液晶聚酯简介

1、液晶聚酯简介液品聚酯是有着特殊结构和物理性质的热致性聚合物材料。它兼仃刚性和柔性单体,相互连接。当它以液品态流动时，分子中的刚性片段依次在剪切流动方向排列4-旦这个方向己经形成，它们的方向和结构就会稳宦*决至当LCP冷却到低于熔化溫度时也是如此。这与人多数热®I性聚合材料不同*如聚酰亚胺的分子是航机的.固态化不同的构成液品一股需要以下三个条件：(!)分子构型有很大的长宽比；(2)刚性链轴向上比横向上有更明显的偏光现象；(3)结构中刚件单尤有很妤的分了平行性"因此，液晶高分子聚合物应该有类似于连续对笨环(arylene)相连的刚性分子结构。也就是说，每个对苯环结构都几乎是一个

2、扁乎(貝有很大的长宽比)的分子，并R在主链上有高度偏掘的电孑云.这样的給果就导致芳环结构沿着丄链的轴是对称且呈刚性的，而整个分了可以恰好适合液品晶格。所以对位异构体比邻位和间位几有更高的熔点以及低的溶解度.因此.拥右对绘坏结构的聚合物并不一宦就是液晶.聚酯，电f-排布和立体化学构型也起非常重耍的经过几十年的发展，热致性液晶高分子材科已不仅仅局限于材料科学和离分子科学的范崎，在化工、机械、医疗、汽车等方而已被广泛的应用，待别在电了、信息通讯以及航空航天等高新技术领域有很好的应用前景、别管为新世纪的”超级了程塑料J1處8年，奧地利的植物学凉、化学家FriedrichReinitzer首次发现液甜相

3、的存在【讥1960年Tayb在熔融沥肯中观察到了双折射现象，此后被证实为向列甲液晶。但在二I肚纪兀十年代以前因为缺艺实际的应用.液晶材料并未受到足够的重视.液晶的基本研究几乎全部集中在德国和法国，虽然大邑的液晶聚合物被合成岀來，但也仅局限于学术上的研究口貞】到1968年，milmtrkr等人发现向列型液胡聚合物形成的蔽态制牍，经过外加电场处理后再置丁电场屮会有口浊的现彖发生，此为枝晶的动态衍射(DynamicScattering)»通过光电显示技术被广泛应用于显加装羚卜"叽1972年.美IHCarbonindum公胡以对尾基苯甲酸(HBA).联苯二酚(BP)和对苯二甲酸(T

4、A)为单体合成了两晶名为Ekkccl1-2000的全芳族类共聚酯，馬來被込实其属于热致性范畴。因为诂幾帝产肘加工闲难，井未实规工业化利实駅应用.然而其合成技术幼成为住友化学和Darz公司开发热致液晶聚合物(TLCP)的枝术雄础1974年.EastmanKodak公司开发了PHBA/PET共聚酯，并掲示了它的液晶性*命名为X7G,滾聚酯产骷不是均匀体系，而是呈分相納构导致梵热性能欠佳，因此未能大规模的生产。然而因其具有离强度、髙模量警特性受到广泛的关注，掀起了各大公司对热致性液晶聚合物的研究和开发热潮。在1980行代初期，Celanese公诃报道了HBA/IINA(73/27)全芳族共聚酯的研究

5、状况,这种材料极易被抽统或被汁模*庄1985<1-实现I业化,并命名为Vectra.1972Meli-processablewhollyaromaticpolyestersfEkkccl1-20001974Thermotropicpolyesters,aromatic-aliphaticcopolyesters:X7G1975-76Whollyaromaticpol)esiers?polyazomethines1983EkonolTM(SumitomoChemical)1984XydarTM(Amoco)1985VectraTM(HoechstCelanese)1986RodrunTM(

6、Unitika)1987Victrcx-SRPIMandVeclran-HSTM(ICI)1988Zenite(DuPont)1989GranlarTM(Grammont-Montedison)2.2浅晶聚能的分类液晶高分f聚合物经过多年的发展乞种新型的液晶聚合物也是层出不穷。李瑞同，池振国冏等人按処形成液品态的方式、液晶的形态以及垒元位置、液晶的品型（液帖晶核的空间排列）、聚酯的基本链节类型、化学组成、合成的方法以及來源等标准对液晶聚酯进行了不同的分类。人们最早根据形成液晶状态的条件不同，形彖的将液晶聚翳分成了两大类，即溶致性液晶和热致性液品.溶致性液晶高分了熨合物溶于溶剂中，因溶剂浓度的改

7、变而呈现液晶相。在浓度较小时，分了均匀的分布于溶液中，为均相溶液：当浓度人丁临界浓度时，部分分子开始聚集，形成各相界性溶液，即液品。溶致性液晶的良好溶剂般是以水以及其他偏极性分了溶剂为主.比较典型的足生物骐貝有明显的浴致性液晶的特征，而最语名的应用商品即DuPom（杜邦）公司由聚酰胺硫酸溶液所抽丝而得的纤维"Kevlar（凯芙拉）”热致性液胡热致性液晶即液晶聚合物在升温过程中发生相转移形成液晶态。通常要达到一定的温度，并在一定的温度范田内（即熔点与清亮点Z间的温度区间）才会表现明显的液品现線.形成活性较高的介晶相。随冇介品相序列程度的升高，热致性液晶彼分成了三个基本类型：向列相、近品

8、相以及胆帑相.1）向列相液品：向列相是最普遇的液晶相，液晶分子彼此倾向于平行排列，分子长轴方向大致平行于主轴，但在其他方向则为无规则排列。向列相的粘度通常比层列相低得多，所以滑动性高，多被应用于显示器元件之上。2）近晶相液晶：此类型液晶相是宙摊列成层状平行定向的分了所构成.分子链长轴之间互相平行，层内液晶分了随机分布，与液体类似，层与层之间相互独立，彼此间易于滑动。3) 胆紺相液晶:该类型液晶具冇不对称的碳原子.分子本身不具冇镜像对称性.可看作是向列相液晶的特殊形式.分f层型态与向列相液品相同，但层与层间的排列会扭曲一定角度.使之形成螺旋结构，基于此特殊的螺旅结构.故具有旋光性、选择性光散射等

9、光学性质。n.iwinrjTIMw图2.1液晶结构特征示恿图：(a)向列相(b)躺相(c)近晶相21Fig2.1Diagramtorliquidcrystalstructure:(a)Nematic(b)Cnolesieric(c)Smectic23热致液晶聚介物的特性及应用聚合物的应用取决丁聚含物分子链的取向能力.某空材料在液品念时，分子链已儿有一定的有序性，当这些材料固化时，聚合物链段的有序性进一步加强。这个持牲使苴任超岛强度纤维方血有较重耍的应用。同时上链型液品高分子材料还用于制备一些髙强度、高模童的结构材料，如超强纤维等：而侧倦型液晶离分于比较好的将小分子液晶性质和高分子的良好加工件质

10、结合在庖，足八冇极大潜力f勺新型材料.23.1热致液晶聚合物的特性a) 机械性能：液晶聚酯的刚性分子链极易取向，即使在较小的外加或流变应力的作用下就能完成取向调整，而形成微纤化结构。同时，刚性分子的松弛时间般都较长，所以熔体在冷2；或固化时，分子链结构很容易被固定卜來。其机械強度以及模届达到体至超过经过玻璃纤维改性过的普通工程材料。b) 良好的热稳定性：液晶分子链高度取向，链间幷列紧密，分子链间的分子作用力强，分子链较难运动，因血热变形温度较臥耐热性好。因为链致密排列，使液晶聚酩在燃烧时会形成一层致密的泡沸炭，冇效阻止了聚阳的进步燃烧同时，液晶裔分犷一段祁禽有苯环或茶环等结构，碳含吊较高，燃烧

11、时会产心人届的低化碳，也冇门熄阻燃作用，其燃烧等级达到UL94V-0级水平.C)尺寸稳定性：液晶高分子因其刚性柱状分丘结构，使分子n由运动的空间较小，链间岛密度的堆枳便周体的结构和比容变化，从而农规出极低的线膨胀系数以及成型收缩率.其线膨胀系数达到金属和陶瓷水平，成型收缩常规工程塑料约个数吊级.在电子板上焊接尤件时，対膨胀系数的耍求较高.液晶高分子因其低的吸湿率,絞好的尺'J稳定性，己逐渐取代金屈成为制作高粘密设备的材料，在电子丄业等方面得到了广泛的应用。<0优便的电性能：典型的液晶聚酯的介电常数介l：3073KVmm%比般的工程塑料低23倍，耐电弧性良好，作为电器元件时，连续使

12、用温度为：240-300*C，间断使用温度：316*C.e）储存能力：聚合物液晶对电场和磁场的变化比较敏感，这意味着它们能够应用于显示器方面.电场或磁场能够使聚合物液晶二次取向，从而改变它们的光学性质。将聚合物液晶迅速冷却至固相，这样这个有序态就有可能被冻结而保留下来，即使外场作用被消除，其有序态也不会发生变化，所以液晶聚酣的显示器貝有存储能力。f）液晶聚合物还具有耐化学腐蚀性、耐辐射、抗老化性以及良好的振动吸收性能.热致液品聚合物的应用典型的热致性芳香族液晶聚合物上要是根据热变形温度（HDT）分为I型（250-C以上、超级耐热）、II型（1802509、中等耐热性）、III型（1002009

13、、一般耐热性）。1型属于联苯系列，产品的星本成分为对紀基苯甲酸（HBA）、44,联苯二酚（BP）、间丧2.2液品聚合物(LCP)的类型及应用Tabic2.2TypesandapplicationsofLCP类坐HDTCC)特性代表产品用途1250以上很高的14伸强度和模Amoco(Xydar)耐热容25,微波M.耐化学腐蚀件能较住友化学（E500）炉零件.希密电好,适用J耍求高淋性日本右油化学（RC、FC）屡零件等能的场合,但其加工性TOSO(HAGI40)能略差II180250热性能较好.耐化学腐三菱工程塑料（E345）农而纽装器件，蚀、水解稳定性、电气Unitika(LC5000)连接器，

14、电子开性及阻燃性都很优异，Polyplastics(A%B、C、E)关,填料,卬刷并其有很强的防渗性，Hoechst-Celanese(Vecira)电路板，电刷支综合性能较好日本石汕化学300）架和制动為材Toray(LC20I30I)III100200加工性能好.价格低，三菱工程塑料（E322,E3I0）扩音器零件，光高密度.精密成形性Unitika(LC3000)纤覆盖材料，人造卫星的电f部件其他更好的热优异的流动件质，熔融Duponi(Zeniie)人人的加人了LCP稳定性粘度低，模收缩率低.Bayer(K)液晶聚陌材料更好的加1成型性和BASF(Ultrax)的应用范围热稳定性Gramnonl(Granular)苯二甲酸（IPA）以及不同比例的对苯二甲酸（TPA）.邮热性能最好适用于要求髙温的场合，但加工比较困难；II型属于萊系列,主要组分是对胫基苯甲酸HBA和HNA,综合加工性能较好:WW.为HBA和PET的共聚产物.热性能差.但成型加工性能好.价格低。