Жидкокристаллические полимеры (LCP) представляют собой класс уникальных термопластов, которые содержат, в первую очередь, бензольные кольца в полимерных цепях, которые являются стержнеобразными структурами, организованными большими параллельными матрицами. Они являются высоко кристаллическими, огнестойкими от природы, термотропическими (ориентирующими плавление) термопластами. Несмотря на то, что они схожи с полукристаллическими полимерами, LCP обладают своими отличительными признаками. 
Рис. 1. Типичная структура жидкокристаллического полимера-Ticona.
Традиционные полукристаллические полимеры при плавлении имеют хаотичную (неупорядоченную) структуру, которая, по мере остывания образует высокоупорядоченные кристаллические области, окруженные аморфной матрицей. Молекулы LCP остаются хорошо упорядоченными даже в расплаве, и легко проскальзывают мимо друг друга при срезывании. В результате у них очень низкая вязкость расплава, что позволяет легко заполнять очень тонкие стенки и воспроизводить самые замысловатые очертания. Они дают очень небольшую (или нулевую) усадку в направлении потока, и им требуется очень мало времени для застывания или отвердевания. Для того чтобы процесс протекал с высокой точностью, многие перерабатывающие компании и проектировщики используют жидкокристаллические полимеры для изготовления деталей с тонкими стенками, которым может оказаться необходимым выдерживать воздействие высоких температур.
Рис. 2. Вязкость для различных полимеров, включая жидкокристаллический производства компании Ticona.
Vectra E130: LCP электрических марок
Жидкокристаллические полимеры Vectra (LCP), производства компании Ticona (подразделение, занимающееся техническими полимерами Celanese/Hoechst AG) представляют собой высококристаллические, термотропические (ориентирующие плавление) термопласты, которые могут давать исключительно точные и стабильные размеры, отличные рабочие параметры при высоких температурах, высокую жесткость и устойчивость к воздействию химических веществ при использовании для производства очень тонких стенок. Полимер также обладает низким коэффициентом теплового расширения, одинаково во всех трех осевых измерениях (x,y,z). Он выдерживает температуры пайки с поверхностным монтажом, включая температуры, необходимые для безсвинцового спаивания. Такие свойства обусловили использование Vectra LCP для многих электронных применений, таких как: розетки, катушки, выключатели, разъемы и датчики. Многие марки превзошли по своим эксплуатационным характеристикам керамику, термоотверждающиеся материалы и прочие высокотемпературные пластмассы, не образуя при этом угольных остатков (или образуя количество, которым можно пренебречь).
Когда компании Vaupell Industrial Plastics понадобилось создать внутреннее покрытие корпуса батареи для армейского высокоточного прибора ночного видения, она использовала Vectra E130i LCP, чтобы облегчить разработку продукта за счет практически полного исключения усадки при формовании. Продукт также обеспечивал отличную долговечность в широком температурном диапазоне.
Рис. 3. Корпус батареи для инфракрасного прибора ночного видения, сформованный компанией Vaupell Plastics Industries из Vectra LCP компании Ticona.
Внутренняя прокладка корпуса батареи вставляется в алюминиевую внешнюю оболочку, зазор между ними составляет не более 0,05 мм. Деталь, выполненная в форме листа клевера, имеет максимальный размер поперечного сечения 5,08 см. Длина также составляет 5,08 см, стенки, открытые снизу и сверху, имеют толщину 0, 56 мм. Закругленный фланец по всему верхнему краю удерживает ее в нужном положении внутри внешней оболочки.
Высокопрочные LCP следующего поколения
Рабочие марки жидкокристаллической полимерной смолы нового поколения, Zenite LCP от компании DuPont, позволяют надеяться на большие: прочность, жесткость и точность разъемов электронных устройств и прочих формованных компонентов. Испытания показали, что разъемы, сформованные из Zenite 6130LX, обеспечивают превосходную устойчивость к повреждению во время автоматизированного введения контактов и сборки плат. Из новой смолы также можно производить детали с меньшей деформацией, что улучшает подгонку деталей, и повышает температуру перехода через предел текучести при пайке. При разрушающих испытаниях головки соединительной платы новая смола дает повышение сопротивления разрушению на 21%, повышение отклонения перед повреждением на 32%, а также более эластичный/менее хрупкий тип разрушения. При испытаниях используется пресс, снабженный инструментом с сужающимся концом для того, чтобы раздвигать стенки разъемов. Были измерены сила разрушения и отклонение стенок. Также очевидны улучшение прочности и жесткости по сравнению со стандартными данными для прочности на разрыв, растяжения, модуля упругости при изгибе и предела прочности при изгибе.
Рис. 4. Zenite LCP следующего поколения от DuPont Plastics сулят более прочные электронные разъемы.
Образцы формованных разъемов, изготовленные из Zenite 6130LX, также продемонстрировали значительное повышение прочности лини спая. Когда контакты поместили в испытываемые образцы, изготовленные из LCP раннего поколения, на линиях спая появились мелкие трещинки. На деталях, сформованных из новых смол, никаких трещин обнаружено не было. Другие испытания показали, что детали, изготовленные из новой смолы, меньше деформируются. Сходимость боковых стенок испытываемого разъема была на 23% меньше сходимости детали, сформованной из LCP раннего поколения. Zenite 6130LX также более устойчив к различным условиям пайки. Его теплостойкость при изгибе составляет 280ºC, что на 15ºC выше температуры других LCP. В число наиболее типичных применений входит широкий диапазон компонентов для: электрической/электронной промышленности, освещения, телекоммуникаций, систем зажигания и загрузки топлива автомобилей, для авиационно-космической промышленности, волоконной оптики, производства двигателей, изображающих устройств, датчиков, оборудования для печей, структур топливных и газовых барьеров и т. д.
Vectra MT LCP медицинских марок
Жидкокристаллический полимер Vectra заменил нержавеющую сталь в целом ряде медицинских применений. Некоторые марки Vectra LCP соответствуют инструкциям USP Class VI, и устойчивы к воздействию гамма-излучения, пригодны для обработки в паровом автоклаве и большинством методов химической стерилизации.
Рис. 5. Шприц без иглы, сформованный из Vectra LCP MT компании Ticona.
Ticona обладает восемью марками Vectra LCP MT для использования при применении медицинских технологий (MT), таких как: медицинские приборы, системы упаковки и доставки лекарственных препаратов, и прочие применения в системе здравоохранения. Марки MT компании Ticona соответствуют требованиям USP 23 Class VI к биологической совместимости с кожей, кровью и тканями. Марки компании Ticona для медицинских применений также соответствуют Директиве Европейского Сообщества 2002/72/EC для применений, входящих в контакт с пищевыми продуктами, и стандартам BfR соответственно. BfR означает Немецкий федеральный институт оценки рисков (ранее BgVV, Немецкий федеральный институт защиты здоровья потребителей и ветеринарии). Смолы компании Ticona Vectra LCP для медицинских технологий предоставляют в распоряжение производителей лекарственных препаратов и оборудования широкие возможности в области проектирования и переработки. Сюда входят наполненные и не наполненные марки для осуществления литьевого формования и обработки экструзией, а также марки с различными свойствами текучести и добавками, из которых производятся детали с низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью, улучшенным внешним видом, более высокой жесткостью и прочими свойствами. Марки Vectra LCP MT дают отличные прочность, жесткость, сопротивление ползучести, размерную стабильность и высокую текучесть для длинных тонких сечений. У них отличная термостойкость и устойчивость к воздействию химических веществ, они способны выдерживать неоднократные циклы стерилизации. Они могут заменять металл в медицинском и стоматологическом оборудовании, использоваться в высокоструктурированных компонентах систем доставки лекарственных препаратов, и удовлетворять потребности приборов для минимально инвазивной хирургии и в других областях.
|
