2:LCP密度:1.35-1.45g/cm3

3、LCP具有自增强性:具有异常规整的纤维状结构特点,因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻纤维增强后的机械强度及其模量的水平。如果用玻纤、碳纤等增强,更远远超过其他工程塑料。

4、液晶聚合物还具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性,对大多数塑料存在的蠕变特点,液晶材料可以忽略不计,而且耐磨、减磨性均优异。

5、LCP的耐气候性、耐辐射性良好,具有优异的阻燃性,能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。其燃烧等级达到UL94V-0级水平。

6、LCP具有优良的电绝缘性能。其介电强度比一般工程塑料高,耐电弧性良好。在连续使用温度200-300℃,其电性能不受影响。间断使用温度可达316℃左右。

7、LCP具有突出的耐腐蚀性能,LCP制品在浓度为90%酸及浓度为50%碱存在下不会受到侵蚀,对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水,接触后不会被溶解,也不会引起应力开裂。

8:液晶树脂的耐热性分类(低、中和高耐热型) a、低耐热 <177 日本宝理 A430、 Rodrun&reg; LC3000 b、中耐热 177~243 美国杜邦 6330、日本宝理 A130、日本三菱E335G30、日本住友E7000、Rodrun&reg;LC5000、Ueno LCP&reg;1000 c、 高耐热 >243 Xydar&reg; -930、杜邦;6130 日本宝理C130、Ueno LCP&reg;2000、Titan LCP&reg; LG431、日本三菱 E345G30

二、应用 a、电子电气是LCP的主要市场:电子电气的表面装配焊接技术对材料的尺寸稳定性和耐热性有很高的要求(能经受表面装配技术中使用的气相焊接和红外焊接);

b、LCP:印刷电路板、人造卫星电子部件、喷气发动机零件、汽车机械零件、医疗方面;

C、LCP加入高填充剂或合金(PSF/PBT/PA): 作为集成电路封装材料、 代替环氧树脂作线圈骨架的封装材料; 作光纤电缆接头护套和高强度元件; 代替陶瓷作化工用分离塔中的填充材料。 代替玻璃纤维增强的聚砜等塑料(宇航器外部的面板、汽车外装的制动系统)。

a、LCP具有自增强性:具有异常规整的纤维状结构特点,因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平。如果用玻璃纤维、碳纤维等增强,更远远超过其他工程塑料。  

b、LCP液晶聚合物还具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性,对大多数塑料存在的蠕变特点,液晶材料可以忽略不计,而且耐磨、减磨性均优异。

  c、LCP的耐气候性、耐辐射性良好,具有优异的阻燃性,能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。其燃烧等级达到UL94V-0级水平。
  d、LCP具有优良的电绝缘性能。其介电强度比一般工程塑料高,耐电弧性良好。在连续使用温度200-300℃,其电性能不受影响。间断使用温度可达316℃左右。
  e、LCP具有突出的耐腐蚀性能,LCP制品在浓度为90%酸及浓度为50%碱存在下不会受到侵蚀,对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水,接触后不会被溶解,也不会引起应力开裂。
  2、应用
  a、电子电气是LCP的主要市场:电子电气的表面装配焊接技术对材料的尺寸稳定性和耐热性有很高的要求(能经受表面装配技术中使用的气相焊接和红外焊接);
  b、LCP:印刷电路板、人造卫星电子部件、喷气发动机零件、汽车机械零件、医疗方面;

成型工艺

编辑
LCP塑胶原料的成型温度高,因其品种不同,熔融温度在300~425℃范围内。LCP熔体粘度低,流动性好,与烯烃塑料近似。LCP具有极小的线膨胀系数,尺寸稳定性好。成型加工条件参考为:成型温度300~390℃;模具温度100~260℃;成型压力7~100MPa,压缩比2.5~4,成型收缩率0.1~0.6。
1. 料筒温度
通常料筒温度、喷嘴温度、材料熔融温度如表所示。
如考虑到螺杆的使用寿命,可以缩小后部、中部、前部的温差。为了防止喷嘴流涎,喷嘴温度可以比表中所示的温度低10℃,如果要提高流动性的话,所设温度可以比表中所示的温度高出20℃,但是必须注意下列情况。
降低料筒温度时:滞留时间过长,不会引起粒料在料筒中老化,也不会产生腐蚀性气体,所以滞留时间长一般不会产生什么大的问题。但是,如果长时间中断成型的话,请降低料筒温度,再次成型时,以扔掉几模为好。
各品级成型时的料筒温度(℃)

A
B
C
Ei


后部
250-290
250-290
280-340
300-360

中部
270-290
270-290
300-340
310-350

前部
290-310
290-310
320-340
330-350

喷嘴
290-310
290-310
320-340
330-350

树脂温度
290-320
290-320
320-350
340-360

2. 模具温度
LCP塑胶原料可成型的模具温度在30℃-150℃之间。但是我们一般将模具温度设定在70℃-110℃左右。为了缩短成型周期、防止飞边及变形,应选择低的模具温度;如果要求制品尺寸稳定(特别是用于高温条件下的制品),减少熔接缝的产生及解决充填不足等问题时,则应选择高的模具温度。
3. 可塑化
螺杆的转速一般为100rpm。如果是含玻纤或者含碳玻纤的材料(例:A130、A230等),为了防止玻纤被折断,我们必须选择比较低的转速。此外,背压也尽可能低一点。料筒温度设定为300℃时,材料在料筒内滞留时间对塑料的机械性能、颜色都有影响。
4. 注射压力和注射速度
最合适的注射压力必须取决于材料、制品形状、模具设计(特别是直浇口、流道、浇口)及其他的成型条件。但是LCP无任何品级其熔融粘度都是非常低的,所以注射压力比一般的热可塑性树脂要低。成型刚开始时采用低压,然后慢慢地增加压力,这是一种比较好的方法。大抵的成型品在15MPa-45MPa的注射压力下即可成型。另外,LCP的固化时间比较快,所以注射速度快则易得到好的结果。
5. 成型周期
成型周期取决于成型品的大小、形状、厚薄、模具结构及成型条件。正如上面所说的那样LCP具有良好的流动性,所以它的填充时间比较短,且固化速度也比较快,所以我们可以得到较短的成型周期。代表性的成型周期为10秒-30秒。

主要用途

编辑

1)LCP塑胶原料其具有高强度、高刚性、耐高温、电绝缘性等十分优良,被用于电子、电气、光导纤维、汽车及宇航等领域。

2)用液晶作成的纤维可以做鱼网、防弹服、体育用品、刹车片、光导纤维几显示材料等,还可制成薄膜,用于软质印刷线路、食品包装等。

3)LCP塑胶原料已经用于微波炉容器,可以耐高低温。LCP还可以做印刷电路板、人造卫星电子部件、喷气发动机零件;用于电子电气和汽车机械零件或部件;还可以用于医疗方面。

4)LCP塑胶原料可以加入高填充剂作为集成电路封装材料,以代替环氧树脂作线圈骨架的封装材料;作光纤电缆接头护套和高强度元件;代替陶瓷作化工用分离塔中的填充材料等。

5)LCP塑胶原料还可以与聚砜、PBT、聚酰胺等塑料共混制成合金,制件成型后其机械强度高,用以代替玻璃纤维增强的聚砜等塑料,既可提高机械强度性能,又可提高使用强度及化学稳定性等。目前正在研究将LCP用于宇航器外部的面板、汽车外装的制动系统等。

对“LCP是什么材质?”您了解多少? 有什么疑问可以密我们的Nice喔!

本章除了介绍“LCP是什么材质?

下面给大家详细介绍一下“LCP塑胶原料”的前世与今生?

1》液晶的发现

液晶发现的历史已相当久远.

1854年有人发现肥皂水以及神经细胞含适量水时,会变成具有光学均向性的有机分子集合体(溶致型lyotropic液晶 / 浓度转变形液晶),这可算是液晶最早被发现的开始。  

1888年,奧地利植物学家莱尼茨尔Friendrich Reinitzer(1857-1927)在研究植物中的胆固醇过程中,当他制得现在我们已熟知的胆固醇苯甲酸脂时,发现了这种化合物质具有两个熔点的奇特现象:加热固体样品时,可以观察到晶体变为雾浊的液体;当进一步升高温度时,雾浊的液体突然变成清亮的液体(热致型thermotropic液晶)。更重要的是,两个熔点之间,他观测到了双折射现象和相应的颜色变化。Reinitzer对此百思不解,于是他写信给著名的晶体学家Van Zepharovich,Zepharovich对此也很惊奇,于是又推荐Reinitzer给当时著名的德国物理学家Otto Lehmann(1855-1922)写信,Lehmann是研究相变的权威。

Friedrich Reinitzer (1857-1927)   Lehmann在收到Reinitzer寄给他的两个样品后,对其进行了测定,并确认了Reinitzer的发现:在145.5℃物质变为雾浊状液体,升温至178.5℃时变为清亮;降温时先变为蓝色,然后是雾浊状,进一步降温,变为紫色,最后变为白色固体。   异常的双熔点现象发现不久,液晶的另一个基本性质--双折射,也在许多有机物中发现。由于生物体内许多物质具有晶体才具有的双折射现象,因此这种物质被称为活晶体。

Otto Lehmann (1855-1922)   Lehmann进一步对Reinitzer的胆固醇物质进行了细致的研究。他把液体中产生双折射的部分称为晶体。当加上电场,发现形成类似单晶的白色网状条纹,深入分析后,他写信给Reinitzer:我的结果符合你的观点,即胆固醇物质中存在非常软的晶体,它是完全均一的,你先前假定的液体是不存在的,晶体以这种被人们误认为液体的软物质的形式存在,必将引起物理学家的极大关注。之后不久,他发表了题为“About Liquid Crystal”的文章。

Ludwig Gatterman (1860-1920)   1890年,Ludwig Gatterman(1860-1920)在德国Freiburg合成了一些新的氧化偶氮苯化合物发现也具有双熔点现象。这是第一次得到已知结构的液晶,它的流动性要比Reinitzer得到的胆固醇结构的要大得多。Lenmann对此非常兴奋,称它们为结晶流体。在19世纪90年代,Gatterman和Lehmann不断发表文章介绍他们的新发现,尽管直到1922年G.Friedel(1865-1933)才提出这类物质及其分类和命名规则,但在Lehmann论文中使用的许多名词术语,在现在液晶学中一直沿用。


2>LCP工业化进程

工业化液晶聚合物(简称LCP)起初是美国DuPont公司开发出来的溶致性聚对亚苯基对苯二甲酰胺(Kevlar&reg;)。由于这种类型的聚合物只能在溶液中加工,不能熔融,只能用作纤维涂料,是一种特种工程塑胶原料。

发展一个世纪,至如今出现了大批量的优秀企业参与到LCP液晶聚合物工业化进程,相继推出了完善的各种优秀系列的牌号!

国外:

①Du Pont、
②Eastman、
③Solvay、
④Ticona、
⑤三菱工程塑料公司、
⑥住友、
⑦宝理塑料(为Ticona和日本大赛璐化学公司的合资公司)、
⑧东丽,

此外还有上野精细化工公司和Unitika公司等。

国内

深圳杜邦

深圳宝理

普利特

骏鸿新材料

等优秀创新高分子材料企业.

液晶是一种介于液态和晶态的物质状态,称为固态、气态、液态以外的所谓介晶态,物质的第四状态。它既具有结晶态的各向异性,又有液态的可流动性。液晶聚合物(LCP)是上世纪50年代发现的一类具有特殊性能的聚合物。LCP是介于固体结晶和液体之间的中间状态聚合物,其分子排列虽然不像固体晶态那样三维有序,但也不是液体那样无序,而是具有一定(一维或二维)的有序性。它是一种新型的高分子材料,在熔融态时一般呈现液晶性。这类材料具有优异的耐热性能和成型加工性能[1]。由于其优异的性能,从被发现开始,大量的人力便被投入进行研究和开发,目前世界上的LCP大厂商已经能够工业化批量生产,更多的针对其性能改进的研究还在继续。在这一方面的研究,国内刚刚起步。

下面简约介绍关键技术“LCP液晶聚合物增韧热固性树脂!”


简要介绍液晶聚合物的基本概念,综述了近年来液晶聚合物的研究进展。由于现有的热固性树脂增韧方法存在种种缺陷,热致型液晶正取代橡胶性体、热塑性塑料等成为新一类热固性树脂增韧剂,与其它方法相比,该法增韧果好,改性体系衬热性、模量高。从液晶聚合物增韧、液晶单体/低聚物增韧、液晶固化剂增韧三个方面综述了现阶段热致型液晶增韧热固性树脂的研究进展。  

1.1液晶聚合物的分类及性能 液晶聚合物是一种兼有固体和液体部分性质的过渡中间态---液晶态,其分子排列介于理想的液体和晶体之间,呈一维或二维的远程有序----分子排列在位置上显示无序性,但在分子取向上任有一定程度的有序性,表现出良好的各向异性。   根据分子排列有序性不同,大致可分为向列型(nematic)、近晶型(sematic)和胆甾型(cholesteric)三种类型。按液晶的形成条件又可分为溶致性、热致性和压敏性液晶。   液晶聚合物材料具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率以及良好的介电性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能。在电子电器、航空航天、光纤通讯、汽车工业、机械制造和化学工业等领域具有广阔的应用前景

[1]。   1.2国内外液晶高分子聚合物的研究进展  

1972年美国Du Pont公司研究成功的Kevlar系列溶致液晶纤维标志着合成高分子液晶开始走向市场,并引起人们广泛的兴趣。

1984年Darto和Manufacturing公司开发聚芳酯热致LCP并首次实现了热致LCP的工业化。   英国ICI公司的VICTRES-SRP LCP已经有4个品种投入生产,新一种拉伸强度高达200 MPa,悬臂缺口冲击强度为130 J/m2的新品种

[2]。德国BASF公司的ULTRAX已经研制出三种基本新品种,其中两种是耐高温的特种工程塑料.另外,德国Hoechst公司将新型Vectra LCP作为热塑性工程塑料在世界范围内推广,目前投放市场的有30余种商品级及专用级产品[3]。   周其凤等[4]从分子设计的角度提出了“含二维液晶基元的液晶高分子”概念,并合成了一系列T型、X型二维液晶基元的液晶高分子.这类液晶高分子材料有别于一维液晶基元的液晶高分子材料,经过精心的分子设计,比如将二维液晶基元的其中一维方向的结构部分固定于分子主链之中而构成主链的结构成分,而使另一维方向上的结构部分作为侧基,因而可望制得力学各向异性较弱的高强度、高


模量材料。  

树枝状高分子为美国Dow化学公司的Tomalia和South Florida大学的Newkome在80年代中期提出的[5-6].这类新的树枝状高分子具有规整的分子结构,其分子体积、形状和功能基团可在分子水平上精确设计和控制.后来Percec[7]首次合成了树枝状液晶高分子,由于Percec未采用逐步发散或收敛法,产品结构不规整,分子量不单一.张其震等[8]合成了结构规整的硅碳烷的树枝状液晶高分子,但分子量偏低。  

今后LCP发展的主要方向可以归纳为:

(1)降低成本,(2)降低制件的各向异性,(3)在改善加工性的同时取得耐热性和机械性能的综合平衡。  

2 热固性树脂的增韧   固化后的热固性树脂是一类具有高交联密度的网络结构聚合物,具有良好的机械性能、电性能和粘接性能。其主要代表有环氧树脂(EP)、不饱和聚醋树脂(UP)、双马来酞亚胺树脂(BMI)等,它们广泛用于机械、化工、电子电气和航空航天等领域。然而,热固性树脂交联结构的最大弱点在于固化产物性质较脆、耐冲击和耐应力开裂性较差,因此应用受到了一定的限制。为此,国内外科研工作者针对热固性树脂的增韧改性进行了大量的研究。 最初采用橡胶弹性体增韧热固性树脂,树脂韧性成倍提高,但这往往以牺牲耐热性和弹性模量为代价。80年代研究的热点转向用热塑性聚合物增韧热固性树脂,树脂的韧性、模量等都有不同程度地升高,耐热性下降不大;但是,由于热塑性聚合物的溶解性和流动性较差,其混熔体的粘度较高、成型工艺性较差。80年代末,人们又提出了互穿网络(IPN)增韧热固性树脂这一技术,取得了较好的效果;美中不足的是,该法同样会导致改性树脂耐热性下降,限制了材料在高温领域的应用。  

3 热致型液晶增韧热固性树脂的研究   随着对热致型液晶(TLC)研究的广泛深入,TLC增韧热固性树脂的研究引起了科学界的普遍关注。该法的优点在于在提高树脂韧性的同时,耐热性、模量等也有一定程度的提高。目前,TLC增韧热固性树脂的方法主要可以分为热固性树脂与液晶聚合物(LCP)共混/共聚、热固性树脂与液晶单体/低聚物(LCM)聚以及热固性液晶固化剂(LCC)共聚等。

3.1   与液晶聚合物共混、共聚 LCP具有热稳定性好收缩应力低机械性能和耐候性能优良等特点,在其液晶相转变区域,LCP能形成微纤取向结构,产生高度的自增强、增韧作用。与热塑性聚合物相比,LCP增韧热固性树脂体系在增韧效果相同的情况下,其用量仅为热塑性树脂的25%~30%,因此显示出良好的应用前景。

3.1.1   增韧机理   关于LCP增韧热固性树脂的增韧机理,目前有以下几种见解。Cafagna等[9]认为,LCP在改性树脂中起到了裂纹钉锚作用。LCP作为第二相(刚性与基体接近),具有一定的韧性和较高的断裂伸长率,只要LCP体积分数适当,就可以对裂纹扩展起到约束闭合的作用,从而阻止了裂纹的进一步扩展,达到增韧的目的。也有人发现[10],LCP在改性树脂中还可以起到引发银纹和剪切带作用。LCP具有自增强、易取向的特性,在外力作用下易形成颗粒或微纤,以分散相形式存在于树脂基体中,在应力作用下,作为分散相的LCP可以引发银纹和剪切带,使裂纹端部的应力集中得到松弛,阻碍裂纹的扩展,体系消耗了大量能量,从而使树脂韧性得到提高。

3.1.2   研究现状   Cafagna[9]将聚对苯二甲酸乙二醇一对经基苯甲酸共聚酷PET/PHB60与可溶于环氧树脂的芳香聚醋(PAr)ARDEL-D100共混、熔融纺丝,使LCP在热塑性塑料中原位生成微纤结构,然后将这些细丝添加到Epon825中;在固化过程中,起载体作用的PAr溶解到环氧树脂中,剩下的LCP则以微纤形式保存下来。实验表明,仅加入2%的LCP,环氧树脂的断裂韧性就已提高了20写,Tg及弹性模量则基本没有变化;在一定范围内,随着LcP含量的增加,材料韧性明显改善。王惠民等[11]采用同样的成型工艺,将PET/PHB与PAr或聚碳酸醋(PC)共混、熔融纺丝所制得的细丝添加到环氧树脂中,当LCP含量为4%时,环氧树脂的韧性提高到原来的2.73倍,断裂能(Gic)提高到3.82倍,并且耐热性和模量均有提高。 直接将EP、LCP、增容剂以及固化剂熔融共混后固化,同样可以获得较好的增韧效果。梁伟荣[10]、陈秋明[l2]等用热致液晶聚合物KU9221增韧环氧树脂E一51,当LCP含量为2写~4写时,环氧树脂的冲击强度提高近2倍,拉伸破断功提高2~4倍,弹性模量和玻璃化转变温度(Tg)也有所提高。曹有名等[l3]用PET一PHB增韧环氧树脂E一44,当PET一PHB用量为10%时,拉伸强度增加了99%,冲击强度增加了150%,弹性模量也有所增加。姚康德等[l4]发现,少量PET一PHB的存在同样可以改善环氧树脂几附近的伸长率。   米军等[15]提出用LCP与热固性树脂复合形成半互穿网络(SIPN)的思路,采用含柔性链的热致型液晶聚醋酞亚胺(LCPEI)与二苯甲烷双马来酞亚胺(BMD在溶液中充分混合,使之发生一定的共聚反应,然后干燥、加热,使BMI交联形成SIPN结构。该产物具有较好的耐热性,用SEM可以观察到液晶的簇状结构,表现出液晶相的增韧增强特性。


液晶聚合物(LCP)

应用前景;

液晶是一种介于液态和晶态的物质状态,称为固态、气态、液态以外的所谓介晶态,物质的第四状态。它既具有结晶态的各向异性,又有液态的可流动性。液晶聚合物(LCP)是上世纪50年代发现的一类具有特殊性能的聚合物。LCP是介于固体结晶和液体之间的中间状态聚合物,其分子排列虽然不像固体晶态那样三维有序,但也不是液体那样无序,而是具有一定(一维或二维)的有序性。它是一种新型的高分子材料,在熔融态时一般呈现液晶性。这类材料具有优异的耐热性能和成型加工性能[1]。由于其优异的性能,从被发现开始,大量的人力便被投入进行研究和开发,目前世界上的LCP大厂商已经能够工业化批量生产,更多的针对其性能改进的研究还在继续。在这一方面的研究,国内刚刚起步。

1.液晶聚合物的分类和结构

就液晶态的形成条件而言,LCP可以分为热致液晶和溶致液晶。当液晶聚合物溶解在某种特定溶剂中才能呈现出各向异性的液晶特性时,这就叫溶致液晶;而当液晶高聚物只有在熔融成液体时才呈现液晶态时,为热致液晶[2]。据分子结构来分类可以分成三种:有分子排列成层,层内分子长轴互相平行,可以前后左右滑动但不能上下移动的分子规整性近似于晶体的近晶型LCP;有分子沿长轴方向平行排列可以上下左右滑动的向列型LCP以及分子排列成层,层内分子排列成向列型;分子长轴平衡于层的表面,而层与层分子长轴逐步偏转,形成螺旋状的对光线各个分子层有选择性地反射,形成肉眼能见的各种色彩的胆甾型[2]。除了常见的向列相、胆甾相以外,近晶相已经从A相发展到Q相了,而且还出现众多的亚相以及手征相。他们的结构几乎覆盖了从各向同性液体到各向异性晶体之间的所有有序性[4]。就其分子链型,还可以分为主链型和侧链型[3]。

液晶性不仅在长棒型分子中观察到了, 而且在盘形分子、碗形分子以及双亲性分子, 高分子中也观察到了[4]。



2.液晶聚合物的性质

(1)流变学特性和成型性[5]

对于用液晶聚合物表示的液晶状态(向列液晶状态)来说,聚合物(高分子)中特有的分子链相互缠结状况十分罕见,只要稍微对它施加一点剪切力,就很容易使LCP分子链产生取向。因此,在进行注射成型等加工时可以大大减少所产生的流动阻力。

(2)高强度和高模量

刚性棒状LCP 具有自发取向的特征, 当熔融加工时, 在剪切应力作用下分子沿流动方向进一步取向而达到高度有序状态, 冷却后这种取向就被固定下来, 因而具有自增强特性[6]。因而LCP不添加任何增强剂就有高的强度和弹性模量。

(3)突出的耐热性[6]

如Xydar的熔点为421℃ , 空气中560℃ 才开始分解, 其热变形温度高达350℃ , 明显高于绝大多数热塑性塑料,连续使用温度为-50-240 ℃ 。

(4)线性膨胀系数小

LCP戌型线膨胀系数极小,大约为1O-5K-1,因而模具的收缩率小,可以精密注射各种高精度部件[2]。

(5)优异的阻燃性

LCP分子链由大量芳环构成, 因此不加任何阻燃剂就能达到UL94V-O 级的阻燃水平。

(6)优良的电性能

LCP的电绝缘性能较好, 尤其厚度较小时的介电强度比普通工程塑料高得多, 体积电阻一般高于1018Ω?m,抗电弧性也较高[6]。LCP有极高的耐电压性,是优良的电绝缘材料,介电强度高达470—955V/25.4 m[2]。

(7)耐化学药品性

LCP耐化学药品性优良,耐紫外光,可以透过微波,为此LCP是微波食品优良的包装材料[2]。

但是LCP尚存在制品的各向异性和接缝强度低等缺点, 价格相对较高。近年来科学家们致力于改进加工技术, 强化品种开发, 研究新型LCP, 开辟新的应用领域并取得了一定进展。


3.液晶聚合物的应用

由于LCP具有优异的机械性能、耐热性和化学稳定性, 使其具有十分广阔的应用前景。LCP从开发到应用, 周期虽然很短, 但已经作为一类结构材料在电气元件电子材料、光纤材料等在宇航、电子、通讯以及其他高技术领域中发挥着重要的作用。

利用LCP 优异的电绝缘性、尺寸稳定性和耐锡焊性等优点, 在电子电器领域中应用具有特殊的意义[6]。最近,人们对电子产品部件的散热性提出了要求,具有成型性和力学强度特征,在厚度方向上也具有强热传导性的LCP混合材料也开发成功。, 目前发达国家电子工业中将LCP用来制作接线板、线圈骨架、印刷电路板、集成电路封装和连接器。LCP还用作磁带录象机部件、继电器盒、传感器护套和制动器材等等[6]。由于无铅化焊锡在日常生活中的普及,LCP在电子相关领域发挥的作用越来越大。随着LCP在电子行业地位的日益上升, 使其已经成为目前最大的应用领域。

LCP广泛用于制造汽车发动机内各种零部件。以及特殊的耐热、隔热部件和精密机减、仪器零件。用石墨填充或与PTFE共混改性的LCP可用作各种耐高温、耐腹蚀的润滑转动材料[6]。

在光纤通讯领域,LCP适用于做光纤二级被覆材料,抗拉构件、耦合器和连接器等。在航空航天领域,LCP由于具有耐各种辐射以及脱气性极低等优良的性质,可用于人造卫星的电子部件,而不会污染或干扰卫星中的电子装置。此外,LCP还用于雷达天线屏蔽罩,飞机外壳复合材料以及军用防弹衣。

鉴于LCP各种优良的性能,在今后的研究中,随着科学技术的发展,会有更多性能更加优异的LCP复合材料被开发出来,LCP的应用领域也将变得更加广泛,随着技术的成熟,工业化大量生产成为可能,LCP在日常生活中发挥的作用将会越来越大。


4.液晶聚合物的发展前景

目前市场上约有30多家公司正在投资大力开发LCP,其生产和消费量也在迅猛的增长。据国外权威人认识统计和预测,1990-2000年全球LCP的市场消费量每年以24%的速度递增,今后几年,LCP的消费递增率将保持在20%以上,成为有机合成材料中发展速度最快的一种[7]。

尽管LCP的市场价格很高,但由于它优异的性能,应用范围越来越广,这是其他塑料所无法比拟的。各主要LCP生产厂商大力投资人力物力进行进一步的研究开发。

LCP的各种已发现的和未发现的优异性能,使得其广阔的发展前景是必然的。随着科学研究的更加的深入,技术的逐渐成熟,LCP生产工艺的改进和成熟,生产LCP的成本必定会大大下降。随着越来越多的生产厂商的加入,行业竞争的加剧,更加有利于推动LCP的成本价格的下降。价格下降必然会更进一步的扩大其应用范围,使得LCP的应用不仅仅局限于高新技术产业,在日常生活中LCP也会发挥更加大地作用。

总而言之,LCP具有广阔的发展前景,在国内发展和研究刚刚起步的现状下,其发展空间将是非常大的。


总 结:

通过上述的介绍,我们已经能够对LCP形成一个初步的了解。对于其优异的性能和广阔的发展前景,有了明确的认识。在目前科学技术飞速发展,对各种性能优异的新型材料的需求越发扩大的现状下,LCP得以迅速发展,并且会继续发展下去,更多优异的性能会被发现,其本身存在的缺点也会被逐渐克服。其影响力已经远远超出高分析科学或者化学材料的范畴,正在向生命科学、信息科学和环境科学等领域蔓延渗透,并将波及其他领域。随着人们最液晶研究的不断深入,必将有更多的液晶新品种被研制出来,也会有更多种类的液晶聚合物得到工业化,在科技和生产、生活领域发挥更大的作用。


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