LCP日本宝理公司(宝理授权总代理商)
日本宝理LCP总代理商上海灿合佳专业销售LCP系列:
Vectra LCP E130G 良好的加工性,高流动性,高耐热性,玻璃纤维增强材料,30%填料按重量
Vectra LCP E130i 阻燃,良好的尺寸稳定性,玻璃纤维增强材料,30%填料按重量
Vectra LCP E135i 阻燃,玻璃纤维增强材料,35%填料按重量
Vectra LCP E140i 高流动性,高耐热性,高刚度,玻璃纤维增强材料
Vectra LCP E150i 高流动性,高耐热性,高刚度,玻璃纤维增强材料,50%填料按重量
Vectra LCP E463i 高流动性,高耐热性,低翘曲,玻璃\矿物,40%填料按重量
Vectra LCP E471i 高流动性,高耐热性,低翘曲,玻璃\矿物,35%填料按重量
Vectra LCP E473i 高流动性,高耐热性,低翘曲,玻璃\矿物,30%填料按重量
Vectra LCP E477i 高流动性,高耐热性,低翘曲,矿物填料,25%填料按重量
Vectra LCP E480i高流动性,高耐热性,低翘曲,玻璃纤维增强材料,40%填料按重量
Vectra LCP E481i 高流动性,高耐热性,低翘曲,玻璃\矿物,45%填料按重量
日本宝理LCP代理商上海灿合佳公司优势:证书齐全,正规渠道,交易灵活,价格合理,量大价美,当天下订当天发货。
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基本概念
大多数液晶化合物由棒状分子构成,分子结构有两个特征:
(1) 分子几何形状对称,长径比(L/D)一般大于4;
(2) 分子间具有各向异性相互作用。前者对高分子液晶起主要作用,后者对小分子液晶起关键作用。大多数液晶分子的分子结构为
其中R′、R是极性或可极化的基团(如氨基、氰基、卤素、硝基等),⁃X⁃主要是⁃CH⁃、⁃COO⁃、⁃N=N⁃、、⁃CH=CR⁃(R=H、CH3)⁃、⁃N=N(O)、⁃O⁃等基团,通常称为介晶单元。
分类
根据LCP的形成条件,可将其分为溶致LCP、热致LCP。溶致LCP在一定浓度溶剂中呈液晶态,热致LCP在一定温度下呈液晶态。
根据化学结构,LCP可分为主链型、侧链型、甲壳型、复合主侧链型、网型、碗型、星型七类。
按液晶分子在空间的排列可分为向列相、盘状柱相、近晶相、胆甾相。
三种分类方法互相交叉,主链LCP中可包含溶致LCP或热致LCP,热致LCP中也可包括主链型LCP或侧链LCP。
溶致LCP
溶致液晶高分子含有半刚性链高分子,在合适溶剂、一定浓度范围内,产生液晶相。常见溶致型LCP有两种,一种是生物溶致型LCP,如多肽、纤维素、DNA等;另一种是合成溶致型LCP,如聚芳酰胺LCP、聚芳杂环LCP。
LCP在分子链刚性、分子间强相互吸引力作用下,主链一维取向,制备的LCP纤维具有高强度、高模量、高耐热、耐辐射、耐老化等优良性能,在高性能纤维行业应用广泛。
液晶高分子溶液粘度低,成膜、纺丝能耗低,1972年美国Dupont公司实现了“纤维之.王”芳纶(全芳香聚酰胺,Kevlar)的商品化,该商品具有高强度、高模量、耐高温的优异性能,在防弹衣、轮胎、飞机结构等方面得到广泛应用。在此基础上,He等开发出耐温性能更高的对亚苯基苯并二噻唑(PBZT)、聚对亚苯基苯并二唑(PBO)纤维,结构如图所示。
聚芳杂环溶致LCP模型
热致LCP
热致LCP滞后于溶致LCP,属于特种工程塑料,具有力学强度更高、熔融粘度较低、热膨胀系数低、介电损耗低等优异性能,不但可制成高强度、高模量纤维,还可以进行注塑/挤出加工精密铸件。熔融加工过程中,热致LCP易发生分子链取向而产生一些微纤结构,使得材料拥有类似纤维增强材料的形态、性质,也被称为“自增强塑料”,在工业方面进展迅速,代表产品是全芳香族聚酯。
典型热致LCP大致有三种代表性结构,如图所示。其中,Ⅰ类LCP、Ⅱ类LCP、Ⅲ类LCP的熔点温度分别为285~355℃、180~260℃、64~215℃。其中一型LCP因耐热性好(Zui高可达400度)而受欢迎,适用于电子电器领域:二型 LCP 加工性更佳,是生产LCP薄膜的优选材料:三型LCP成本较低,适用于成本敏感的应用。市场上,一型和三型LCP占据主要份,的八九成,而二型LCP由于技术难度高且市场被日资企业抱团控制,其市场份相对较小。
Ⅰ型LCP主合成单体为对羟基苯甲酸、对苯二甲酸、4,4′⁃联苯二酚,耐热性好、但加工性差,主要商品化产品有SolvayAdvanced Polymers公司的Xydar系列、Sumitomo公司的Ekonol系列。
Ⅱ类LCP单体为6⁃羟基⁃2⁃萘甲酸、对羟基苯甲酸,萘环产生的“侧步”效应降低了分子链段的刚性,耐热性、加工性介于Ⅰ类、Ⅲ类之间。主要商品化的产品有Polyplastics公司Vectra系列。
Ⅲ类LCP单体为对苯二甲酸乙二醇酯、对羟基苯甲酸共聚物,因主链含脂肪族结构、柔性段增加,温度较高会发生明显的分解、水解现象,耐温、耐潮湿差,但加工性好,主要商品化产品为Unitika公司Rodrun系列。
加工工艺
作为各向异性的聚合物材料,LCP具有加工流动性好、成型压力低等加工优势,可兼容传统的注塑、挤出、拉丝等成型工艺,制备的产品具有拉伸强度高、韧性好等优异性能。
挤出成型
挤出成型在塑料加工中有具有要地位,是聚合物加工成型的主要方法之一。1845年英格兰的Richard Brooman、Hen⁃ryBewley研制成功了世界上第一台柱塞式挤出机,1876年美国的William Kiel、JohnPrior研制成功了第一台单螺杆挤出机。经过一个半世纪发展,塑料制品总量的60%以上采用挤出成型。
LCP挤出成型也引起了广泛关注,Tchoudakov等研究结果表明提高加工温度或剪切速率会增大LCP/炭黑的电阻率;Filipea等研究表明LCP/PP的弹性模量、综合粘度随着螺杆的推进不断减小。Zhang等研究表明纳米陶土填料可以明显改善LCP⁃尼龙6复合材料的相容性。
注塑成型
注塑成型具有器件尺寸精.确、复杂结构制品生产可行性高、自动化程度高、周期短等优势,是重要的塑料制品加工方法,在汽车、电子电器、医疗等领域具有广泛应用。
注塑成型过程包括合模、注射、保压、冷却、开模、顶出等复杂步骤,产品容易出现缩孔、银纹、翘曲、气泡、熔裂纹等缺陷,但随着技术人员的不断努力,微孔注塑、纳米注塑、电磁注塑、发泡注塑、气辅注塑、振动注塑等新设备、新技术层出不穷,如图所示的微孔起泡注射设备可有效改善材料的轻质化、功能化。
微孔发泡注塑成型设备及工艺对应两相形态简图
Chen等通过注塑成型研究了玻璃纤维、LCP对聚丙烯增强复合材料循环次数的影响,结果表明多次循环注塑后,玻璃纤维增强循环注塑三次拉伸强度下降50%,LCP增强性能无明显变化。Li等研究表明不到10%的LCP可以使得PA在拉伸强度增加17.7%、抗冲击强度增加45.5%。
纤维成型
液晶高分子纤维分为溶致LCP纤维、热致LCP纤维两大类。
溶致型LCP纤维具有耐化学腐蚀、耐气候老化、耐辐射等优异性能、宇航、民用等领域应用广泛,如杜邦公司1972年工业化的芳香族聚酰胺(Kevlar)、Toyobo公司1998年工业化的聚对苯撑苯并双噁唑纤维(Zylon)。
热致LCP纤维也发展迅速,在耐紫外、染色兼容性、力学强度、耐磨性等方面表现优异,已在航空航天、重型船舶、特种绳索等方面得到应用,如Kuraray公司2008年推出的VectranHT纤维、研究热度较高的甲壳型LCP纤维等。为了优化LCP的拉丝工艺或复合不同材料,出现了共混纤维工艺。
共混纺丝装置图
Kim等研究了LCP对聚(2,6⁃萘二甲酸乙二醇酯)纤维性能的影响,结果表明引入少量的LCP可以极大地改善纤维的热稳定性,拉伸比、纺织速度、加热方式等参数对纤维力学性能也有较大影响。Choi等研究了LCP对聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维性能的影响,结果表明,LCP跟聚对苯二甲酸丙二醇酯有很好的相容性,随着LCP含量的增加,纤维的拉伸强度/模量不断增加。
应用领域
与其他普通有机高分子相比,LCP具有独特的一维或二维远程分子取向,兼容高分子、液晶两者特性,使其拥有高耐热、高模量、低熔融粘度、极小的热膨胀系数、低介电损耗、高强度等优异性能,发展极为迅速。LCP(液品聚合物)因其低介电常数和介电损耗值,在高频行业应用广泛,尤其适用于小型薄壁产品。
液晶高分子(LCP)具有优异的力学性能、介电性能、加工性能,在高频高速电子通讯、生物医用、复合材料等领域应用前景广泛。LCP材料不仅能够用于大算力设备的散热问题,还能解决高通量数据传输问题。LCP作为一种材料,有三种主要用途,包括纺丝制成高速数据线。无论是有线还是无线传输,LCP都是优.秀的载体。LCP还用于生产天线、挠性板、纤维等,尤其在高速传输线粒子和散热风扇方面发挥作用。LCP的应用范围广泛,包括薄膜、纤维和连接器等多种产品,关键在于产品是否能稳定供应。
目前全球市场容量约四五万吨,但随着新能源、武器领域及人工智能技术的发展,LCP的潜在市场空间巨大。科学家们从合成、工艺参数等方面不断改进,促进LCP高分子工程、高分子化学不断发展的性能、成本也不断优化。美国杜邦公司、塞拉尼斯、日本宝理公司、中国普利特、中国沃特、中国聚嘉等公司,在LCP树脂、纤维、薄膜等方面拥有30余种商品。这些商品广泛应用于5G通讯、插件、开关、继电器、光缆结构件、复合材料、机械手、泵/阀门组件、功能件等领域,不断推动LCP技术及相关行业技术的发展。
通信领域
近年来,随着移动数据通讯、工业自动化、航空航天等电子产业的飞速发展,万物互联承载的数据流量越来越大,这对相关电子设备、基础材料也提出要求。作为承载信息传输的印制电路板(PCB),从4G的MHz、到5G的GHz、再到未来的更高频率,面临的挑战逐渐升级,不断向高频化、高速化、数字化方向发展。在5.5G和6G通信领域,LCP(液品聚合物)材料因其低损耗特性,在毫米波传输中显得尤为重要,远超P和MPI材料,对信号的影响较小,是必要的代材料。
研究表明,为了保证信息高速传输、低时延,除要求低的铜箔传输损耗,也要求PCB基板材料具有低的介质传输损耗(TLD),介质传输损耗跟频率、板材介电常数(Dk)、板材介电损耗(Df)的关系如式所示。可知,板材Dk、Df降低,能有效降低介质传输损耗,保证信号的高速传输。
不同材料的Dk、Df如下图所示,综合性能优异的材料包括聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚苯醚(MPPE)、改性PI(MPI)、LCP。PTFE材料存在弹性模型低、加工难度大、膨胀系数高等缺陷,MPPE存在耐热性、尺寸稳定性差等缺陷,改性PI存在介电损耗高、跟金属箔粘结性差等问题。
高分子材料的介电性能
综合比较,LCP介电常数低,介电损耗小,综合性能优异,具有较好的应用前景,目前在5GHz通信已有较多应用。Thompson等研究了30~110GHz液晶高分子的介电常数、介电损耗、插损等性能,LCP的介电常数稳定在3.16附近、Df小于0.0048。Hosono等在40GHz、60GHz、70GHz下研究LCP的PCB加工性能、插损性能,优异的加工性、低插损使得LCP在陈列天线方面表现出优异性能。Zhang等采用LCP制备一款天线,该天线在0.51~14.4GHz具有优异性能。Hiroshi等在毫米波领域研究LCP膜、SiO2膜在硅载体上的性能,结果表明,LCP膜的插损只有SiO2膜的1/2。Yung等研究结果表明,等离子处理可以明显改善LCP惰性对PCB加工带来的负面影响。
生物医用领域
生物医用材料,在取代、修复生物组织/器官功能领域应用广泛,需具备无毒性、耐腐蚀性、力学性能长期保持率高、易加工成各种形状、生物相容强等特征。LCP符合这些特征,具有高强度、高模量、易加工、自增强等优异性能。研究表明,许多生物组织具有液晶态有序结构,而LCP结构在分子层次上正好与生物胶原纤维一致。
Lee 等以LCP为载体,探究抗原检测仪器的可性能。Ha等采用 LCP作为载体,制备了可以有效监测老鼠眼内压的微型传感器。Gwon等综述了LCP在神经修复材料方面的现状、前景。Jeong等采用LCP材料制备了一款视网膜修复.装置,此装置在磷酸缓冲生理盐水中可以保持绝缘400d。Lee等采用LCP制备了一款神经探针传感器,在没有导入工具的情况下,可有效地深入到动物大脑神经深处;Koçer等采用LCP制备一种网络,模拟细胞外环境,研究细胞的迁移特性。
原位复合材料领域
无机纤维增强聚合物基体,存在熔融粘度高、加工能耗高、设备磨损大等问题,无机纤维跟聚合物基体之间的相容性差,极大地降低了材料的抗冲击性能。LCP原位复合材料在21世纪80年代中期提出,LCP、热塑性聚合物熔融共混后,挤出/注射成型过程中,在热流、应力诱导下,LCP取向形成直径亚微米到纳米的纤维结构。制品冷却后在分子水平形成LCP纤维原位增强复合材料,具有熔融粘度低、能耗低等优异加工性能,可有效改善无机纤维增强存在的问题。
秦岭等研究表明LCP能以纤维状较均匀地分散在PET中;Jiang等通过LCP自增强PP,复合材料的柔韧性、强度得到大幅增加。Mubashir等研究使用LCP增强PPS,制备的纤维拉伸模量高于已报道的连续纤维。
其他领域
LCP在光学器件、导热、形状记忆等领域也有较多应用研究。于颖敏综述了苯并菲类液晶高分子的合成方法及其在光电材料方面的应用。纪凡策等制备了不同交联度的液晶高分子,研究了刚性交联剂、柔性交联剂对液晶高分子形状记忆性能的影响。Sun等研究了LCP对水泥弯曲强度的影响,结果表明0.1%(质量分数)的LCP可将水泥的弯曲强度从5.5MPa提高到28.1MPa。
Chen等研究了液晶单元对环氧热导率的影响,结果表明环氧中引入液晶后,材料的热导率(0.292W/(mK))是传统环氧热导率的1.5倍。刘春波等分别采用Maier-Saupe理论与Doi-Edwards理论对LCP的粘滞系数进行了模拟,结果表明Maier-Saupe理论模拟值跟实际值更加接近。
存在问题
LCP目前在加工性、应用性等方面仍然存在问题。加工性方面。熔融粘度、加工温度、拉伸比等工艺参数仍需要优化;理论模拟、循环利用率、界面相容性对成本/性能的影响,会是重要研究方向。国内企业面临较高的市场进入壁垒,主要由于日韩美等国家公司掌挥大量专利技术。
在材料科学领域,树脂合成与拉伸膜工艺的稳定性和技术积累是关键难点,涉及原材料、设备和技术人员三个关键因素。目前,行业内公认的技术领.先者为日本的村田和美国的格尔,他们拥有深厚的技术积累和闭环操作模式,使得外界难以掌握其配方和工艺。国内企业可以购买相同的设备,但由于缺乏相应的技术改造和人才培训,很难复制出相同质量的产品。原材料生产中,反应釜批次间的稳定性不足是国内企业难以与国际大厂竞争的主要原因。偶尔有产品能达到国际水平,但缺乏每批次都能保持相同品质的能力。拉伸膜工艺对原材料波动敏感,经验不足会导致产品质量波动。热后处理等后续工艺也需要长期积累和试错过程。日本企业在LCD材料市场上的成功源于二三十年的技术积累,而中国企业真正开始尝试是在2011年之后,且直至2020年间未有量产消息。即便有从海外归来的专家,技术落地仍需系统化工程和团队协作。如此,公司已开始使用国内供应商的产品,但对每个批次都进行检验。二型的LCP技术难度是Zui高的,因为它主要的应用场景是做薄膜的,日资企业它比较抱团,导致这个市场也没做大,实际上它的量是Zui少的,占一成。一型二型三型里边没有很特殊的原材料,除了bp 批次稳定性。
在讨论5G和6G技术的成本与材料选择时,专家指出,使用LCP(液品聚合物)材料会使得天线成本增加约30%,但随着产能的提升,其成本有望下降。目前,手机厂商倾向于使用SAP(树脂原子材料)因为它直接影响信号质量,而对于未来5.5G和6G的推广,国内.市场可能而临日本企业的材料供应限制。运营商在4G投资尚未回报的情况下,对5.5G和6G的投入持观望态度。整体而言,5.5G和6G的发展受到成本、材料供应链以及市场需求等多方面因素的影响。
产业链及市场空间
LCP材料的三种应用方式分别是连接器、薄膜和纤维。不同品类对树脂的流动性等要求不同,对LCP材料的应用有不同的需求。LCP材料的聚合方式有三种,分别是一型、二型和3型LLCP。不同的聚合方式会影响LCP材料的性能和应用范围。
松下薄膜买的可乐丽。树脂分为1、2、3形,目前国内只有普利特有,国外是塞拉尼斯保理和住友。全球LCP市场需求约为四五万吨,而产能大约有8万吨,但开工率并未打满,导致设备折旧成本偏高。海外企业如赛拉尼斯和宝理均有扩产计划,预计全球产能将超过10万吨。扩产动力来源于长期规划和新应用场景的市场信心,但具体投产节奏不明确,且受全球需求减弱影响,企业可能会采取审慎态度调整扩产计划。
LCP薄膜应用领域广泛,材料成本高昂,价值增值可达50倍以上。日本企业生产的树脂材料价格不低于300元/公斤,而经多层膜处理后,这些材料制成的薄膜售价可达数千元/平方米。良率差异导致成本控制和产品质量在不同厂家间存在较大差异,具体市场数据难以统计。薄膜级与纤维级产品在价格上存在显著差异,高速传输线所用的纤维级产品价格可达每吨上千万。
国内价格通常较低,以30%玻纤增的普通液品聚合物(LCP)为例,如果宝理公司报价70,则国内可能报60。成本方面,除了BP原材料,其他原材料国内生产商众多,预计2023年或2024年初塑胶原材料及高端材料如PK的价格将持续下降。产能扩张和市场需求导致价格双降,长期看来,原材料国产化和新应用场Zui的开发将降低成本,预期可降至正常水平的1/3左右。历史数据显示,随着产能上升和应用场景扩大,如PC材料的价格已从过去的3万元以上降至现在的1万多,展示了行业成本下降的趋势。
LCP材料70%用途在电子电器,行业规模50亿市场。