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塑膠原料---LCP的簡介
發(fā)布者:yongshun1  發(fā)布時(shí)間:2011-05-16 15:20:57
液晶高分子聚合物是80年代初期發(fā)展起來的一種新型高性能工程塑料,英文名為:Liquid Crystal Polyester,簡稱為LCP。液晶聚合物(LCP)是一種由剛性分子鏈構(gòu)成的,在一定物理?xiàng)l件下能出現(xiàn)既有液體的流動(dòng)性又有晶體的物理性能各向異性狀態(tài)(此狀態(tài)稱為液晶態(tài))的高分子物質(zhì)。液晶聚合物有溶致性液晶聚合物(LLCP)、熱致性液晶聚合物(TLCP)和壓致性液晶聚合物三大類。顧名思義,溶致性液晶聚合物的液晶態(tài)是在溶液中形成,熱致性液晶聚合物的液晶態(tài)是在熔體中或玻璃化溫度以上形成,壓致性液晶聚合物的液晶態(tài)是在壓力下形成(此類液晶高分子品種極少)。LLCP用來生產(chǎn)纖維,TLCP可注塑、擠出成型等。本文內(nèi)容介紹的是熱致性液晶聚合物。

熱致性液晶聚合物是1976年美國Eastman Kodak公司首次發(fā)現(xiàn)PET改性對(duì)羥基苯甲酸(PHB/PET)顯示熱致性液晶之后才開始研究開發(fā)的,直到上世紀(jì)80年代中后期才進(jìn)入實(shí)用階段。美國Dartco公司首先將“Xydar”的液晶聚合物投放市場,之后美國、日本等數(shù)家公司也相繼研究出液晶聚合物。由于液晶聚合物在熱、電、機(jī)械、化學(xué)方面優(yōu)良的綜合性能越來越受到各國的重視,其產(chǎn)品被引入到各個(gè)高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用中,被譽(yù)為超級(jí)工程塑料。

LCP的聚合方法以熔融縮聚為主,全芳香族LCP多輔以固相縮聚以制得高分子量產(chǎn)品。非全芳香族LCP常采用一步或二步熔融聚合制取產(chǎn)品。近年連續(xù)熔融縮聚制取高分子量LCP的技術(shù)得到發(fā)展。

液晶芳香族聚酯在液晶態(tài)下由于其大分子鏈?zhǔn)侨∠虻?,它有異常?guī)整的纖維狀結(jié)構(gòu),性能特殊,制品強(qiáng)度很高,并不亞于金屬和陶瓷。拉伸強(qiáng)度和彎曲模量可超過10年來發(fā)展起來的各種熱塑性工程塑料。機(jī)械性能、尺寸穩(wěn)定性、光學(xué)性能、電性能、耐化學(xué)藥品性、阻燃性、加工性良好,耐熱性好,熱膨脹系數(shù)教低。采用的單體不同,制得的液晶聚酯的性能、加工性和價(jià)格也不同。選擇的填料不同、填料添加量的不同也都影響它的性能。

LCP的分子結(jié)構(gòu)式和特性見下圖:

 

二、LCP的特性

液晶高分子聚合物樹脂一般為米黃色,也有呈白色的不透明的固體粉末。密度為1.41.7g/cm3

LCP與其它有機(jī)高分子材料相比,具有較為獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和熱行為,它的分子由剛性棒狀大分子鏈組成,受熱熔融或被溶劑溶解后形成一種兼有固體和液體部分性質(zhì)的液晶態(tài)。LCP的這種特殊相態(tài)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致其具有如下特征:具有自增強(qiáng)效果;線膨脹系數(shù)??;耐熱性優(yōu)良;具有自阻燃性;熔體粘度低,流動(dòng)性好;成型收縮率小;耐化學(xué)藥品性好等。

液晶聚合物具有高強(qiáng)度,高模量的力學(xué)性能,由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而具有自增強(qiáng)性,因而不增強(qiáng)的液晶塑料即可達(dá)到甚至超過普通工程塑料用百分之幾十玻璃纖維增強(qiáng)后的機(jī)械強(qiáng)度及其模量的水平;如果用玻璃纖維、碳纖維等增強(qiáng),更遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他工程塑料。

液晶聚合物還具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐熱性及耐化學(xué)藥品性,對(duì)大多數(shù)塑料存在的蠕變?nèi)秉c(diǎn),液晶材料可忽略不計(jì),而且耐磨、減磨性均優(yōu)異。

LCP的耐氣候性、耐輻射性良好,具有優(yōu)異的阻燃性,能熄滅火焰而不再繼續(xù)進(jìn)行燃燒。其燃燒等級(jí)達(dá)到UL94V-0級(jí)水平。LCP是防火安全性最好的特種塑料之一。

LCP具有優(yōu)良的電絕緣性能。其介電強(qiáng)度比一般工程塑料高,耐電弧性良好。作為電器應(yīng)用制件,在連續(xù)使用溫度200300時(shí),其電性能不受影響。而間斷使用溫度可達(dá)316左右。

LCP具有突出的耐腐蝕性能,LCP制品在濃度為90%的酸及濃度為50%的堿存在下不會(huì)受到侵蝕,對(duì)于工業(yè)溶劑、燃料油、洗滌劑及熱水,接觸后不會(huì)被溶解,也不會(huì)引起應(yīng)力開裂。

LCP產(chǎn)品因化學(xué)結(jié)構(gòu)和改性方法不同,性能差異甚大,但仍有許多如下共同的優(yōu)異特性。

1.高強(qiáng)度、高模量及其它優(yōu)良機(jī)械性能:由于LCP具有自增強(qiáng)特性,未經(jīng)增強(qiáng)即可到達(dá)甚至超過普通工程塑料用百分之幾十玻纖增強(qiáng)后的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量水平,而玻纖或碳纖維增強(qiáng)后更超過后者,到達(dá)異常高的水平。LCP還有優(yōu)良的摩擦、磨耗性能,蠕變性可忽略不計(jì)。

2.突出的耐熱性:Xydar的熔點(diǎn)421,在空氣中560、在氮?dú)庵?/span>567才開始分解,其熱變形溫度高達(dá)355,Ekonol熱變形溫度為293。Xydar可在-50240連續(xù)使用,仍有優(yōu)良的沖擊韌性和尺寸穩(wěn)定性,Xydar不受錫焊合金熔化的影響,Ekonol320焊錫浸漬5分鐘,玻纖增強(qiáng)級(jí)Vectra也可耐260280焊錫完全浸漬10秒。根據(jù)其耐熱性的高低,LCP可以分成三類,見下表。

三種類型LCP的性能比較
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