液晶高分子材料

LCP的介紹

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：LiquidCrystalPolyester，簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)CP。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。

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(guó)EastmanKodak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(guó)Dartco公司首先將“Xydar”的液晶聚合物投放市場(chǎng)，之后美國(guó)、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(guó)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。LCP的分子結(jié)構(gòu)如下圖二、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1.4～1.7g/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。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。四、LCP的應(yīng)用LCP已經(jīng)用于微波爐容器，可以耐高低溫。LCP還可以做印刷電路板、人造衛(wèi)星電子部件、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)零件；用于電子電氣和汽車機(jī)械零件或部件；還可以用于醫(yī)療方面。LCP可以加入高填充劑作為集成電路封裝材料，以代替環(huán)氧樹脂作線圈骨架的封裝材料；作光纖電纜接頭護(hù)套和高強(qiáng)度元件；代替陶瓷作化工用分離塔中的填充材料等。LCP還可以與聚砜、PBT、聚酰胺等塑料共混制成合金，制件成型后其機(jī)械強(qiáng)度高，用以代替玻璃纖維增強(qiáng)的聚砜等塑料，既可提高機(jī)械強(qiáng)度性能，又可提高使用強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性等。目前正在研究將LCP用于宇航器外部的面板、汽車外裝的制動(dòng)系統(tǒng)等。、熱致性液晶聚合物的發(fā)展趨勢(shì)LCP的發(fā)展趨勢(shì)：一是擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，開發(fā)廉價(jià)的單體來生產(chǎn)LCP，以降低樹脂的生產(chǎn)成本和銷售價(jià)格；二是通過共聚改性，如在大分子鏈中引人彎折結(jié)構(gòu)和不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，開發(fā)出綜合性能更好的LCP樹脂；三是為了進(jìn)一步提高LCP的性能，采用增強(qiáng)、填充改性，不但可以抑制LCP的各向異性的缺點(diǎn)，提高高溫下的強(qiáng)度，還能夠賦予其某些特殊功能，擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域，而且可降低成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力；四是LCP與熱塑性塑料尤其是與高性能、難加工的特種工程塑料進(jìn)行共混改性，能夠改善難加工工程塑料的成型加工性能、提高力學(xué)性能、減少熱塑性塑料的線膨脹系數(shù)、進(jìn)而改善其尺寸穩(wěn)定性。同時(shí)，還可改善LCP的耐磨性能，并克服LCP的各向異性等我國(guó)中科院化學(xué)所、北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、晨光化工研究院、北京市化工研究院等單位，自20世紀(jì)80年代開始相繼開展了LCP的研究開發(fā)工作。目前全國(guó)有數(shù)十單位在開展這一研究，研究?jī)?nèi)容主要包括Xydar、Vectra、全芳香族LCP及共混改性等，這些項(xiàng)目大都處于試驗(yàn)階段。晨光化工研究院已建立起小規(guī)模生產(chǎn)裝置，目前已能提供少量產(chǎn)品。今后要加速產(chǎn)業(yè)化工作，大力加強(qiáng)LCP的應(yīng)用研究，使