LCP-液晶高分子聚合物成型技术探讨
lcp材料的成型工艺
lcp材料的成型工艺
LCP材料是一种高性能的工程塑料，在工业应用中可以
满足高强度、高精度、高抗化学腐蚀和高耐热的要求。
由于其特殊的性能，LCP成为了工程塑料中的热门选择。
下面我们
来讨论一下LCP的成型工艺。
LCP的成型工艺一般分为模压成型、挤出成型和注塑成
型三种。
首先，模压成型是将原料加热，然后将原料压入模具中，形成所需尺寸和形状的零件。
其次，挤出成型是将原料挤压成挤出头，然后将其挤压进模具中，并经过冷却后形成所需形状和尺寸的零件。
最后，注塑成型是将原料加热，然后将其注入模具中，并通过冷却后形成所需形状和尺寸的零件。
总的来说，LCP成型工艺的核心是原料的加热和冷却，
这是LCP的特殊性质所决定的。
加热可以使材料变得柔韧，
以便在模具中形成所需的尺寸和形状，而冷却可以使材料固化，以便能够实现精确的结构。
此外，在LCP成型工艺中，模具的设计和制造也是非常
重要的。
模具的设计要考虑到材料的热变形特性，以及模具中温度和压力的变化，以保证成型质量。
而模具的制造则需要考虑到模具结构的精度，以及模具表面的光洁度，以保证成型质量。
总之，LCP成型工艺是一种非常复杂的过程，必须考虑到各个因素，如原料的特性、模具的设计和制造等，才能实现高质量的成型。
因此，在进行LCP成型工艺时，一定要正确选择原料和模具，并严格按照工艺要求进行操作，以保证成型质量。
LCP
VECTRA LCP 具有固化速度快且脱模性好的特点，因此可进行短周期成型。为了发挥这一优势， 应尽量选用塑化能力强的成型机。螺杆形状一般以如下形状为宜：
螺杆前端的计量段有数个固定槽深的螺纹 完好的止逆阀 长进料式（输送段较长，Long feeding type） 图 4-1. LCP 喷嘴 喷嘴直径小(φ1～2mm) 喷嘴前端有大功率加热圈 把热电偶设置在前端
“VECTRA® LCP”技术数据系列 液晶高分子
Liquid Crystal Polymer (LCP)
VECTRA® LCP
成形技术
宝理塑料
VECTRA® LCP 液晶高分子 成形技术
目录
1. 导言.............................................................................................................................................. 2 2. 预干燥 .......................................................................................................................................... 2 3. 回料的使用................................................................................................................................... 3 4. 选择成型机................................................................................................................................... 3 5. 模具设计 ...................................................................................................................................... 5
液晶高分子LCP简介演示
光学器件
其他领域
LCP独特的光学性能使其在光学器件如光栅 、偏振片、光学薄膜等方面具有广泛应用 。
LCP还可应用于汽车、医疗器械、体育器材 等领域，满足各种特殊性能需求。
0法
将LCP溶于适当的溶剂中，通过纺丝、涂膜等方法制造成型。溶液法具有制造 工艺简单的优点，但需要大量溶剂，且溶剂回收成本高。
应用前景
由于LCP的优异性能，它在工程塑料、电子电器、汽车零部件、航空航天等领域具有广泛的应用前景。未来随着 科技的进步和LCP改性技术的不断发展，LCP的应用领域将进一步拓展。
04
LCP的环保与可持续发展
LCP的环保性能
生物可降解性
01
LCP具有生物可降解性，可以在自然环境中被微生物分解为无害
熔融法
将LCP加热至熔点以上，通过挤出、注射等成型方法制造。熔融法具有制造成本 低、生产效率高的优点，但需要较高的加工温度，对设备要求较高。
LCP的制造原理
LCP的分子结构中包含刚性的液晶基元和柔性的高分子链，通过控制分子结构和 加工条件，可以实现LCP的液晶态和高分子态之间的转化，从而具有优异的物理 性能和加工性能。
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熔融法生产技术与设备
熔融法生产LCP的主要设备包括加热炉、挤出机、注射机等 。其中，挤出机和注射机是实现LCP成型的核心设备，其加 热系统、传动系统、控制系统等都需要高精度、高稳定性的 设计和制造。
03
LCP的性能测试与分析
LCP的物理性能测试
1 2 3
热性能
LCP具有优异的热稳定性，可承受高温环境，同 时其热变形温度也较高，表现出良好的耐热性。
在制造过程中，通过控制温度、压力、剪切力等参数，可以使LCP分子在有序排 列的同时进行高分子链的运动和交联，从而形成具有优异性能的LCP材料。
全球及中国液晶高分子(LCP)行业市场现状及下游应用领域分析
全球及中国液晶高分子（LCP）行业市场现状及下游应用领域分析一、市场现状液晶高分子（LCP）是一种各向异性的、由刚性分子链构成的芳香族聚酯类高分子材料，其在一定条件下能以液晶相存在。
既有液体的流动性又呈现晶体的各向异性，冷却固化后的形态又可以稳定保持，LCP材料具有优异的机械性能。
按照形成液晶相的条件不同，LCP分为溶致性液晶（LLCP）和热致性液晶（TLCP），LLCP可在溶液中形成液晶相，只能用作纤维和涂料；TLCP在熔点以上形成液晶相，具备优异的成型加工性能，不但可以用于高强度纤维，而且可以通过注射、挤出等热加工方式形成各种制品，应用远超LLCP。
2019年全球LCP树脂材料产能约7.6万吨/年，全部集中在日本、美国和中国，产能分别为3.4万吨、2.6万吨和1.6万吨，占比分别为45%、34%和21%，其中美国和日本企业在20世纪80年代就开始量产LCP材料，我国进入LCP领域较晚，长期依赖美日进口，近几年来随着金发科技、普利特、沃特股份、聚嘉新材料等企业陆续投产，LCP材料产能快速增长。
随着5G时代到来，未来LCP材料需求将有望迎来快速增长。
日本而言，在LCP技术发展初期，日本便把LCP材料列为其工业技术中的重点攻克对象。
目前，日本已发展出包括村田制作所、宝理塑料、住友化学等多家可量产LCP材料的企业。
其中，村田紧跟着美国步伐，在LCP材料领域进行了深度积累，具备从LCP材料制造到产品生产的完整产业实力，成为苹果的独家供应商。
中国LCP产品长期依赖进口，沃特股份于2014年收购三星精密的全部LCP业务，是目前全球唯一可以连续法生产3个型号LCP树脂及复材的企业，目前具备产能3000吨/年，材料产品在5G高速连接器、振子等方面得到成功推广和应用，并且针对传统材料无法适应新通讯条件下的环保、低吸水要求，公司LCP材料成功取代传统材料产品。
另其余中国LCP生产企业产能均较小。
具体生产企业看，目前共有塞拉尼斯、宝理塑料以及住友三家企业差能超过了1万吨，前三家企业产能占比高达61.84%。
液晶高分子分子设计及合成方法研究和应用1
液晶高分子分子设计及应用1、简介液晶高分子(LCP)是指在熔融状态或溶液中具有液晶特性的高分子。
一方面，在一定程度上分子呈类似于晶体的有序排列；另一方面，又具有各项同性液体的流动性。
能够形成液晶相的高分子通常由刚性部分和柔性部分组成，刚性部分多由芳香和脂肪环状结构构成。
柔性部分则多由可以自由旋转的d键连接起来的饱和链构成。
液晶高分子的制备是将含有刚性结构和柔性结构的单体通过聚合反应连接起来。
2几种LCP的分子设计2.1主链型LCP的分子设计主链LCP是指介晶基团分布在高分子主链中的一种液晶类型。
通常，主链LCP的化学结构如下所示：C C D式中，A为介晶基元，在多数热致液晶聚合物中，其为细长棒状或板状、分子直线性得以维持的联苯衍生物或环己基系等；B为取代基，这些基团能降低转换温度；C为介晶基与柔性间隔基之间的连接基团；D为柔性间隔基，由烷撑基、硅氧烷基等组成。
2.1.1热致主链型LCP(1)分子设计对于TLCP来说，合成时最重要的问题就是生成液晶的温度必须低于其热分解温度。
而一般芳香族均聚物的熔点都高于其分解温度，所以热致主链型LCP的分子设计就是通过改性技术降低熔点，使其在热分解温度以下能呈现稳定的液晶态。
主要有以下几种方法：①在刚性主链中引入柔性结构作为柔性间隔的结构单元除了聚烯烃链段外，常用的还有聚醚链段和聚硅氧烷链段等。
然而这种方法可能会带来三个协同效应：A．降低液晶聚合物的相转变温度；B．导致相转变温度的奇一偶效应；C．产生微观分子堆砌结构的变化，即液晶态类型的转变，如由向列型转变为近晶型。
上述几种协同效应是含柔性间隔的热致主链型 LCP中存在的普遍现象，只是随着聚合物的不同，有时不很明显，有时较为明显而已。
②共聚合共聚合是改变聚合物分子主链化学结构的一种方法。
对于柔性高分子，共聚合常破坏分子链的规整性，从而降低其结晶能力和熔点；对于刚性高分子，共聚合同样可以破坏分子链的规整性，并能降低链的刚性，从而降低熔点。
液晶高分子聚合物
液晶高分子聚合物（LCP）液晶高分子聚合物(LCP)的概述液晶高分子聚合物时80年代初期发展起来的一种新型高性能工程塑料，英文名为：Liquid Crystal Polyester 简称为LCP。
聚合方法以熔融缩聚为主，全芳香族L CP多辅以固相缩聚以制得高分子量产品。
非全芳香族LCP常采用一步或二步熔融聚合制取产品。
近年连续熔融制取高分子量LCP的技术得到发展。
液晶芳香族聚酯在液晶态下由于其大分子链式取向的，它有异常规整的纤维状结构，性能特殊，制品强度很高，并不亚于金属和陶瓷。
拉伸强度和弯曲模量可超过1 0年来发展起来的各种热塑性工程塑料。
机械性能、尺寸稳定性、光学性能、电性能、耐化学药品性、阻燃性、加工性良好，耐热性良好，热膨胀系数较低。
采用的单体不同，制得的液晶聚酯的性能、加工性和价格也不同。
选择的填料不同、填料添加量的不同也都影响它的性能。
液晶聚合物高分子（LCP）的特性与应用一、特性液晶高分子聚合物树脂一般为米黄色，也有呈白色的不透明的固体粉末。
密度为1.4～1.7g/cm3。
液晶聚合物具有高强度，高模量的力学性能，由于其结构特点而具有增强型，因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平；如果用玻璃纤维，碳纤维等增强，更远远超过其他工程塑料。
液晶聚合物还具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性，对大多数塑料存在的蠕变缺点，液晶材料可忽略不计，而且耐磨、减磨性均优异。
LCP的耐气候性、耐辐射性良好，具有优异的阻燃性，能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。
其燃烧等级达到UL94V-0级水平。
LCP是防火安全性最好的特种塑料之一。
LCP具有优良的电绝缘性能。
其介电强度比一般工程塑料高，耐电弧性良好。
作为电器应用制件，有连续使用温度200～300℃时，其电性能不受影响。
而间断使用温度可达316℃左右。
LCP具有突出的耐腐蚀性能，LCP制品在浓度为90%的酸及浓度为50%的碱存在下不会受到侵蚀，对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水，接触后不会被溶解，也不会引起应力开裂。
液晶聚合物LCP塑胶原料注塑成型工艺技术
液晶聚合物LCP塑胶原料注塑成型工艺技术和使用范围LCP塑胶原料简介：LCP塑胶原料全称LIQUID CRYSTAL POLYMER，中文名称液晶聚合物。
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。
聚合方法以熔融缩聚为主，全芳香族LCP多辅以固相缩聚以制得高分子量产品。
注塑模工艺条件液晶聚合物LCP塑胶原料的成型温度高，因其品种不同，熔融温度在300~425℃范围内。
LCP熔体粘度低，流动性好，与烯烃塑料近似。
LCP具有极小的线膨胀系数，尺寸稳定性优良。
成型加工条件参考为：成型温度300~390℃；模具温度100~260℃；成型压力7~100MPa，压缩比2.5~4，成型收缩率0.1~0.6。
1.料筒温度通常料筒温度、喷嘴温度、材料熔融温度如表所示。
如考虑到螺杆的使用寿命，可以缩小后部、中部、前部的温差。
为了防止喷嘴流涎，喷嘴温度可以比表中所示的温度低10℃，如果要提高流动性的话，所设温度可以比表中所示的温度高出20℃，但是必须注意下列情况。
降低料筒温度时：滞留时间过长，不会引起粒料在料筒中老化，也不会产生腐蚀性气体，所以滞留时间长一般不会产生什么大的问题。
但是，如果长时间中断成型的话，请降低料筒温度，再次成型时，以扔掉几模为好。
各品级成型时的料筒温度（℃）A B C Ei后部250-290250-290280-340300-360中部270-290270-290300-340310-350前部290-310290-310320-340330-350喷嘴290-310290-310320-340330-350树脂温度290-320290-320320-350340-3602.模具温度LCP塑胶原料可成型的模具温度在30℃-150℃之间。
但是我们一般将模具温度设定在70℃-110℃左右。
为了缩短成型周期、防止飞边及变形，应选择低的模具温度；如果要求制品尺寸稳定（特别是用于高温条件下的制品），减少熔接缝的产生及解决充填不足等问题时，则应选择高的模具温度。
液晶高分子聚合物
液晶高分子聚合物液晶高分子聚合物（Liquid Crystal Polymer，简称LCP）是一种具有特殊结构和性能的高分子材料。
它在常温下具有液晶的特性，同时又具备高分子材料的机械性能和热稳定性。
液晶高分子聚合物的发展为新型材料的研究和应用开辟了新的方向。
液晶高分子聚合物是一种具有无定形液晶结构的高分子材料，其分子链的构象在混合剂的作用下呈现出有序排列。
这种有序排列的形态使得液晶高分子聚合物具有一些特殊的性质。
首先，它具有高分子材料的机械性能，比如强度、韧性等；其次，液晶高分子聚合物的玻璃化转变温度较高，可达到200℃以上，具有较好的热稳定性；此外，液晶高分子聚合物还具有优异的电绝缘性能、低摩擦系数、低线膨胀系数等特性，使得它在电子器件、通信、汽车、航空航天等领域得到了广泛的应用。
1.合成方法：液晶高分子聚合物的合成通常采用高分子合成中的传统方法，如聚合、缩聚、交联等。
但是由于其特殊结构和性能，合成过程中需要控制反应条件和配方，以获得期望的液晶性能。
2.液晶性质：液晶高分子聚合物的液晶性质是其最重要的特征之一、研究人员通过控制分子结构、引入侧链等方法，制备具有不同液晶相的液晶高分子聚合物。
研究涉及到液晶相的形成、相变行为、热稳定性等方面。
3.应用领域：液晶高分子聚合物具有优异的性能，被广泛应用于电子器件、通信、汽车、航空航天等领域。
例如，在电子器件领域，液晶高分子聚合物可制备高分子液晶显示器、电子屏蔽材料等；在通信领域，液晶高分子聚合物可作为光纤材料的包覆剂；在汽车领域，液晶高分子聚合物可用于制备汽车零件等。
4.研究进展：液晶高分子聚合物的研究已取得了一系列的进展。
例如，研究人员通过改变分子结构、引入侧链等方法，制备出具有不同液晶相的液晶高分子聚合物。
此外，研究人员还开展了液晶高分子聚合物与其他材料的共混研究，以提高其性能和应用范围。
总结起来，液晶高分子聚合物是一种具有特殊结构和性能的高分子材料，具有机械性能好、热稳定性高、电绝缘性能优异等特点。
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LCP-液晶高分子聚合物成型技术探讨
一、 LCP 的工艺特性 1 优良的方向性
LCP 在加工过程中，大多数刚性棒状大分子链沿流动方形排列，因此顺流动方向的强度和模量很大，可达一般工程塑料加入30％玻纤的水平，垂直于注射方向的强度仅为流动方向的1/3，成型收缩率和线胀系数约为流动方向的2～3倍（见表1），所以，可利用此性能进行原位复合或者增强。
表1： LCP 制品的方向特性、
拉伸强度/Mpa 断裂伸长率/% 弯曲强度/Mpa 弯曲弹性模量/Mpa 缺口冲击强度/KJ.m -2
成型收缩率/%
108.5 8 111 12000 35 0
30 10 34 1600 3.5 0.3
2 溶体粘度低，流动性好LCP 虽为方向结构但熔体粘度不高，仅为一般聚合物的几分之一，但是LCP 保持了优良的性能，又降低了成型温度，流动性好，易于成型，用较低的成型压力就可成型薄壁制件和形状复杂的制件，且越是薄壁制件其强度越高，这是由于分子高度定向所致。
3 固化快、周期短、不易产生飞边LCP 流动性较大，固化速度快，因此成型周期短，生产效率高，且很少出现溢边现象。
4 成型收缩率和线胀系数很小LCP 受热熔融后形成一种兼有固体和液体部分性质的液晶体，其分子链僵直，相互间填塞更紧密，不同基团之间联结更强，从而严重的限制了分子链在注射方向排列。
在成型过程中仅发生部分相变而无结晶引起的体积收缩，因此收缩率小，线胀系数很低，接近金属，是一种良好的低线胀系数和低收缩率材料，见表2。
表2：LCP 与几种材料的线胀系数对比
-5
LCP
30％GF 增强LCP PPS-R-4 PBT301-G30 铝 软钢
黄铜
-0.1～-0.5 0.6～0.8 2.2 2.5 2.6 2.0 2.8
5 熔融强度低LCP 熔接强度低，这种缺陷在LCP 模具结构中应加以注意，将熔接痕设在强度要求不高的部位。
6 原材料应该严格干燥在成型条件下微量水分就会使LCP 降解，故成型前应将材料严格干燥，使水分降低到0.03％以下方可使用。
二、模具结构和成型设备 1 模具结构、
⑴ LCP 流动性优良，适用注射成型，但是模具结构应该根据材料的工艺特性开设。
LCP 具有各向异性和
熔接强度低的特性，在设计时应考虑在模腔中的流动方向与成型零件的特性要求的关系，以确保零件的强度。
同时考虑熔接强度不足，在模具结构中应尽量避免熔接痕。
∙⑵浇口系统考虑到压力损失，浇道的形状优先采用圆形和梯形浇道。
浇道直径为2㎜～5㎜，长度应尽可能短，在多位模中型腔距离应相等。
主浇道和分浇道应将零件强度要求高的尺寸放在平行流动方向上，要求不高的放在垂直流动方向上。
∙⑶排气槽LCP在成型时会产生微量气体，设计排气槽不仅可随时排除成型时产生的气体，而且也有利于型腔内空气的排除，有利于成型。
排气槽应设在气体汇集处。
∙⑷成型收缩率LCP成型收缩率很小，且平行流动方向的收缩率小于垂直流动方向的收缩率。
在设计型腔尺寸时，流动方向不能确定时，采用垂直与平行收缩率的平均值。
2 注射机LCP最高成型温度在350℃左右，一般螺杆式注射机均可使用。
注射量是注射机注射容量的50％～70
％。
可选用普通开放式喷嘴，压力损失小，可靠性好。
喷嘴的加热应能单独控制，若出现料流可适当降低温度。
LCP 流动性好，固化快，可选用具有高塑化能力的注射机，实行高速成型。
三、工艺参数的选定
我们选用了HX1100、HX1330、HX6130、HX7130四种液晶材料在立式与卧式两种型号的注塑机上分别进行了注射加工。
1 加工设备以SYS—25克立式注塞式注射机成型了图1所示的各种小样件，以TTI—260F卧式注射机成型
图2所示的两种大型零件。
2 成型图2的两种零件较大，因此在工装上采用了加热棒，使模具能够精密控制在100℃～130℃，而图1小
制件采用电热板传热方式。
图1图2
3 工艺参数的控制热致性液晶聚合物在熔融态进行注射成型时，刚性伸直链液晶微区受到剪切力作用时，发
生了沿剪切力方向的宏观取向，由于其刚性链松弛时间大于冷却时间，使定向部分就地成纤，在固态材料中起到了增强作用。
总之，刚性分子链熔融态因受应力作用发生的取向和流变行为，决定了制件成型后的性能，所以说制件的性能（尤其是力学性能）是与成型中的工艺参数成函数关系的。
3.1 温度其中包含料筒温度、喷嘴温度和模具温度参数。
其料筒温度都应控制在310℃～350℃之间。
由于液
晶聚合物一旦达到粘流温度便表现出很好的流动性，若用直通式喷嘴的话，流延情况较为严重。
所以喷嘴温度比料筒温度低10℃左右。
适宜的模温对保证制件的质量是必要的；既能保证冲模性，又能得到较高的表面质量。
料温和模温越高，表面光洁度越高；料温过低时，材料的强度和伸长率急剧下降，但模具温度较高时，若保压时间和冷却时间不够，制件表面易起泡。
在成型图2所示的较大制件时，情况就和成型小制件有所不同。
首先是温度偏低时大制件表面易出现显著的“焊缝”（一种细微的料流熔接痕，为LCP所独有），对以玻纤增强的LCP制件表现的尤为明显（制件表面表现出显明的沿流动方向的纹路）；其次温度对大制件表面质量影响比小制件来的大。
为了获得较好表面质量，模具温度适宜控制在100℃～130℃之, 间。
图1的小制件模温控制在110℃～130℃。
3.2 压力由于LCP在合适的温度下具有良好的流动性，使得LCP在较低的注射压力、较短的时间即可冲模成
型。
由于成型图1所示小制件的工装采用直浇口，所以可以在较低的注射压力下成型。
但以玻纤增强的材料应采用较大的注射压力：如HX1330是以滑石粉为填充剂的，应力稍低些，这可能是由于短纤在其熔体中与分子刚性链侧面（液晶取向单元）发生了“纠缠”所导致。
在成型图2所示的大型制件时，若压力不够大则制件表面粗糙、手感发麻，制件表面的焊缝愈明显，制件的致密性也较差。
图2中的盒体因注射压力的不同造成最大重量差达25克，当然其力
学性能也同样比较差，这在通用工程塑料中是不多见的。
HX 系列的注射压力易控制在50MPa ～100 Mpa （比其它含刚性链大分子的塑料低一些），对大型制件易采用较大的注射压力和保压压力。
3.3 时间 从几种不同牌号的LCP 成型来看，该材料熔体冷却速度比其它工程材料速度快，因而可以采用较短的模塑周期来成型。
当然注射时间、保压时间和冷却时间对制件质量影响与其它工程塑料是相同的。
3.4 工装 针对工装我们结合实际只讨论浇注系统和模具加热装置。
在成型图2中的盖制件时，曾采用点式浇口，但因为不易注满制件，且表面质量差。
后来工装改为直浇道，情况大为改善，无论表面质量还是力学性能都得到了很大的提高（浇口尺寸在一定范围内越大，制件的表面光洁度越高）。
因此得出这样一个结论：对于以玻纤增强的LCP 大制件不宜采用点浇口，对大型制件应采用直浇口成型，浇口用机械加工方法去除；浇口结构对LCP 制件表面质量和力学性能影响很大，对LCP 浇口尺寸应大一些，这是因为其熔体冷却速度较快。
另外HX 系列LCP 适宜模温为110℃～130℃，故对工装应采用加热系统。
图1中的小制件采用模板加热方式（SYS—25注射机下模板带有加热装置），图2制件的工装采用了加热棒加热。
3.5 成型工艺过程中各工艺参数应综合考虑。
压力、温度、时间等参数应相互匹配，这样才能得到合格质量的制件，不能孤单靠某一参数来保证产品质量。
现将图1和图2成型时选用不同牌号的LCP 的成型参数列表，见表3。
四、推广及应用 液晶聚合物不仅具有其它高分子不可比拟的物理性能、力学性能，而且它在热学、化学、电学等方面的性能也表现的非常出色。
热致性液晶聚合物还有良好的熔体加工（含注塑加工和挤出成型）特性，这为它的应用与推广奠定了坚实的基础。
随着液晶聚合物材料在我厂的引入和对其加工、使用各方面性能的透彻了解以及对其加工工艺经验的积累，它将成为军电、纺电产品中高精度、高性能、复杂高精密注塑制件的首选材料。
注射压力MPa 70 50 70 65 料筒温度℃ 310～
340 320～350 320～340 320～340 模温℃ 110～120 110～130 120～130 110～130 冷却时间s >60 >90 >90 >90 成型周期s
240
300
300
300。