液晶高分子聚合物

液晶高分子聚合物（LCP）液晶高分子聚合物(LCP)的概述液晶高分子聚合物时80年代初期发展起来的一种新型高性能工程塑料，英文名为：LiquidCrystalPolyester简称为LCP。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式取向的，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，耐热性良好，热膨胀系数较低。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。液晶聚合物高分子（LCP）的特性与应用一、特性液晶高分子聚合物树脂一般为米黄色，也有呈白色的不透明的固体粉末。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增强型，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。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。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是防火安全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，有连续使用温度200～300℃时，其电性能不受影响。而间断使用温度可达316℃左右。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。二、应用LCP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。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，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。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。液晶聚合物高分子（LCP）成型加工LCP的成型温度高，因其品种不同，融融温度在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。LCP（一）液晶高分子聚合物（LiquidCrystalPolyester），简称LCP。是80年代初期发展起来的一种新型高性能工程塑料一、概述LCP是一类具有杰出性能的新型聚合物。LCP是包含范围很宽的一类材料：a、溶致性液晶：需要在溶液中加工；b、热致性液晶：可在熔融状态加工。最初工业化液晶聚合物是美国DuPont公司开发出来的溶致性聚对亚苯基对苯二甲酰胺（Kevlar®）。由于这种类型的聚合物只能在溶液中加工，不能熔融，只能用作纤维和涂料。以下内容只包括热致性LCP。LCP外观：米黄色（也有呈白色的不透明的固体粉末）；LCP密度：1.35-1.45g/cm³。液晶树脂的耐热性分类(低、中和高耐热型)类型热变形温度/℃ASTM分类日本分类牌号举例低耐热＜177Ⅰ型Ⅲ型Vectra®A430、Rodrun®LC3000中耐热177～243Ⅱ型Ⅱ型Zenite®6330、Vetra®A130、Novaccurate®E335G30、Sumikasuper®E7000、Rodrun®LC5000、UenoLCP®1000高耐热＞243Ⅲ型Ⅰ型Xydar®-930、Zenite®6130Vectra®C130、UenoLCP®2000、TitanLCP®LG431、Novaccurate®E345G30高耐热液晶聚合物的代表性质牌号Xydar®G-930Titan®LG431Zenite®7130Zenite®6130Vectra®E130iVectra®c130相对密度1.601.631.661.671.611.62拉伸强度/MPa135139145150165159弯曲强度/MPa172170174170221214Izod缺口冲击强度/（J/m）96299160123208176热变形温度（1.82MPa）/℃271275289263276255二、LCP的特性与应用1、特性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、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；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）。三、LCP的注塑工艺由于改性后的性能和用途级别相差很大，其加工工艺变数也很大，故应相应调整如下范围：1、干燥：140℃～140～150℃/5-7Hr2、注塑温度：260～300～410℃3、模温：100～100～240℃四、主要生产公司①DuPont、②Eastman、③Solvay、④Ticona、⑤三菱工程塑料公司、⑥住友、⑦宝理塑料(为Ticona和日本大赛珞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。五、其它了解热致性LCP具有全芳香族聚酯和共聚酯结构。它还具有密集排列的直链聚合物链结构，形成的产品具有良好的单向机械性能特点。良好高温性能（热变形温度为121～355℃）、良好的抗辐射性、抗水解性、耐候性、耐化学药品性、固有的阻燃性、低发烟性、高尺寸稳定性、低吸湿性、极低的线膨胀系数、高冲击强度和刚性（按相同重量比较，LCP的强度大于钢，但刚性只是钢的15%）。LCP可以耐酸、溶剂和烃类等化学品，并有较好的阻隔性。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年发展起来的各种热塑性塑料。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-液晶高分子聚合物成型技术探讨摘要：介绍液晶聚合物（LCP）的工艺特性，指出注射模结构的要点，阐述成型中料筒温度、模具温度、注射压力、注射速度和时间等工艺参数确定的原则。并结合生产产品，介绍LCP材料注射成型工艺、成型加工要点和注意事项。关键词：液晶聚合物工艺特性注射成型模具结构液晶聚合物（LCP）是20世纪80年代出现的新型聚合物，具有独特的分子结构和热行为。它的分子由刚性棒状分子链组成，在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，分子排列介于液体和晶体之间。LCP具有高强度、高模量和自增强性能，有杰出的耐高温和冷热交变性能，优异的阻燃性、耐腐蚀性、耐磨性、电性能、阻隔性和成型加工性能，线障系数和摩擦系数小，尺寸稳定性高，抗辐射，耐微波，综合性能十分优异，被誉为超级工程材料。但因原材料价格昂贵，合成困难使其推广应用受到了一定的限制。但近几年，关于液晶聚合物的应用研究越来越引起人们的重视。本文以HX系列液晶聚合物为例对其注射成型工艺进行了研究。一、LCP的工艺特性1优良的方向性LCP在加工过程中，大多数刚性棒状大分子链沿流动方形排列，因此顺流动方向的强度和模量很大，可达一般工程塑料加入30％玻纤的水平，垂直于注射方向的强度仅为流动方向的1/3，成型收缩率和线胀系数约为流动方向的2～3倍（见表1），所以，可利用此性能进行原位复合或者增强。表1：LCP制品的方向特性、项目平行注射方向垂直注射方向拉伸强度/Mpa断裂伸长率/%弯曲强度/Mpa弯曲弹性模量/Mpa缺口冲击强度/KJ.m-2成型收缩率/%108.581111200035030103416003.50.32溶体粘度低，流动性好LCP虽为方向结构但熔体粘度不高，仅为一般聚合物的几分之一，但是LCP保持了优良的性能，又降低了成型温度，流动性好，易于成型，用较低的成型压力就可成型薄壁制件和形状复杂的制件，且越是薄壁制件其强度越高，这是由于分子高度定向所致。3固化快、周期短、不易产生飞边LCP流动性较大，固化速度快，因此成型周期短，生产效率高，且很少出现溢边现象。4成型收缩率和线胀系数很小LCP受热熔融后形成一种兼有固体和液体部分性质的液晶体，其分子链僵直，相互间填塞更紧密，不同基团之间联结更强，从而严重的限制了分子链在注射方向排列。在成型过程中仅发生部分相变而无结晶引起的体积收缩，因此收缩率小，线胀系数很低，接近金属，是一种良好的低线胀系数和低收缩率材料，见表2。表2：LCP与几种材料的线胀系数对比材料线胀系数/×10-5KLCP30％GF增强LCPPPS-R-4-0.1～-0.50.6～0.82.2PBT301-G30铝软钢黄铜2.52.62.02.85熔融强度低LCP熔接强度低，这种缺陷在LCP模具结构中应加以注意，将熔接痕设在强度要求不高的部位。6原材料应该严格干燥在成型条件下微量水分就会使LCP降解，故成型前应将材料严格干燥，使水分降低到0.03％以下方可使用。二、模具结构和成型设备1模具结构、⑴LCP流动性优良，适用注射成型，但是模具结构应该根据材料的工艺特性开设。LCP具有各向异性和熔接强度低的特性，在设计时应考虑在模腔中的流动方向与成型零件的特性要求的关系，以确保零件的强度。同时考虑熔接强度不足，在模具结构中应尽量避免熔接痕。⑵浇口系统考虑到压力损失，浇道的形状优先采用圆形和梯形浇道。浇道直径为2㎜～5㎜，长度应尽可能短，在多位模中型腔距离应相等。主浇道和分浇道应将零件强度要求高的尺寸放在平行流动方向上，要求不高的放在垂直流动方向上。⑶排气槽LCP在成型时会产生微量气体，设计排气槽不仅可随时排除成型时产生的气体，而且也有利于型腔内空气的排除，有利于成型。排气槽应设在气体汇集处。⑷成型收缩率LCP成型收缩率很小