東莞市金龜工程塑膠原料有限公司

序言

所謂液晶高分子（LCP）是當(dāng)處于熔融狀態(tài)時(shí)會(huì)顯示出液晶性的熱塑性芳香族聚酯的總稱。液晶高分子具有剛直不易彎折的分子結(jié)構(gòu)，其突出特征是一般高分子物質(zhì)所特有的分子纏繞在它身上程度顯得非常輕，與一般的高分子不同，分子鏈之間的纏結(jié)很少。由于很小的剪切力就可以引起其分子取向，注塑成型時(shí)的流動(dòng)阻力非常小，顯示出優(yōu)良的成型流動(dòng)性。而且，由于在凝固時(shí)分子維持與熔融狀態(tài)時(shí)相同的分子構(gòu)象，因此起因于分子再排列的體積變化很小，可以獲得很高的尺寸精度。
基于以上的這些優(yōu)良性質(zhì)，尤其是趕上電器電子產(chǎn)品領(lǐng)域的小型化和薄壁化要求高漲的潮流，對(duì)LCP的需求在飛躍式的增長(zhǎng)。而且，現(xiàn)今電子零部件的小型化、復(fù)雜化的高漲潮流還在繼續(xù)，對(duì)LCP材料性能的要求水平也在進(jìn)一步提高。LCP與其它的高分子材料不同，它的名稱與其成分及化學(xué)鍵等沒有直接關(guān)系，分子骨架的設(shè)計(jì)自由度很高；根據(jù)實(shí)際需要，已經(jīng)開發(fā)出了各種不同種類的LCP。本公司基于一直以來關(guān)于LCP的研究及開發(fā)所積累獨(dú)特的分子設(shè)計(jì)技術(shù)及聚合技術(shù)，開發(fā)出了在流動(dòng)性方面得到了飛躍性的提高的新型高分子GA／HA；今后還將致力于其系列產(chǎn)品的研發(fā)。

應(yīng)對(duì)高流動(dòng)要求的高分子開發(fā)

LCP的凝固速度快，是適合于快速成型的樹脂材料。特別是近年為應(yīng)對(duì)產(chǎn)品形狀的復(fù)雜化和薄壁化，在成型流動(dòng)、尺寸精度、收縮變形方面對(duì)材料提出了更高的要求。而且，有關(guān)高流動(dòng)性，以前也開展了很多的開發(fā)及性能改良方面的工作，通過：①降低分子量；②與低熔點(diǎn)的LCP共混；③優(yōu)化填料含量及尺寸，解決了許多方面的實(shí)際問題，滿足了現(xiàn)實(shí)要求。但是，我們也看到，這些應(yīng)對(duì)技術(shù)已逐步抵近可解決問題的極限；在這種背景下，本公司在長(zhǎng)年對(duì)LCP的高流動(dòng)化研究中發(fā)現(xiàn)模具內(nèi)的結(jié)晶速度是影響流動(dòng)性的重要因素；如圖1所示，通過降低凝固速度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)流動(dòng)性的提高。

圖2（a）中，將GA130和E130i的流動(dòng)性差異以0.6mm間距連接器的小充模壓力來表達(dá)。用于評(píng)估的就是如圖2（b）所示的連接器形狀樣件的模具。

以本公司的連接器評(píng)估樣件的小充模壓力為例，如果將具有同級(jí)別的熔融粘度的E130i與GA130進(jìn)行比較，GA130的小充模壓力要低一成左右，也就是說可以以更低的壓力完成充模。由于E130i和GA130的玻璃纖維含量，平均纖維長(zhǎng)度都在同一水平，因此可以認(rèn)為凝固速度的不同是導(dǎo)致它們?cè)诹鲃?dòng)性方面出現(xiàn)差異的原因。對(duì)LCP的凝固速度的控制可以用過冷度（在差熱分析（DSC）測(cè)試中，以一定的升降溫速度進(jìn)行測(cè)試時(shí)的熔點(diǎn)和結(jié)晶溫度的差）來理解。這次開發(fā)出的GA／HA高分子與Ei高分子相比，顯示出了2倍的過冷度，在控制延緩凝固速度方面取得了很大的成功。另一方面，這類新型液晶高分子同樣具有傳統(tǒng)液晶高分子的各種特點(diǎn)，比如：高耐熱性（SMT（Surface Mount Technology））、優(yōu)良的力學(xué)特性、耐化學(xué)藥品性等。傳統(tǒng)的液晶高分子產(chǎn)品系列迎來了GA／HA高分子的加入，使得進(jìn)一步應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求和用途的材料設(shè)計(jì)成為可能（表１）。

表1 高分子的種類與GF纖維增強(qiáng)材料的性能

* P_b-Free：無鉛焊錫

LAPEROS? LCP的品級(jí)拓展

表2列出的是基于LAPEROS? LCP高分子的已經(jīng)上市或是正在開發(fā)中的可以適用于各中電子零部件生產(chǎn)的品級(jí)。由于LCP制品的物性在流動(dòng)方向和與其垂直的方向差異很大，容易產(chǎn)生基于這種各向異性的變形，因此有必要根據(jù)成型品的形狀來進(jìn)行材料的選擇。各品級(jí)的一般物性如表3所示。

表2 針對(duì)各種電子零部件的LAPEROS? LCP GA／HA推薦品級(jí)

高強(qiáng)度、
高流動(dòng)品級(jí)

表3 LAPEROS? LCP GA／HA品級(jí)的物性一覽表

GA130

GA140M

1.82

特別是在關(guān)于這些流動(dòng)性以及翹曲性方面，我們制備專用的評(píng)估樣件進(jìn)行了細(xì)致的品級(jí)設(shè)計(jì)。例如：LAPEROS GA473，如圖3（a）所示，對(duì)DDR（Double-Data-Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory）-DIMM（Dual Inline Memory Module）采用插口模型的模具成型，這樣與傳統(tǒng)品級(jí)相比較，翹曲性方面實(shí)現(xiàn)了約30%的改善。而且，作為流動(dòng)性重要指標(biāo)之一的成型充模壓力也降低了10～20%。

此外，在使用LCP材料成型的電子零部件中，輕薄，小型化的零部件之一就是FPC （Flexible Printed Circuits）連接器，如圖4（a）所示。與LAPEROS S475相比，LAPEROS HA475的成型充模壓力可以低約30%。 同時(shí)，其翹曲性如圖4（b）所示，與LAPEROS S475基本相似。

另一方面，考慮凝固速度的延遲控制有時(shí)也會(huì)有犧牲掉部分LCP本來的重要特性，即高速成型性的可能性。圖5代表LAPEROS GA130，E130i及DURAFIDE? 1130A6的澆口封口時(shí)間。所謂的澆口封口時(shí)間是根據(jù)從注塑成型時(shí)的保壓時(shí)間與成型品重量的關(guān)系來決定的；具體定義為成型品重量停止變化的短時(shí)間；從圖中所示結(jié)果可以看出，這類樹脂在成型時(shí)的澆口封口時(shí)間要明顯比DURAFIDE 1130A6的快，已經(jīng)證明與傳統(tǒng)的LCP品級(jí)沒有大的差別。

結(jié)束語

本文介紹的LAPEROS LCP GA／HA系列是基于“凝固速度控制”這樣一個(gè)新的概念所開發(fā)出來的高分子。正如本文開篇時(shí)所述， LCP的分子骨架的設(shè)計(jì)自由度很高，一方面可以根據(jù)所需要的性能開發(fā)各種各樣的LCP；另一方面，要想開發(fā)出所期望的高分子，又需要經(jīng)過長(zhǎng)年培養(yǎng)和積累起來的分子設(shè)計(jì)技術(shù)方面的訣竅和大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。期待以這次的新型GA／HA高分子為基礎(chǔ)的高流動(dòng)材料在日新月異發(fā)展的小型化和薄壁化電氣電子零部件領(lǐng)域越來越受到歡迎。今后，本公司將積極配合市場(chǎng)的發(fā)展與需求，努力拓展LAPEROS GA／HA系列的產(chǎn)品，繼續(xù)開展新材料的研究開發(fā)，努力爭(zhēng)取做到隨時(shí)為用戶提供的材料。

「DURAFIDE?」，「LAPEROS?」是寶理塑料株式會(huì)社在日本及其它國(guó)家擁有的注冊(cè)商標(biāo)。