Руководство по жидкокристаллическим полимерам (LCP)

Недвижимость	Метод испытания	LCP GF30 (тип II)	LCP без наполнителя (тип II)
Плотность	ISO 1183	1,62 г/см³	1,40 г/см³
Температура плавления	ISO 11357	280 °C	280 °C
HDT при давлении 1,80 МПа	ISO 75	240–260 °C	190–210 °C
Модуль упругости при растяжении (в направлении течения)	ISO 527	15 000 МПа	10 000 МПа
Модуль упругости при растяжении (поперечный)	ISO 527	5 000 МПа	3 000 МПа
Прочность на разрыв (в направлении течения)	ISO 527	180 МПа	180 МПа
Прочность на разрыв при 200 °C	ISO 527	~150 МПа	Н/Д
Удлинение при разрыве	ISO 527	1.5–2.5%	1.5–3.0%
Модуль упругости	ISO 178	13 000 МПа	9 000 МПа
Ударная вязкость по Шарпи с надрезом при +23 °C	ISO 179/1eA	15–25 кДж/м²	20–30 кДж/м²
CTE (направление потока)	ISO 11359	1–3 × 10⁻⁶/°C	1–5 × 10⁻⁶/°C
CTE (поперечное)	ISO 11359	15–30 × 10⁻⁶/°C	25–50 × 10⁻⁶/°C
Водопоглощение (23 °C, 24 ч)	ISO 62	< 0.05%	< 0.05%
Воспламеняемость (UL94)	UL94	V-0 при 0,2 мм	V-0 при 0,2 мм
Усадка пресс-формы (расход)	ISO 294-4	0.0–0.2%	0.0–0.3%
Усадка при формовании (поперечная)	ISO 294-4	0.4–0.7%	0.5–0.9%
Диэлектрическая проницаемость при частоте 1 ГГц	IEC 60250	3.5–4.0	3.0–3.5
Коэффициент рассеивания при частоте 1 ГГц	IEC 60250	0.005–0.010	0.003–0.008

lcp-жидкокристаллический-полимер-vectra-zenite-справочник-по-характеристикам - введение — Введение — lcp-жидкокристаллический-полимер-vectra-zenite-справочник-по-характеристикам

LCP, PPS и PEEK: сравнение высокотемпературных термопластов

Жидкокристаллические полимерные материалы (LCP) выбирают в тех случаях, когда инженерам требуются тонкие стенки, низкая усадочная деформация и высокая точность форм.

LCP, PPS и PEEK — это три материала, которые чаще всего сравнивают между собой в сегменте термопластов с рабочей температурой выше 200 °C. В приведенной ниже таблице показано, почему ни один из них не вытесняет остальные полностью — у каждого материала соотношение характеристик и стоимости соответствует конкретному спектру применений.

Недвижимость	LCP GF30	PPS GF40	PEEK 30% GF
Плотность	1,62 г/см³	1,65 г/см³	1,49 г/см³
HDT при давлении 1,80 МПа	240–260 °C (тип II) 300–350 °C (тип I)	265 °C	315°C
Температура при непрерывной эксплуатации	200–240 °C (тип II) 260–300 °C (тип I)	200–220 °C	250 °C
CTE (направление потока)	1–3 × 10⁻⁶/°C	15–25 × 10⁻⁶/°C	15–25 × 10⁻⁶/°C
Модуль упругости при растяжении при 200 °C	~10 000 МПа	~12 000 МПа	~8 000 МПа
Прочность на разрыв при 200 °C	~150 МПа	~130 МПа	~120 МПа
Ударная вязкость при комнатной температуре	Низкий (15–25 кДж/м²)	Умеренная (25–40 кДж/м²)	Высокий (50–70 кДж/м²)
Воспламеняемость	V-0 — собственное (без добавок)	V-0 (с добавками)	V-0 (с добавками)
Водопоглощение	< 0.05%	0.03%	0.1%
Химическая стойкость	Отлично (кислоты, растворители)	Отлично (практически повсеместно при температуре ниже 200 °C)	Отлично (за исключением сильных кислот)
Прочность сварного шва	Плохой (по своей сути слабый)	Ярмарка	Хорошо
Минимальная толщина стенки	0,1 мм	0,3 мм	0,5 мм
Температура обработки	300–350 °C	320–340 °C	380–400 °C
Температура пресс-формы	80–120 °C	130–150 °C	170–200 °C
Относительная стоимость / кг	$$$	$$	$$$$
Лучшее для	Электроника с ультратонкими стенками, чувствительная к коэффициенту теплового расширения (CTE), поверхностный монтаж (SMT)	Химический завод, горячая вода, конструкции	Максимальная прочность, медицинские имплантаты, конструкции для аэрокосмической отрасли

Правила принятия решений

Выбирайте LCP в следующих случаях: Вам требуется коэффициент термического расширения (CTE) близкий к показателям стали (1–3 ppm/°C), толщина стенок менее 0,3 мм или врожденная огнестойкость класса V-0 без ухудшения других характеристик. Разъемы для электроники, лотки для SIM-карт и подложки для антенн 5G — это основная сфера применения LCP.
Выбирайте PPS в следующих случаях: Химическая стойкость имеет первостепенное значение (особенно в отношении горячей воды, пара или агрессивных кислот при температуре 150 °C и выше), требуется более высокая вязкость, чем у LCP, а коэффициент теплового расширения (CTE) не так важен. Кроме того, PPS примерно на 30–40% дешевле за килограмм, чем LCP.
Выбирайте PEEK в следующих случаях: Требуется высокая прочность, температура при непрерывном использовании приближается к 250 °C или необходима биосовместимость. В этой группе PEEK является единственным вариантом для несущих медицинских имплантатов, при этом он лучше переносит стерилизацию паром, чем LCP или PPS.

Селектор LCP коммерческого класса

Производитель	Бренд	Класс	GF %	Тип	Основная особенность	Типичная область применения
Celanese	Vectra	A130	30%	II	Универсальный GF30, стандартный расход	Соединители, катушки, каркасы для катушек
Celanese	Vectra	E130i	30%	II	Повышенная прочность в месте сварного шва, повышенная вязкость	Сложные геометрические формы соединителей
Celanese	Vectra	A150	50%	II	Максимальная жесткость, минимальная усадка	Конструкционная электроника высокой жесткости
Celanese	Vectra	A230	30% углеродное волокно	II	Проводящий, с высокой жесткостью	Электроника, чувствительная к электростатическому разряду (ESD)
Celanese	Vectra	E820i Pd	40% (GF + минералы)	II	Пригодный для нанесения на поверхность, совместимый с LDS	3D-MID-схемы, подложки для антенн
Celanese	Vectra	E830i Pd	30% GF	II	Пригодно для контакта с пищевыми продуктами, соответствует требованиям FDA	Корпуса медицинских приборов
Celanese	«Зенит»	6130L	30%	II	Низкая деформация, сбалансированный поток	Разъемы SMT, гнезда DDR
Celanese	«Зенит»	6145L	45%	II	Низкая деформация, высокая жесткость	Длинные, тонкие разъемы
Полипластики	Лаперос	A130	30%	II	Стандарт GF30, с высоким расходом	Бытовая электроника
«Солвей»	Xydar	G-930	30%	I	Тип I GF30 — HDT 300 °C+	Компоненты для печей, соединители для аэрокосмической промышленности
«Солвей»	Xydar	G-945	45%	I	Максимальная жесткость типа I	Высокотемпературные конструкционные
Сумитомо	SUMIKASUPER	E6000	30%	II	Материал со сверхнизкой диэлектрической проницаемостью для 5G	Подложки для антенн 5G, миллиметровый диапазон
Toray	Сиверас	LX70G30	30%	II	Повышенная вязкость GF30	Разъемы USB-C, модули камер

Статья 12248 — объекты недвижимости — свойства

Обработка LCP: параметры литья под давлением

Параметр	Рекомендуемое значение	Примечания
Предварительная сушка	140–160 °C в течение 4 часов	Требуется осушитель с адсорбером. Целевой уровень влажности < 0.01%
Температура плавления	300–350 °C	Температурные режимы типа II; для типа I требуется 350–400 °C
Температура пресс-формы	80–120 °C	Низше, чем у PPA или PEEK — зачастую достаточно форм с водяным подогревом
Скорость впрыска	Быстро	LCP быстро затвердевает — скорость заливки имеет решающее значение для изготовления тонкостенных деталей
Поддержание давления	40–60 МПа	Усадка LCP в направлении течения практически равна нулю; укладывайте неплотно
Время пребывания	Свести к минимуму (≤ 10 мин)	LCP обладает термической стабильностью, однако длительное пребывание в нагретом состоянии приводит к ухудшению его свойств

Ключевые выводы по обработке данных:

Линии сварки — это ’ахиллесова пята»: Высокоориентированная молекулярная структура LCP приводит к образованию по своей природе слабых линий сварки — прочность в области линии сварки может составлять 30–50% от значения прочности основного материала. Расположение литниковых каналов имеет большее значение для LCP, чем для любого другого инженерного термопластика. По возможности следует проектировать детали таким образом, чтобы избежать появления линий сварки в несущих нагрузку областях, либо использовать последовательную клапанную систему с несколькими литниковыми каналами для сращивания поверхностей под давлением.
Сушка является обязательной: Хотя LCP практически не впитывает воду при комнатной температуре, любая поверхностная влага на гранулах приводит к гидролизу полимера при температуре 330 °C. Требование к содержанию влаги 0,01% является более строгим, чем для большинства инженерных полимеров.
Анизотропия заложена в конструкции: Механические свойства LCP по своей природе являются анизотропными — высокие в направлении течения, более низкие в поперечном направлении. Это необходимо учитывать при проектировании деталей. Если требуется изотропность, следует рассмотреть возможность использования марок с минеральным наполнителем или специальных марок, однако при этом следует ожидать снижения жесткости.
Низкая усадка, высокая точность: Практически нулевая усадка в направлении потока означает, что формы для LCP позволяют соблюдать чрезвычайно жесткие допуски — однако это также означает, что полость формы должна быть вырезана практически по окончательным размерам. Здесь не предусмотрен “коэффициент усадки”, как в случае с полиолефинами.
Короткие циклы производства: LCP затвердевает практически мгновенно при контакте со стенкой формы. Время цикла в 2–5 секунд для небольших электронных разъемов является обычным явлением — это главное преимущество LCP при переработке.

Основные области применения LCP

Промышленность	Заявка	Недвижимость для вождения
Бытовая электроника	Лотки для SIM-карт, разъемы USB-C, гнезда для памяти DDR, корпуса модулей камер	Тонкостенный (0,1–0,3 мм), V-0, выдерживает пайку методом рефлоу, коэффициент теплового расширения соответствует коэффициенту меди
5G / Телекоммуникации	Подложки для антенн, массивы линз для миллиметрового диапазона, корпуса разъемов для базовых станций	Низкие значения Dk/Df на частотах в гигагерцах, стабильность размеров
Автомобили	Катушки зажигания, датчики скорости коробки передач, цоколи реле	Термостойкость, маслостойкость, электроизоляция
Медицина	Рукоятки хирургических инструментов, корпуса стоматологических инструментов, компоненты катетеров	Возможность стерилизации паром, химическая стойкость, точность размеров
Оптоволоконная связь	Оптико-волоконные разъемы (MT, втулки MPO), центрирующие втулки	Соответствие CTE стекловолокну, точность микроформования
Аэрокосмическая промышленность	Высокотемпературные соединительные вставки, компоненты волноводов, конструкции обтекателей антенн	Классы типа I: эксплуатация при температуре 300 °C и выше, низкая газоотдача, легкий вес
Промышленность	Противоизносные кольца насосов, седла клапанов для химических сред, сепараторы подшипников (высокотемпературные)	Химическая стойкость при температуре 150 °C и выше, стабильность размеров в агрессивных средах

lcp-жидкокристаллический-полимер-vectra-zenite-справочник-по-характеристикам - области применения — Применение — lcp-жидкокристаллический-полимер-vectra-zenite-справочник-по-свойствам

Ограничения LCP

Слабость в месте сварного шва: Это невозможно переоценить. Если в вашей детали в зоне, подверженной нагрузкам, имеются сходящиеся фронты плавления, LCP, скорее всего, не является подходящим материалом. Прочность по линии сварки у LCP ниже, чем у PPS, и значительно ниже, чем у PA66.
Низкая ударная вязкость: Марки LCP без наполнителя и с содержанием глютена по своей природе являются хрупкими. Показатели ударной вязкости по Шарпи с надрезом в диапазоне 15–25 кДж/м² делают их непригодными для применения в конструкциях с защелкиванием или для деталей, подвергающихся ударным нагрузкам.
Анизотропные свойства: Модуль упругости при растяжении может варьироваться в соотношении 3:1 между направлением потока и поперечным направлением. Это не представляет проблемы, если разработчик пресс-формы знает об этом, но может стать проблемой, если деталь была рассчитана на изотропный материал.
Стоимость: LCP стоит в 3–6 раз дороже стандартного PA66 GF30 и примерно в 2 раза дороже PPS GF40. Вы платите за уникальное сочетание коэффициента теплового расширения (CTE), возможности изготовления тонкостенных изделий и врождённой класса огнестойкости V-0.
Ограниченные возможности окрашивания: LCP обычно бывает черного или натурального цвета. Изготовление изделий светлых оттенков затруднено из-за высоких температур обработки.
Чувствительность Notch: Резкие выемки в LCP способствуют быстрому распространению трещин. При проектировании деталей следует избегать образования острых внутренних углов.

Что такое LCP?

LCP (жидкокристаллический полимер) занимает уникальное место в иерархии инженерных полимеров. Это не нейлон, не полиэстер в традиционном понимании и не наполненный компаунд — LCP представляет собой полностью ароматический полиэстер, который в расплавленном состоянии образует упорядоченные стержнеобразные молекулярные структуры. Когда LCP поступает в форму, эти жесткие молекулярные стержни выравниваются вдоль направления течения, придавая отформованной детали эффект, аналогичный самоармированию: модуль упругости при растяжении и прочность вдоль оси течения значительно превышают значения, которые можно было бы ожидать, исходя из плотности и состава смолы.

Практические результаты: значения HDT, превышающие 300 °C, коэффициенты теплового расширения, сопоставимые со сталью (1–3 × 10⁻⁶/°C), возможность изготовления деталей с толщиной стенок до 0,1 мм, а также врождённая огнестойкость класса UL94 V-0 без добавления антипиренов. Ни один другой термопласт не сочетает в себе такой набор свойств при ценовом уровне LCP.

Для инженеров и закупщиков, которые ищут Технические характеристики LCP, сравнение марок Vectra и Zenite, рекомендации по выбору между LCP, PPS и PEEK, а также параметры литья LCP в тонкостенные изделия, На этой странице собраны основные технические характеристики, марки, сроки обработки и данные по применению.

Классификация по типу LCP: I, II, III

Серия LCP подразделяется на три типа в зависимости от температуры термического отклонения (HDT), которая определяется химическим составом мономеров и, как следствие, жесткостью основной цепи.

Тип	Диапазон HDT (°C)	Основы химии	Пример бренда	Основная особенность	Типичные области применения
Тип I	250–350	Парагидроксибензойная кислота + бифенол + терефталевая кислота	Xydar (Solvay), Ekonol	Максимальная термостойкость, выдерживает непрерывное воздействие температур свыше 300 °C	Посуда для духовки, аэрокосмическая промышленность, высокотемпературные разъемы
Тип II	180–240	Пара-гидроксибензойная кислота + 6-гидрокси-2-нафтовая кислота	Vectra (Celanese), Zenite (Celanese)	Оптимальное соотношение технологичности, эксплуатационных характеристик и стоимости	Электронные разъёмы, SMT, компоненты для 5G
Тип III	60–210	Этилентерефталат + пара-гидроксибензойная кислота	X7G, Rodrun	Минимальные затраты, минимальное тепловыделение — применяется в случаях, когда расход имеет большее значение, чем температура	Тонкостенные товары народного потребления, волокна

На практике в коммерческом литье под давлением преобладает тип II (Vectra/Zenite) — на эту категорию приходится примерно 80% потребления LCP. Тип I предназначен для применения в условиях самых высоких температур, где стоимость не является определяющим фактором. Тип III в значительной степени был вытеснен типом II по мере того, как переработчики набирали опыт в работе с марками, рассчитанными на более высокие температуры.

Типовые характеристики LCP GF30

lcp-жидкокристаллический-полимер-vectra-zenite-справочник-по-характеристикам - сравнение — Сравнение — lcp-жидкокристаллический-полимер-vectra-zenite-справочник-по-свойствам

LCP Engineering Notes

LCP Meaning and Melt Structure

LCP — это аббревиатура от “жидкокристаллический полимер” (Liquid Crystal Polymer). Название связано с уникальными свойствами материала: даже в расплавленном состоянии молекулы LCP сохраняют определенную степень ориентационного порядка (находятся в «жидкокристаллической» фазе), в отличие от обычных полимеров, молекулы которых при плавлении скручиваются хаотично. Именно эта жидкокристаллическая структура расплава придаёт LCP исключительную текучесть, самоупрочняющие свойства и низкое тепловое расширение.

LCP Type I, II and III

Эти три типа различаются по температуре теплового прогиба (HDT): тип I (250–350 °C, например, Xydar) — для применения в условиях самых высоких температур, таких как аэрокосмическая отрасль; тип II (180–240 °C, например, Vectra, Zenite) — для общепрофильной электроники и автомобилестроения, на долю которых приходится большая часть коммерческого потребления LCP; и тип III (60–210 °C, например, X7G) — более недорогой вариант, который в настоящее время в основном вытеснен типом II.

LCP and PEEK Selection Boundary

“Лучше” — это зависит от требований. LCP обладает более высокой жесткостью в направлении течения при 200 °C, более низким коэффициентом теплового расширения (1–3 против 15–25 ppm/°C), более короткими временами цикла (2–5 секунд против 30+ секунд) и более низкой стоимостью за килограмм по сравнению с PEEK. PEEK обладает значительно лучшей ударной вязкостью (50–70 против 15–25 кДж/м²), более высокой температурой непрерывного использования (250 °C против 200–240 °C) и прочностью линии сварки, значительно превосходящей LCP. Если в вашей детали под нагрузкой сходятся фронты плавления, выбирайте PEEK. Если же речь идет о тонкостенном электронном разъеме, требующем согласования КТР и класса горючести V-0, то LCP будет лучшим выбором.

LCP Metal-Replacement Applications

В определенных областях применения — да. Коэффициент теплового расширения (CTE) LCP, равный 1–3 × 10⁻⁶/°C, лучше соответствует показателям стали и меди, чем у любого другого термопластика без наполнителя. Именно поэтому LCP заменил металл в лотках для SIM-карт, корпусах модулей камер и феррулах для оптических волокон — детали из этого материала сохраняют совместимость по размерам с металлическими и стеклянными компонентами в диапазоне температур, характерных для сборки и эксплуатации.

LCP Moisture Absorption

Нет — и это одно из ключевых преимуществ LCP. Водопоглощение составляет менее 0,05%, а это означает, что детали из LCP не разбухают во влажной среде и не требуют подготовки перед использованием. В сочетании с практически нулевой усадкой при литье в направлении потока это делает LCP идеальным материалом для деталей, которые должны поступать на сборку с жесткими допусками независимо от влажности при транспортировке или хранении.

LCP Temperature Capability

LCP типа II (Vectra/Zenite) рассчитан на непрерывную эксплуатацию при температуре 200–240 °C с кратковременными перепадами до 260 °C при бессвинцовой пайке методом рефлоу. LCP типа I (Xydar) выдерживает постоянную температуру 260–300 °C. Температура плавления для типа II составляет примерно 280 °C; для типа I она превышает 350 °C.

Вам нужны гранулы LCP, технические паспорта на продукцию Vectra или Zenite, либо помощь в выборе подходящего сорта LCP? Мы поставляем марки GF-carbon, пригодные для гальванического покрытия, а также марки LCP с низкой деформацией от компаний Celanese, Polyplastics и Sumitomo. Свяжитесь с нами и сообщите нам геометрические параметры детали, температурные и электрические требования.

Часто задаваемые вопросы

Чем LCP отличается от других инженерных пластиков?

Жидкокристаллический полимер (LCP) обладает уникальной молекулярной структурой в виде жестких стержней, которая самоупрочняется в процессе формования, обеспечивая свойства в направлении течения, сопоставимые с некоторыми металлами. Он отличается сверхвысокой химической стойкостью и практически нулевым поглощением влаги (<0,03%) и исключительную текучесть в условиях тонкостенных конструкций, что позволяет создавать стенки толщиной всего 0,2 мм.

Каковы основные области применения LCP в электронике?

LCP является основным материалом для высокочастотных разъемов (5G, USB-C), разъемов SMT с мелким шагом, компонентов реле и внутренних конструкционных элементов смартфонов. Низкая диэлектрическая проницаемость (3,0–3,5) и низкий коэффициент потерь на частотах в гигагерцовом диапазоне делают этот материал идеальным для обеспечения целостности высокоскоростных сигналов.

Чем Vectra LCP отличается от Zenite LCP?

Vectra (Celanese) и Zenite (DuPont/Celanese) — это семейства термотропных LCP. Серия Vectra A представляет собой марку общего назначения с HDT ~280 °C. Марки Zenite часто разрабатываются с целью повышения прочности линии сварки и улучшения текучести в сложных формах с несколькими литниковыми каналами. Обе серии обладают схожими базовыми свойствами, но имеют характерные для каждой марки компромиссы.

Можно ли использовать LCP в медицинских целях?

Да, некоторые марки LCP соответствуют требованиям биосовместимости USP класса VI и ISO 10993 при кратковременном контакте с пациентом. Они используются в хирургических инструментах, компонентах устройств для введения лекарственных средств и стоматологических инструментах. Способность LCP выдерживать многократную стерилизацию в автоклаве без ухудшения свойств является ключевым преимуществом по сравнению со многими другими полимерами.