LCP基本资料.doc

LCP基本資料：英文全名：Liquid Crystal Plastic中文名稱：液晶塑膠結構：如圖顏色：土黃色特性：1.流動性優良、尺寸安定性佳，成型後不易產生翹曲，可應用於薄肉件的成型。2.良好的加工性，耐熱性優異、熱膨脹係數小，廣泛應用於SMT(Surface Mount Technology)製程，並可應用於紅外線銲接製程。3.LCP可做為部分塑膠的補強材，使得所製造的塑膠具有回收性，但LCP價格上較昂貴。4.耐有機溶劑、耐油、耐藥品性優，但不耐強酸、強鹼。5.在高溫成型時，由於分子排列性會使成型品產生異向性(anisotropy)，造成部分區域強度下降，可添加纖維物質來補強。機械特性密度：1.62 g/cm3拉伸強度：215MPa抗裂伸長率：2.2%硬度：84(Rockwell M)吸水率：0.05%熱物性質負載撓曲溫度：240 線膨脹係數：流動方向-0.3*105cm/cm/垂直方向-4.5*105cm/cm/防火等級：UL94 V-0 成形加工性黏度表現：黏度隨剪切速率增加而減少。 shear rate溫度變化範圍黏度變化情形(g/cmsec)1*1023103301.838*1031.067*1035*1023103307.063*1024.286*1021*1033103305.101*1023.044*102射出成型溫度：290340射出成型壓力：7001400kg/cm2成形收縮率：0.8%模具溫度：130150 用途說明機械方面：連接器、元件封裝材、汽車零件(風扇、刹車系統、電池設備)、刹車光纖被覆材、高強度纖維、繼電器、LED外殼、合膠。日用品方面：烘烤餐具、相機、微波爐零件、電熨斗、印表機墨水噴頭、影印機、啦叭(振動板)、漁網、運動用品。塑料應用實例機械方面：汽車風扇日用品方面： 加工問題處理方法收縮翹曲1.成形條件：增加成型週期、提高射出速度2.模具方面：改變澆口位置、降低模具溫度。3.其他方法：成型後使用矯正治具。表面變色1.成型條件：降低成形溫度、降低射出速度。2.模具方面：增設排氣裝置、增大澆口尺寸、改變澆口位置。3.其他方法：塑料烘乾時溫度不宜過高、減少二次料比例。毛邊1.成型條件：增加鎖模壓力、降低射出壓力、降低射出速度。2.模具方面：調整排氣位置、檢查模穴表面是否已磨耗。3.其他方法：成型後使用工具去除。LCP流變性質暨熱物性質一、流變性質黏度(viscosity)是一種流對流體所產生抵抗的指標。在牛頓黏度定律中，黏度的定義為: 對牛頓流體而言(例如:水)，黏度為一常數。然而，對高分子熔液來說，黏度卻隨其分子受到剪應變率的增加而減少，此種現象，稱為高分子的剪稀薄特性(Shear Thinning)。為何高分子黏度會隨剪應變率的增加而減少？這是由於高分子在不受外力的作用下，分子鏈以隨機(random)方式纏在一起，此時高分子對流動的抵抗較大，同時高分子也會呈現較大的黏度。但隨著剪應變率逐漸增大，高分子鏈間排列趨於整齊，使原來纏在一起高分子漸漸的呈現較規則的排列方向，其對流動的抵抗降低，同時黏度也相對降低。塑料成型時，皆是在加熱的環境下做測試，故了解塑料在加工時的黏度表現，是有其必要的，因為黏度越高，流動的阻力越大，流動也越困難。欲量測黏度，可選擇使用毛細管流變儀(CAPILLARY VISCOMETER)、旋轉型流變儀(ROTATIONAL VISCOMETER)來進行量測，量測範圍參照圖(二)。 圖(一) 剪切黏度對剪切率作圖 圖(一)，為毛細管流變儀所量測剪切黏度對剪切率作圖。由曲線觀察可知黏度(Y軸，viscosity)隨著剪切率(X軸，shear rate)增加而變小；同時也可看出黏度也隨著溫度的增加(310330)而下降。 圖(二)不同的流變儀黏度量測範圍二、熱物性質塑料的熱物性質可區分為:1.容積性質(Volumetric properties)：比容(Specific volume)、密度(Density)及PVT關係2.熱卡性質(Calorimetric properties)：比熱(Specific heat)、熱傳導係數(Thermal conductivity)、熔化熱 (Heat offusion)、結晶熱(Heat of crystallization)3.轉移溫度(Transition temperature)：玻璃轉移溫度(Glass transition temperature)、熔點(melting point)當聚合物在玻璃轉移溫度(Tg)時，會由較高溫時所呈現的橡膠態，轉至低溫呈現出似玻璃既硬又易脆的性質。結晶性(Crystalline)聚合物，由於具備晶格結構，即其高分子鏈排列有固定樣式(結晶過程中高分子鏈排入結晶格子中)，在發生相變化時，必須突破結構的能量障壁，才能使晶格結構崩潰，因此結晶性塑料具有明顯的相轉移溫度及潛熱值。一般來說，官能基小、結構簡單的分子，較易形成結晶性聚合物。而實際上沒有完全結晶的聚合物存在，微觀上必有分子排列不均的非結晶區域，所以玻璃轉移點是聚合物在使用上相當重要的一個指標，事實上聚合物會呈現塑膠態或橡膠態全視Tg與當時使用時的溫度而定。 Tuse Tg 橡膠態 如：室溫(25) 橡膠(Tg=-67)輪胎在常溫下呈現彈性。Tuse Tg 玻璃態 如：室溫(25) 聚笨乙烯(Tg=105)原子筆外殼呈現剛性。可使用熱差掃描熱卡計(Differential Scanning Calorimeter，DSC)來測試聚合物的熱性質。其基本原理為樣品與參考物維持相同的溫度及升溫速率，由於樣本和參考物所吸收的能量會有差異，所以當感熱器感應到有溫度差時，加熱器會對較冷者加熱到二者溫度相等，此時儀器會記錄補償樣品吸熱或放熱反應所損失或增加之熱量(即樣品產生吸熱反應時，加熱器提供熱量於樣品；樣品產生放熱反應時，加熱器提供熱量於參考物，使二者的溫度差為零)，並於DSC的圖形上表達出來，再藉由熱力學的推導應用來分析聚合物的Tg、Tm、Cp(Heat Capacity，熱容量，將單位塑料溫度提高一度所須的熱量)、熔化熱(Heat of Fusion，單位塑料由固態熔化至液態所需的熱量)、結晶熱(Heat of Crystallization，結晶性塑料在結晶過程中所釋放的熱量)等相關的熱物性質。圖(三)比熱對溫度作圖圖(三)，為DSC所量測再經由方程式運算所得比熱對溫度的作圖。由曲線觀察隨著溫度的升高比熱會增加。 比容與密度互為倒數關係，塑料的比容會隨著相的狀態、溫度、壓力而有所不同。圖(四)，依自由體積理論來看，塑料在低溫時，分子鏈彼此聚集較為緊密，其自由體積(Vfree)較小，即比容較小；塑料在高溫時，提供分子鏈足夠的能量活動，其自由體積(Vfree)較大，即比容較大。溫度高低不同，影響比容的差異，會使塑料在成型後產生收縮。圖(四)低溫及高溫時自由體積示意圖由於結晶性塑料，分子鏈排列較為緻密整齊，在低溫時鏈節只有在平衡位置上有小範圍的振動，必須溫度上升提供足夠的能量破壞結晶排列，才會有移動、轉動、滑動的現象產生。尤其在玻璃轉移點以上時，分子運動更加自由，比容會明顯上升，可在比容對溫度的作圖上(固定壓力值)看見明顯的轉折點。相對於非晶質(amorphous)塑料則不會有如此明顯的轉折。圖(五)比容對溫度作圖圖(五)，為PVT-100(壓力-體積-溫度量測儀)所量測比容對溫度作圖，由曲線觀察在200230附近，有明顯的轉折的現象。隨著溫度的冷卻(35080)，比容會降低；壓力的增加(0Mpa120MPa)，比容也會降低。 LCP基本規格性質型式IIIIII商品名Ekono1 E6008Vectra A130出光LCP 200J物理性質比重(g/cm3)1.71.621.63玻璃纖維含量(wt%)403030機械性質抗拉強度(kgf/cm2)122021501500抗拉伸長率(%)4.82.22.6衝擊強度(kgf.cm/cm2)61410熱物性質熱變形溫度()275240230防光等級UL 94V-0V-0V-0耐焊接性300*60s260*10s-(本表節錄自參考文獻12)表(一) 液晶塑膠(LCP，Liquid Crystal Plastic)，已商品化共有三種不同型式結構，讀者可參考表(一)比較其不同的優點。Type I耐熱性最好，可耐SMT(Surface Mount Technology表面黏著技術)製程的銲接溫度，且可應用於長期需耐熱要求的環境；Type II強度、彈性最好，且耐熱性佳，亦可承受SMT製程的銲接溫度；Type III流動性佳，應用於電子零件製作需鍚銲的環境其耐熱性不足，但相對其成型所需的溫度較低，可應用於其他工程塑膠所使用的環境，如取代Nylon作為光纖披覆材、薄件的成型等等。塑膠在應用上常會添加玻璃纖維來補強其機械性質，但添加玻璃纖維或多或少會在成型的過程對成型機械有所磨損。應用LCP在塑膠基材中形成微纖化，不僅可以取代玻璃纖維的補強效果，近年來許多塑膠的發展皆為可回收的環保取向，應用此微纖化所製出的強化塑膠，可數次回收使用而不減少其機械性能(參考文獻13、14)，且有效降少成型機械的磨損。更有將二種型式的LCP混摻，藉由微纖化的效果，來改善LCP成型後分子排列產生的異向性(anisotropy)，造成部分區域強度的下降，而必需添加纖維物質來補強的缺點。LCP在耐熱性、機械性質、流動性有良好的性能，相當適合現今電子零件的生產，其可用薄件的成型，對於追求高性能、又必須小巧輕薄的產品，LCP在選用上是相當值得考慮的，惟其價格較高，是設計者在選用上需要注意的地方。 參考文獻1.伊保內贒 著，洪榮哲 譯，”實用塑膠學”，全華科技，1993。2.吳俊煌 著，”塑膠射出成形模具設計”，復文書局，1995。3.張榮語編，”射出成型模具設計-模具設計”，高立圖書公司，1995。4.李育德、顏文義、莊祖煌編著，”聚合物物性”，高立圖書公司，1988。5.劉士榮，”塑膠資訊-塑膠流變特性與應用”，財團法人塑膠工業技術發展中心，1998。6.羅學文，”科儀新知-細管流變計”，行政院國家科學委員會精密儀器發展中心，1985。7.”Moldex專業塑膠模流分析軟體-技術手冊II”，科盛科技股份有限公司，1996。8.陳崇憲，”DSC原理與聚合物上應用”，1995。9.蔡宏斌，”熱向性LCP展望”，化工資