LCP一般特性.pdf

热致性液晶聚合物工程塑料 摘 要 本文介绍了热致性液晶聚合物工程塑料的主要品种、结构、性能、加工及其应用。 关键词 液晶聚合物、工程塑料、性能、加工、应用 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。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。顾名思义，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。 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。 1 热致性液晶聚合物的主要品种和结构 热致性液晶聚合物在实验室被开发的品种已达几十例，但真正实现工业化的并不多，表1列举了已 成功商业化的几种主要TLCP的商品名、化学组成等。 表1 已商业化的TLCP 商品名 化学组成 专利所有者 生产厂商 Xydar PHBA/PPBP/TPA Dartco CO.（美国），1984年 Amoco（美国）,1984年 Ekonol PHBA/PPBP/TPA Carborundum（美国），1984年 住友（日本），1989年 Vectra PHBA/HNA Celanese（美国），1985年 Hoechet Celanese（德国），1989年 X7G/Rodrun PHBA/PET Eastman Kodak（美国），1976年 Unitika（日本），1989年 美国是TLCP的主要生产国，其产量约占世界总产量的80%，其次是日本、西欧和俄罗斯等国。 2 热致性液晶聚合物的性能 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。 LCP产品因化学结构和改性方法不同，性能差异甚大，但仍有许多如下共同的优异特性。 2.1 高强度、高模量及其它优良机械性能 由于LCP具有自增强特性，未经增强即可到达甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻纤增强后的机 械强度和弹性模量水平，而玻纤或碳纤维增强后更超过后者，到达异常高的水平。LCP还有优良的摩 擦、磨耗性能，蠕变性可忽略不计。 2.2 突出的耐热性 Xydar的熔点421℃，在空气中560℃、在氮气中567℃才开始分解，其热变形温度高达 355℃，Ekonol热变形温度为293℃。Xydar可在-50～240℃连续使用，仍有优良的冲击韧性和尺寸稳 定性，Xydar不受锡焊合金熔化的影响，Ekonol耐320℃焊锡浸渍5分钟，玻纤增强级Vectra也可耐 260～280℃焊锡完全浸渍10秒。根据其耐热性的高低，LCP可以分成三类，见表2。 表2 三种类型TLCP的性能比较 性能 类型Ⅰ 类型Ⅱ 类型Ⅲ 热变形温度（℃） 250～350 180～250 100～200 拉伸强度 高 高 低 拉伸模量 高 高 低 抗冲强度 低 中 高 加工性 可 优 优 代表性产品 Ekonol，Xydar Vectra X7G，Rodrun 2.3 极佳的阻燃性 在不添加阻燃剂的情况下，TLCP材料对火焰具有自熄性，可达UL-94 V-0级的阻燃性，在火焰中不 滴落，不产生有毒烟雾。Xydar按烟法NBS-D4测定的烟密度达3～5。这些在塑料中都是少见的，它们 是防安全性最好的塑料之一。 2.4 极小的线膨胀系数，很高尺寸稳定性和尺寸精度 LCP流动方向的线膨胀系数一般为10-5cm/cm?℃，可与金属匹敌，比一般塑料小一个数量级。由于 LCP在熔融状态下已有结晶性，不象普通结晶性塑料那样