液晶聚合物(LCP)的介绍.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑液晶聚合物(LCP)的介绍 液晶聚合物（LCP）的介绍 一、LCP的概述 液 晶高分子聚合物是80年头初期进展起来的一种新型高性能工程塑料，英文名为：Liquid Crystal Polyester，简称为LCP液晶聚合物（LCP）是一种由刚性分子链构成的，在确定物理条件下能展现既有液体的滚动性又有晶体的物理性能各向异性 状态（此状态称为液晶态）的高分子物质液晶聚合物有溶致性液晶聚合物（LLCP）、热致性液晶聚合物（TLCP）和压致性液晶聚合物三大类顾名思义， 溶致性液晶聚合物的液晶态是在溶液中形成，热致性液晶聚合物的液晶态是在熔体中或玻璃化温度以上形成，压致性液晶聚合物的液晶态是在压力下形成（此类液晶 高分子品种极少）LLCP用来生产纤维，TLCP可注塑、挤出成型等本文内容介绍的是热致性液晶聚合物 热致性液晶聚合物是1976年美国Eastman Kodak公司首次察觉PET改性对羟基苯甲酸（PHB/PET）显示热致性液晶之后才开头研究开发的，直到上世纪80年头中后期才进入实用阶段美国 Dartco公司首先将“Xydar”的液晶聚合物投放市场，之后美国、日本等数家公司也相继研究出液晶聚合物。

由于液晶聚合物在热、电、机械、化学方面 优良的综合性能越来越受到各国的重视，其产品被引入到各个高技术领域的应用中，被誉为超级工程塑料 LCP的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的技术得到进展 液晶芳香族聚酯在液晶态下由于其大分子链是取向的，它有奇怪规整的纤维状布局，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年来进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 LCP的分子布局如下图： 二、LCP的特性 液晶高分子聚合物树脂一般为米黄色，也有呈白色的不通明的固体粉末密度为1.4～1.7g/cm3 LCP 与其它有机高分子材料相比，具有较为独特的分子布局和热行为，它的分子由刚性棒状大分子链组成，受热熔融或被溶剂溶解后形成一种兼有固体和液体片面性质的 液晶态。

LCP的这种特殊相态布局，导致其具有如下特征：具有自巩固效果；线膨胀系数小；耐热性优良；具有自阻燃性；熔体粘度低，滚动性好；成型收缩率 小；耐化学药品性好等 液晶聚合物具有高强度，高模量的力学性能，由于其布局特点而具有自巩固性，因而不巩固的液晶塑料即可达成甚至超过普遍工程塑料用百分之几十玻璃纤维巩固后的机械强度及其模量的水平；假设用玻璃纤维、碳纤维等巩固，更远远超过其他工程塑料 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，液晶材料可疏忽不计，而且耐磨、减磨性均优异 LCP的耐气候性、耐辐射性良好，具有优异的阻燃性，能熄灭火焰而不再持续举行燃烧其燃烧等级达成UL94V-0级水平LCP是防火安好性最好的特种塑料之一 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休止使用温度可达316℃左右 LCP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。

LCP产品因化学布局和改性方法不同，性能差异甚大，但仍有大量如下共同的优异特性 1.高强度、高模量及其它优良机械性能：由于LCP具有自巩固特性，未经巩固即可到达甚至超过普遍工程塑料用百分之几十玻纤巩固后的机械强度和弹性模量水平，而玻纤或碳纤维巩固后更超过后者，到达奇怪高的水平LCP还有优良的摩擦、磨耗性能，蠕变性可疏忽不计 2. 突出的耐热性：Xydar的熔点421℃，在空气中560℃、在氮气中567℃才开头分解，其热变形温度高达355℃，Ekonol热变形温度为 293℃Xydar可在-50～240℃连续使用，仍有优良的冲击韧性和尺寸稳定性，Xydar不受锡焊合金熔化的影响，Ekonol耐320℃焊锡浸 渍5分钟，玻纤巩固级Vectra也可耐260～280℃焊锡完全浸渍10秒根据其耐热性的上下，LCP可以分成三类，见下表 三种类型LCP的性能对比 性能 热变形温度（℃） 拉伸强度 拉伸模量 抗冲强度 加工性 类型Ⅰ 250～350 高 高 低 可 类型Ⅱ 180～250 高 高 中 优 类型Ⅲ 100～200 低 低 高 优 3.极佳的阻燃性：在不添加阻燃剂的处境下，LCP材料对火焰具有自熄性，可达UL94V-0级的阻燃性，在火焰中不滴落，不产生有毒烟雾。

Xydar按烟法NBS-D4测定的烟密度达3～5这些在塑料中都是少见的，它们是防安好性最好的塑料之一 4.微小的线膨胀系数，很高尺寸稳定性和尺寸精度：LCP滚动方向的线膨胀系数可与金属匹敌，比一般塑料小一个数量级由于LCP在熔融状态下已有结晶性，不象普遍结晶性塑料那样加工成制品后冷却时发生体积收缩，故制品尺寸精度高 5. 耐气候老化性和耐辐射性好，对微波通明：LCP的耐气候优于多数塑料，Xydar加速气候老化4000小时仍保持优良性能Vectra气候老化照射 2000小时，性 能指标保持90～100%，高温（200℃）老化180天，拉伸强度和伸长率仍保持50%以上LCP经碳弧加速紫外线照射6700小 时，或Co60核辐射10兆拉德，性能不显著下降对微波辐射通明，不易发热 6.优良的电性能：LCP有较高的电性能指标，厚度小时的介电强度比一般工程塑料高得多 7. 突出的耐化学腐蚀性：LCP在很宽的温度范围内不受全体工业溶剂、燃料油、洗涤剂、漂泊剂、热水和浓度90%的酸、50%的碱液腐蚀或影响，在溶剂作用下 也不发生应力开裂，如Xydar浸于50℃的20%硫酸中11天，拉伸强度保持98%，在82℃热水中浸4000小时，性能不变。

8.优良的成型加工性能：LCP熔体粘度低，滚动性好，故成型压力低，周期短，可加工成壁薄、修长和外形繁杂的制品；加工LCP时也不需脱模剂和后处理，且由于LCP材料的分子在与金属模具相接触的外观形成了坚忍的定向层，因此加工工件的外观分外平整光滑 但与以上优点相应的，LCP材料也存在以下一些缺乏之处： 1.由于LCP材料取向在流向上强而在垂直方向上弱，因此工件的外观猛烈地表现出各向异性； 2.在模腔内二股物料集聚处，由于结晶的形成是依焊线曲向，故其强度降低，因此设计模具是对此点因加以充分考虑； 3.薄型成型品存在脆性； 4.由于LCP材料本身不通明，所以对其举行着色加工的可能性有限； 5.售价较昂贵，因此使用它会增加本金 三、液晶聚合物高分子（LCP）的成型加工 LCP 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，滚动性好，与烯烃塑料近似LCP具有微小的线膨胀系数，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%。

LCP加工成型可通过熔纺、注射、挤出、模压、涂复等工艺虽然加工方法各异，但有一共同点是均利用在液晶态时分子链高度取向下举行成型再冷却固定取向态，从而获得高机械性能，所以除分子布局和组成因素外，材料性能与受热和机械加工的历程史、加工设备及工艺过程紧密相关 1.加工设备：液晶聚合物加工成型一般不需特殊的设备，常规的聚合物加工设备均可利用但由于液晶聚合物加工温度较高，故设备选型时因充分考虑其加热系统 的才能和设备材质，务必经受得住长时间的高温烘烤另一方面，由于液晶 分子的棒状取向作用，加大模具出口的长径比有利于分子取向，以利于提高材料的力学性 能 2.加工温度：温度影响聚合物的粘度，从而影响到滚动的平匀性加工过程务必保证熔体温度均 一，有适合的滚动形态熔体温度过高将导致分子运动太强烈，取向序损失，反而不利；温度偏低那么不能保证分子链充分伸展，失去液晶态的优越性一般可将模温 操纵在低于熔体温度100～150℃ 3.压力：液晶聚合物成型时也需要确定的压力，但压力及成型速率不宜过高，否那么将导致熔体滚动不均、制品展现瑕疵和增加内应力注射成型中压力与注射体积有关，一般注射容量为料筒容积的50～70%较适合。

典型LCP的加工成型条件 预枯燥条件 成型温度（℃） 注射压力（MPa） 模具温度（℃） 四、LCP的应用 LCP已经用于微波炉容器，可以耐上下温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 LCP可以参与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开塔中的填充材料等 LCP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，用以代替玻璃纤维巩固的聚砜等塑料，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 LCP是上世纪80年头初问世的高性能特种工程塑料，由于具有优异的综合性能，被急速广泛用于化学工业、电子通讯、军工机械、航空航天、汽车制造等领域中LCP的主要用途列于下表中 分类 用途 Ekonol 370～400 ～127 100～160 Xydar 360～400 ～96 240～280 Vectra 290～300 14 70～110 Rodrun 240～330 ～34 55～120 120～150℃，3h 150℃，3～8h 140～160℃，3～8h 120℃，4h 消费材料 微波炉灶容器、食品容器、包装材料 化学装置 精馏塔填料、阀门、泵、油井设备、计量仪器零部件、密封件、轴承 光纤通信 光纤二次被覆、抗拉构件、藕合器、连接器、加强筋 — 8 —。