我是液晶聚合物LCP，这是我的简历

在改性塑料领域，通常所说的液晶LCP，有两种英文，一种是Liquid Crystalline Polymer，准确地翻译应该叫做液晶聚合物，另一种是Liquid Crystalline Polyester，准确翻译应该为液晶聚酯，内涵和外延略有不同。

按照形成条件不同，液晶可以分为受热熔融的热致液晶Thermotropic LCP和溶剂溶解的溶致液晶Lyotropic LCP。

在受热熔融或者被溶剂溶解后，这种材料会失去固体宏观的尺寸外形、硬度、刚性等性质，外观上则获得了液体物质的流动性，同时又保持着晶态物质的取向有序性，从而在物理形态上形成各项异性，又兼具液态流动性和晶态分子有序排列特征的过渡态，这种中间形态成为液晶态。常规高分子在熔融或溶解后，分子链会卷曲而相互交叉缠绕，而液晶分子则还是保持着晶态的有序取向，从这种阐述来看，LCP应该是Liquid Crystalline Polymer，具有这种液晶态性质的聚合物就叫做液晶聚合物。

液晶聚合物的研究历史，要远远晚于液晶的研究。

液晶在1888年由奥地利植物学家Friedrich Reinitzer (1857-1927)观察苯甲酸胆甾醇酯时发现的。

而直到1941年Kargin才提出液晶态是聚合物体系的一种普遍存才状态，才开始对液晶聚合物开展研究。

1966年杜邦公司首次使用相列态聚合物溶液制备出高强度、高模量的纤维Fiber B；

1972年，又成功开发出溶致液晶Kevlar纤维，高分子液晶逐步走向市场，引起人们的极大兴趣。

从分子设计角度来看，商用LCP主要有三种：

一是多苯环刚性分子单体之间通过共聚而成；

二是在分子结构中导入萘环；

三是在分子链中使用脂肪族链段。

根据不同的分子结构，不同类型的LCP的熔点也不尽相同，通常来说其耐热性I型>II型>III型。从分子结构来看，LCP似乎翻译成Liquid Crystalline Polyester更合适，叫做液晶聚酯。

I型液晶聚合物由Carborundom公司的Economy J. 和Cottis S.开发成功，于1970年申请专利[1]，1972年用商品名Nihon Ekonol在市场销售，这也是第一款商业化热致液晶。1979年住友化学公司从Carborundom公司引进了这项技术，并在日本实现了工业化生产，经过多年开发，形成了自己的特色。这种HBA/BP/TPA结构的LCP中酯基是柔性链段，苯环是刚性链段，特别是含有联苯基这种刚性很强的链段，因此耐热性能极高，热变形温度 在300℃以上。这种结构的LCP属于I型，是优良耐热的特种工程塑料，具有很高的拉伸强度和模量，耐化学腐蚀性好，适用于要求高温性能的场合，但其加工性能略差。

拥有这一技术的还有Solvay公司。先前，Dartco公司得到Carborundom公司的生产许可，开始生产LCP，1984年商业化了Xydar，并在1988年将此品牌转让给Amoco。1998年BP公司收购Amoco时，得到LCP的生产技术，在后来与Solvay的整合中，将此业务转给了Solvay Advanced Polymers。

1977年Gordon、Calundann等研究了对羟基苯甲酸HBA和HNA熔融聚合得到LCP[2,3]。Hoechst-Celanese公司在此基础上进一步研究，于1984年开发成功II型液晶聚合物，1985年开始生产LCP，并形成了Vectra系列产品。后来，Hoechst-Celanese旗下的工程聚合物部门成立Ticona（泰科纳）公司，承继了这一品牌，并成为全球最大的LCP生产商，并于2011年收购了杜邦的LCP。

1964年，美国泰科纳Ticona与日本大赛珞化学公司Daicel Chemical各出资45%、55%成立宝理塑料Polyplastics，总投资30亿日元。宝理于1996年引进技术，许可在日本生产Vectra牌号的LCP产品。

Ⅲ型LCP是1976年由伊斯曼-柯达公司Eatman-Kodak的Jackson WJ Jr.和Kuhfnss HF等用对羟基苯甲酸HBA和PET 在熔融状态下反应得到的，其中HBA/PET组成在60/40。Eatman-Kodak公司于1986年开始生产以X-7G为牌号的产品，热变形温度约在170℃。但随着Eatman-Kodak公司缩减其LCP部门规模，X-7G为牌号产品现在已由日本石油化学公司生产。日本Unitika早年也引进了Eatman-Kodak这一技术，并改进生产工艺，于1989年开始生产Rodrun牌号的LCP。Toray公司在1994年开始生产的Siveras牌号的LCP， 也是HBA/PET结构。这种HBA/PET结构，因为含有乙二醇形成的酯基，使整个分子链的柔性链段增加，降低了玻璃化温度，因此热变形温度(HDT)降低，耐热性能略差，但加工性好，价格低。

无论是哪一种类型的LCP，其分子主链上都拥有大量的刚性苯环结构，这决定了其特殊的物化特征和加工性质。其典型结构便是液晶，由于分子链保持着高度的规整性，所以加热到晶化温度以后，只要稍微给一点剪切力，LCP溶体的流动性便会变得像水一样，这一特性使得LCP更容易成型薄壁小型化的一些连接器制件。

液晶的另一特性便是在加工过程中非常容易形成皮芯结构。分子链在与模具接触时形成高度取向结构，芯层尽管也保持着液晶的分子有序结构，但这种有序与表层的性能截然不同，比如制件非常容易起皮分层。由于溶体的超高流动性，在注塑加工过程中，极容易夹裹空气，使产品在高温烘烤的时候发生起泡现象，给SMT的应用带来不小风险。

同时LCP的染色能力也极差。即便是染成黑色，也没有办法做到钢琴漆的那种黑，或者标准炭黑的那种黑，通常黑色的LCP都是灰灰的。除了黑色，其他配色也极为简单，除了本色的淡黄色，基本没有其他的颜色的产品了。

备注：文末LCP制件图片来源于Harting在网上的公开资料《Positionssensor zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung 》，可以在其网站http://www.harting-mitronics.ch/maerkte/automobil.html查询下载。

Ref.

1. Economy James, Cottis Steve C, Oxybenzoyl dioxyarylene mono- and diesters [P], US3962314

2. Gordon W, Calundann, Polyester 6-polyester of 6-hydroxy-2-naphthoic acid and para-hydroxybenzoic acid capable of readily undergoing melt processing [P], US843993

3. 严兵，胡茂明等，对羟基苯甲酸在高分子领域中的应用[J]精细与专用化学品，2010

第一届特种工程塑料发展与应用论坛

2017年10月20日

苏州 昆山维景国际酒店昆山市花桥镇花桥国际商务城兆丰路2号

The 1st Forum on Development & Application of Special Engineering Plastics

(Suzhou, October 20th)

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