液晶聚合物.doc

6 / 6液晶聚合物的现状及未来王震（化学化工学院 学号091130121）摘 要：结合老师讲座上对于液晶聚合物的介绍，通过课后查找文献、参考资料，从液晶聚合物的结构、性能、应用、发展历史、开发现状等方面出发，结合自己的认识和理解，对其进行简单的介绍和综述。根据其最新的研究和开发现状，对液晶聚合物的应用前景进行简单的分析，突出自己的一些见解。 关 键 词：液晶聚合物（LCP）； 应用； 前景；前 言：液晶是一种介于液态和晶态的物质状态，称为固态、气态、液态以外的所谓介晶态，物质的第四状态。它既具有结晶态的各向异性，又有液态的可流动性。液晶聚合物（LCP）是上世纪50年代发现的一类具有特殊性能的聚合物。LCP是介于固体结晶和液体之间的中间状态聚合物，其分子排列虽然不像固体晶态那样三维有序，但也不是液体那样无序，而是具有一定（一维或二维）的有序性。它是一种新型的高分子材料，在熔融态时一般呈现液晶性。这类材料具有优异的耐热性能和成型加工性能1。由于其优异的性能，从被发现开始，大量的人力便被投入进行研究和开发，目前世界上的LCP大厂商已经能够工业化批量生产，更多的针对其性能改进的研究还在继续。在这一方面的研究，国内刚刚起步。正 文：1. 液晶聚合物的分类和结构就液晶态的形成条件而言，LCP可以分为热致液晶和溶致液晶。当液晶聚合物溶解在某种特定溶剂中才能呈现出各向异性的液晶特性时，这就叫溶致液晶；而当液晶高聚物只有在熔融成液体时才呈现液晶态时，为热致液晶2。据分子结构来分类可以分成三种：有分子排列成层，层内分子长轴互相平行，可以前后左右滑动但不能上下移动的分子规整性近似于晶体的近晶型LCP；有分子沿长轴方向平行排列可以上下左右滑动的向列型LCP以及分子排列成层，层内分子排列成向列型；分子长轴平衡于层的表面，而层与层分子长轴逐步偏转，形成螺旋状的对光线各个分子层有选择性地反射，形成肉眼能见的各种色彩的胆甾型2。除了常见的向列相、胆甾相以外，近晶相已经从A相发展到Q相了，而且还出现众多的亚相以及手征相。他们的结构几乎覆盖了从各向同性液体到各向异性晶体之间的所有有序性4。就其分子链型，还可以分为主链型和侧链型3。液晶性不仅在长棒型分子中观察到了, 而且在盘形分子、碗形分子以及双亲性分子, 高分子中也观察到了4。图1.1D图1便是1D的棒状或者片状的液晶分子构型。1D分子主要有向列型、近晶型、胆甾型。其中向列液晶和近晶液晶可以用以下通式表示：BXAX是中心桥键，A、B是端基，为刚性构造单元。常用端基有OR、R、COOR、OOCOR、CN、OH、NH2等。 常用刚性结构有桥连基团常用的有 图2.2D 图3.3D 图4.0D图2、3、4中分别展示的是2D盘状或碟状、3D碗状或锥状和0D六角相的液晶分子的构型。下面为一些具体的例子。苯六正烷基羧酸酯 三聚成环Cyclotriveratrylene，CTV2. 液晶聚合物的性质（1） 流变学特性和成型性5对于用液晶聚合物表示的液晶状态(向列液晶状态)来说，聚合物(高分子)中特有的分子链相互缠结状况十分罕见，只要稍微对它施加一点剪切力，就很容易使LCP分子链产生取向。因此，在进行注射成型等加工时可以大大减少所产生的流动阻力。（2） 高强度和高模量刚性棒状LCP 具有自发取向的特征, 当熔融加工时, 在剪切应力作用下分子沿流动方向进一步取向而达到高度有序状态, 冷却后这种取向就被固定下来, 因而具有自增强特性6。因而LCP不添加任何增强剂就有高的强度和弹性模量。（3） 突出的耐热性6如Xydar的熔点为421 , 空气中560 才开始分解, 其热变形温度高达350 , 明显高于绝大多数热塑性塑料,连续使用温度为-50-240 。（4）线性膨胀系数小LCP戌型线膨胀系数极小，大约为1O-5K-1，因而模具的收缩率小，可以精密注射各种高精度部件2。（5）优异的阻燃性 LCP分子链由大量芳环构成, 因此不加任何阻燃剂就能达到UL94V-O 级的阻燃水平。（6）优良的电性能LCP的电绝缘性能较好, 尤其厚度较小时的介电强度比普通工程塑料高得多, 体积电阻一般高于1018m，抗电弧性也较高6。LCP有极高的耐电压性，是优良的电绝缘材料，介电强度高达470955V254 m2。（7）耐化学药品性LCP耐化学药品性优良，耐紫外光，可以透过微波，为此LCP是微波食品优良的包装材料2。但是LCP尚存在制品的各向异性和接缝强度低等缺点, 价格相对较高。近年来科学家们致力于改进加工技术, 强化品种开发, 研究新型LCP， 开辟新的应用领域并取得了一定进展。3. 液晶聚合物的应用由于LCP具有优异的机械性能、耐热性和化学稳定性, 使其具有十分广阔的应用前景。LCP从开发到应用, 周期虽然很短, 但已经作为一类结构材料在电气元件电子材料、光纤材料等在宇航、电子、通讯以及其他高技术领域中发挥着重要的作用。利用LCP 优异的电绝缘性、尺寸稳定性和耐锡焊性等优点, 在电子电器领域中应用具有特殊的意义6。最近，人们对电子产品部件的散热性提出了要求，具有成型性和力学强度特征，在厚度方向上也具有强热传导性的LCP混合材料也开发成功。, 目前发达国家电子工业中将LCP用来制作接线板、线圈骨架、印刷电路板、集成电路封装和连接器。LCP还用作磁带录象机部件、继电器盒、传感器护套和制动器材等等6。由于无铅化焊锡在日常生活中的普及，LCP在电子相关领域发挥的作用越来越大。随着LCP在电子行业地位的日益上升, 使其已经成为目前最大的应用领域。LCP广泛用于制造汽车发动机内各种零部件。以及特殊的耐热、隔热部件和精密机减、仪器零件。用石墨填充或与PTFE共混改性的LCP可用作各种耐高温、耐腹蚀的润滑转动材料6。 在光纤通讯领域，LCP适用于做光纤二级被覆材料，抗拉构件、耦合器和连接器等。在航空航天领域，LCP由于具有耐各种辐射以及脱气性极低等优良的性质，可用于人造卫星的电子部件，而不会污染或干扰卫星中的电子装置。此外，LCP还用于雷达天线屏蔽罩，飞机外壳复合材料以及军用防弹衣。鉴于LCP各种优良的性能，在今后的研究中，随着科学技术的发展，会有更多性能更加优异的LCP复合材料被开发出来，LCP的应用领域也将变得更加广泛，随着技术的成熟，工业化大量生产成为可能，LCP在日常生活中发挥的作用将会越来越大。4. 液晶聚合物的发展前景目前市场上约有30多家公司正在投资大力开发LCP，其生产和消费量也在迅猛的增长。据国外权威人认识统计和预测，1990-2000年全球LCP的市场消费量每年以24%的速度递增，今后几年，LCP的消费递增率将保持在20%以上，成为有机合成材料中发展速度最快的一种7。尽管LCP的市场价格很高，但由于它优异的性能，应用范围越来越广，这是其他塑料所无法比拟的。各主要LCP生产厂商大力投资人力物力进行进一步的研究开发。LCP的各种已发现的和未发现的优异性能，使得其广阔的发展前景是必然的。随着科学研究的更加的深入，技术的逐渐成熟，LCP生产工艺的改进和成熟，生产LCP的成本必定会大大下降。随着越来越多的生产厂商的加入，行业竞争的加剧，更加有利于推动LCP的成本价格的下降。价格下降必然会更进一步的扩大其应用范围，使得LCP的应用不仅仅局限于高新技术产业，在日常生活中LCP也会发挥更加大地作用。总而言之，LCP具有广阔的发展前景，在国内发展和研究刚刚起步的现状下，其发展空间将是非常大的。总 结： 通过上述的介绍，我们已经能够对LCP形成一个初步的了解。对于其优异的性能和广阔的发展前景，有了明确的认识。在目前科学技术飞速发展，对各种性能优异的新型材料的需求越发扩大的现状下，LCP得以迅速发展，并且会继续发展下去，更多优异的性能会被发现，其本身存在的缺点也会被逐渐克服。其影响力已经远远超出高分析科学或者化学材料的范畴，正在向生命科学、信息科学和环境科学等领域蔓延渗透，并将波及其他领域。随着人们最液晶研究的不断深入，必将有更多的液晶新品种被研制出来，也会有更多种类的液晶聚合物得到工业化，在科技和生产、生活领域发挥更大的作用。参 考 文 献：1 百度百科.液晶聚合物条目2 韦公远.未来的新颖包装材料液晶聚合物.材料开发与应用,2010(1):77-77,803 夏英，葛雪明，候传金，马文文，孙晓薇.液晶聚合物分子设计研究进展.塑料科技，2011，39（10）：105-110夏 英，葛