LCP

学名:液晶聚合物
英文名 :Thermotropic Liquid Crystal Polymer
缩写:LCP
型态:颗粒状

液晶高分子聚合物树脂一般为米黄色,也有呈白色的不透明的固体粒状。密度为1.4~1.7g/cm3。 在熔融状态下,分子间的缠绕非常少,只需很小的剪切应力就可使其取向。因其在液态的形态下显示出结晶物的性质。因而,被称为液晶高分子。将其冷却,固化后形态可以稳定地保持。 LCP与其它有机高分子材料相比,具有较为独特的分子结构和热行为,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部分性质的液晶态。LCP的这种特殊相态结构,致使他有一些特殊性能。

发展历程

1972年
Carborundum (CBO)公司,推出了(EKKCEL)1~2000(p-羟基安息香酸,对苯二甲酸,4,4′-二羟基联苯(对联苯二酚)。

1976年
Eastman Kodak公司发表了用p-羟基安息香酸改性的液晶性聚酯(X-7G)。

1979年
住友化学工业采用独自的技术开发了(ECONOL)E2000系列。

1984年
CBO公司将技术转让给Dart公司,Dart的子公司Dartco(现在的Amoco公司)向市场上推出了高耐热性的1型LCP(XYDAR)。

1985年
Celanese公司(现在的Ticona公司)又向市上推出了新型的具有协调的耐热性和成型加工性能的2型LCP (VECTRA),同年,宝理塑料公司开始进口和销售。

1996年
宝理塑料公司的富士工厂内(VECTRA)制造车间完工。

制备方法

原料和制造方法
LCP的工业制造过程由单体(羟基苯甲酸等)的乙酰化反应(由醋酸酐引起)(式1)和缩聚反应(由脱醋酸引起)(式2)构成。在乙酰化过程中,通过将副产物醋酸排出到系统以外来使平衡向式1的右侧移动并完成反应。在缩聚过程中,使乙酰化反应的生成物在高温下进一步缩合,并像乙酰化过程那样把副产物醋酸排出到系统以外,从而可以获得高分子量产品。

LCP制造过程

 化学结构式

液晶聚合物(LCP)的分类

性能特点

机械性能
高刚性, 优良的振动吸收, 向金属逼近的工程塑料

• 由于其结构特点而具有自增强特性, 在成型时,分子链朝着流动的方向排列,产生一种好似其分子自身将其增强的自增强效果,可获得极高的强度和弹性模量。因而未经增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料玻纤增强后的机械强度和弹性模量水平;如果用玻璃纤维增、碳纤维等增强,更远远超过其它工程塑料。

• 虽然其弹性模量很高,却显示出非常优良的振动吸收特性。

• 这种材料不但具有不同数量级的机械强度,而且还具有随着其壁厚的变薄,相对强度反而增加的特异的性能,并且其线性热膨胀率接近金属材料。此外,虽然它具有很高的弹性模量,优良的振动吸收特性却是它的特长之一。

• TLCP还有优良的耐摩擦、磨耗性能,蠕变性可忽略不计。

耐热性
• 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

• 由于它具有致密的结晶结构,虽然其融点相对较低,但它却具有高的载荷变形温度(160℃~340℃),高的连续使用温度(130~240℃),电焊耐热性特性(260℃、10秒~310℃、10秒)。作为电器应用制件,有连续使用温度240℃时,其电性能不受影响。220℃时机械性能保持不变。而间断使用温度可达316℃左右。

阻燃性
具有优异的阻燃性,在不添加阻燃剂的情况下,对火焰具有自熄性,而不再继续进行燃烧。其燃烧等级达到UL94V-0级水平。在火焰中不滴落,不产生有毒烟雾。LCP是防火安全性最好的特种塑料之一。

尺寸稳定性
TLCP流动方向的线膨胀系数变化非?P∫话阄?10-5cm/cm.℃,比一般塑料小一个数量级。与金属材料的值相当。由于TLCP在熔融状态下已有结晶性,不像普通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。

耐气候老化性和耐辐射性
TLCP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,性能指针保持90%~100%,高温(200℃)老化180天,拉伸强度和伸长率仍保持50%以上。TLCP经碳弧加速紫外线照射6700小时,或Co60核辐射10兆拉德,性能不显着下降。对微波辐射透明,不易发热。

电性能
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240℃下电性能保持不变。

耐化学腐蚀性
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。

成型加工性能
TLCP熔体粘度低,流动性好,故成型压力低,周期短,可加工成壁薄、细长和形状复杂的制品;加工TLCP时也不需脱模剂和后处理,且由于TLCP材料的分子在与金属模具相接触的表面形成了坚固的定向层,因此加工工件的表面非常平整光滑。

限制

TCLP材料也存在一些不足之处:由于TLCP材料取向在流向上强而在垂直方向上弱,因此工件的表面强烈地表现出各向异性;在模腔内二股物料汇聚处,由于结晶的形成是依焊线取向,故其强度降低,因此设计模具时对此应加以考虑;薄型成型品存在脆性;由于TLCP材料本身不透明,所以对其进行着色加工的可能性有限;售价昂贵,成本较高。

改性

LCP可以与聚砜、PBT、聚酰胺等塑料共混制成合金,制件成型后机械强度高,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。

另外,TLCP具备的许多独特的性能使它在塑料加工助剂行业中的应用日益广泛。利用它的液晶性,可以将其作为PET的结晶成核剂,改善PET工程塑料加工性;利用它的高强度、高模量的特性,将其制作成纤维,替代玻纤、矿物填料,达到减轻对设备的磨耗及降低材料比重的目的,利用它的高流动性的特点,可将其作为难于加工成型的塑料的流动改性剂等。

LCP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,作光纤电缆接头护头套和高强度元件;代替陶瓷作化工用分离塔中的填充材料等。

主要应用

汽车领域
温度传感器、汽化器车灯反射器、灯座、引擎点火器、驱动器零件、ISC活门、液压活塞、引擎夹具、压力缸、、进化器、汽化泵、坐椅基座,水箱水室

电子电器
高密度连接器、线圈架、电容器外壳、表面贴装的电子元件、电子封装材料、印刷电路板、SIMM插口、发光二极管外壳、光感应器(MID)、CD拾音器部件、照相机快门板

光纤通讯
光缆拉伸件、光缆连接器、光缆接插器、抗拉构件、偶合器、加强筋

化学装置
阀门、泵的部件、油井设备、计量仪器零部件、密封件、轴承

消费材料
微波炉容器、食品容器、包装材料

航空航天
雷达天线屏蔽罩、耐高温耐辐射壳体、人造卫星电子部件

工业材料
办公设备: 软盘、复印机、打印机、传真机零部件
视听设备: 扬声器震动板、耳机部件、立体声录放机外壳
体育器材: 滑雪器材、游艇器材
医疗器材: 外科设备、插管、刀具、消毒托盘、腹腔镜及齿科材料、牙医工具盒