[科普中国]-热致性液晶高聚物

热致性液晶高聚物（thermotropic liquid crys-talline polymer）又称热致性高聚物。在升温过程中可在一定温度下由固态（晶态或玻璃态）转变为液晶态的高聚物。液晶聚合物（LCP）是一种由刚性分子链构成的，在一定物理条件下能出现既有液体的流动性又有晶体的物理性能各向异性状态（此状态称为液晶态）的高分子物质。液晶聚合物有溶致性液晶聚合物（LLCP）、热致性液晶聚合物（TLCP）和压致性液晶聚合物三大类。1

简介热致性液晶聚合物是1976年美国EastmanKodak公司首次发现PET改性对羟基苯甲酸（PHB/PET）显示热致性液晶之后才开始研究开发的，直到上世纪80年代中后期才进入实用阶段。美国Dartco公司首先将“Xydar”的液晶聚合物投放市场，之后美国、日本等数家公司也相继研究出液晶聚合物。由于液晶聚合物在热、电、机械、化学方面优良的综合性能越来越受到各国的重视，其产品被引入到各个高技术领域的应用中，被誉为超级工程塑料。

热致性液晶聚合物的性能液晶聚合物与其它有机高分子材料相比，具有较为独特的分子结构和热行为，它的分子由刚性棒状大分子链组成，受热熔融或被溶剂溶解后形成一种兼有固体和液体部分性质的液晶态。液晶聚合物的这种特殊相态结构，导致其具有如下特征：具有自增强效果；线膨胀系数小；耐热性优良；具有自阻燃性；熔体粘度低，流动性好；成型收缩率小；耐化学药品性好等。

液晶聚合物产品因化学结构和改性方法不同，性能差异甚大，但仍有许多如下共同的优异特性。

1、高强度、高模量及其它优良机械性能

由于液晶聚合物具有自增强特性，未经增强即可到达甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻纤增强后的机械强度和弹性模量水平，而玻纤或碳纤维增强后更超过后者，到达异常高的水平。液晶聚合物还有优良的摩擦、磨耗性能，蠕变性可忽略不计。

2、突出的耐热性

Xydar的熔点421℃，在空气中560℃、在氮气中567℃才开始分解，其热变形温度高达355℃，Ekonol热变形温度为293℃。Xydar可在-50～240℃连续使用，仍有优良的冲击韧性和尺寸稳定性，Xydar不受锡焊合金熔化的影响，Ekonol耐320℃焊锡浸渍5分钟，玻纤增强级Vectra也可耐260～280℃焊锡完全浸渍10秒。

3、极佳的阻燃性

在不添加阻燃剂的情况下，热致性液晶聚合物材料对火焰具有自熄性，可达UL-94V-0级的阻燃性，在火焰中不滴落，不产生有毒烟雾。Xydar按烟法NBS-D4测定的烟密度达3～5。这些在塑料中都是少见的，它们是防安全性最好的塑料之一。

4、耐气候老化性和耐辐射性好，对微波透明

液晶聚合物的耐气候优于多数塑料，Xydar加速气候老化4000小时仍保持优良性能。Vectra气候老化照射2000小时，性能指标保持90～100%，高温（200℃）老化180天，拉伸强度和伸长率仍保持50%以上。液晶聚合物经碳弧加速紫外线照射6700小时，或Co60核辐射10兆拉德，性能不显著下降。对微波辐射透明，不易发热。

6、优良的电性能

液晶聚合物有较高的电性能指标，厚度小时的介电强度比一般工程塑料高得多。

7、优良的成型加工性能
液晶聚合物熔体粘度低，流动性好，故成型压力低，周期短，可加工成壁薄、细长和形状复杂的制品；加工液晶聚合物时也不需脱模剂和后处理，且由于液晶聚合物材料的分子在与金属模具相接触的表面形成了坚固的定向层，因此加工工件的表面非常平整光滑。

缺点由于热致性液晶聚合物材料取向在流向上强而在垂直方向上弱，因此工件的表面强烈地表现出各向异性；

1、在模腔内二股物料汇聚处，由于结晶的形成是依焊线曲向，故其强度降低，因此设计模具是对此点因加以充分考虑；

2、薄型成型品存在脆性；

3、由于热致性液晶聚合物材料本身不透明，所以对其进行着色加工的可能性有限；

4、售价较昂贵，因此使用它会增加成本。

应用热致性液晶聚合物是上世纪80年代初问世的高性能特种工程塑料，由于具有优异的综合性能，被迅速广泛用于化学工业、电子通讯、军工机械、航空航天、汽车制造等领域中。

发展趋势热致性液晶聚合物的发展趋势：

一是扩大生产规模，开发廉价的单体来生产热致性液晶聚合物，以降低树脂的生产成本和销售价格；

二是通过共聚改性，如在大分子链中引人弯折结构和不对称结构，开发出综合性能更好的热致性液晶聚合物树脂；

三是为了进一步提高热致性液晶聚合物的性能，采用增强、填充改性，不但可以抑制热致性液晶聚合物的各向异性的缺点，提高高温下的强度，还能够赋予其某些特殊功能，扩展应用领域，而且可降低成本，提高市场竞争能力；

四是热致性液晶聚合物与热塑性塑料尤其是与高性能、难加工的特种工程塑料进行共混改性，能够改善难加工工程塑料的成型加工性能、提高力学性能、减少热塑性塑料的线膨胀系数、进而改善其尺寸稳定性。同时，还可改善热致性液晶聚合物的耐磨性能，并克服热致性液晶聚合物的各向异性等。2

本词条内容贡献者为:

耿彩芳 - 副教授 - 中国矿业大学