液晶高分子材料
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。
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。
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。
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
液晶聚合物的性能十分优异,越来越受到 人们的关注,其应用领域不断扩大,新产 品不断被研制,且工业化的液晶聚合物种 类越来越多,今后在工业、科技及人们生 活中将发挥更大作用
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的技术得到发展。
LCP的分子结构如下图
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 的不透明的固体粉末。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,导致其具有如下特征:具有自增强效果;线膨 胀系数小;耐热性优良;具有自阻燃性;熔体粘度 低,流动性好;成型收缩率 小;耐化学药品性好等。
四、LCP的应用 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;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。 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。
、热致性液晶聚合物的发展趋势 LCP 的发展趋势:一是扩大生产规模,开 发廉价的单体来生产LCP,以降低树脂的生 产成本和销售价格;二是通过共聚改性, 如在大分子链中引人弯折结构和不对称结 构,开发出综合性能更好的LCP树脂;
三是为了进一步提高LCP的性能,采用增强、 填充改性,不但可以抑制LCP的各向异性的 缺点,提高高温下的强度,还 能够赋予其 某些特殊功能,扩展应用领域,而且可降 低成本,提高市场竞争能力;
四是LCP与热塑性塑料尤其是与高性能、难 加工的特种工程塑料进行共混改性, 能够 改善难加工工程塑料的成型加工性能、提 高力学性能、减少热塑性塑料的线膨胀系 数、进而改善其尺寸稳定性
。同时,还可改善LCP的耐磨性能,并克服 LCP的各向异性等
我国中科院化学所、北京大学、清华大学、浙 江大学、晨光化工研究院、北京市化工研究 院等单位,自20世纪80年代开始相继开展了 LCP的研究开发工作。目前全国有数十单位在 开展这一研究,研究内容主要包括Xydar、 Vectra、全芳 香族LCP及共混改性等,这些项 目大都处于试验阶段。晨光化工研究院已建立 起小规模生产装置,目前已能提供少量产品。 今后要加速产业化工作,大力加强 LCP的应用 研究,使LCP的实际应用领域及应用量逐步扩 大。
液 晶高分子聚合物是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: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,在一定物 理条件下能出现既有液体的流动性又 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。
热致性液晶聚合物是1976年美国Eastman Kodak 公司首次发现PET改性对羟基苯甲酸 (PHB/PET)显示热致性液晶之后才开始研究 开发的,直到上世纪80年代中后期才进入实用 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。