干货！5G热门材料：液晶高分子聚合物LCP模具设计/注塑工艺​资料

液晶芳香族聚酯在液晶态下由于其大分子链是取向的，它有异常规整的纤维状结构，性能特殊，制品强度很高，并不亚于金属和陶瓷。拉伸强度和弯曲模量可超过10年来发展起来的各种热塑性工程塑料。

机械性能、尺寸稳定性、光学性能、电性能、耐化学药品性、阻燃性、加工性良好，耐热性好，热膨胀系数较低。采用的单体不同，制得的液晶聚酯的性能、加工性和价格也不同。选择的填料不同、填料添加量的不同也都影响它的性能。

LCP性能

一般性能

液晶高分子聚合物树脂般为米黄色,也有呈白色的不透明的固体粉末。

密度为14~17g/m3。

力学性能

LCP具有较高强度,高模量的力学性能,由于其结构特点而具有自增强性。

因而不増强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平。

如果用玻璃纤维、碳纤维等增强,更远远超过其他工程塑料。

对大多数塑料存在的蠕变缺点,液昰材料可忽略不计,而且耐磨、减磨性均优异。

热学性能

LCP还具有优异的耐热性，热分解温度500°℃。

高的热变形温度(260-340°℃与品级有关)、连续使用温度(-50~240°℃)、耐焊锡焊温度(260℃C、10秒~310°C、10秒)。

电学性能

LCP具有优良的电绝缘性能。其介电强度比一般工程塑料高,耐电弧性良好。

作为电器应用制件,在连续使用温度200~300°C时,其电性能不受影响。而间断使用温度可达316°℃左右。

环境性能

LCP的耐气候性、耐辐射性良好,具有优异的阻燃性,能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。其燃烧的等级达到UL94V-0级水平。

LCP是防火安全性最好的特种塑料之一。

LCP具有突出的耐腐蚀性能,LCP制品在溶度为90%的酸及浓度为50%的碱存在下不会受到侵蚀,对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水,接触后不会被溶解,也不会引起应力开裂。

工艺特性

· 液晶高分子聚合物LCP注塑成型温度为300-340℃

· LCP具有高温依赖性和高剪切速率依赖性以及表观熔体粘度

· 具有低熔体粘度和高成型性

模具设计

钢材的选择

LCP几乎不释放腐蚀性气体，不会发生模具腐蚀，因此可以使用通用工具材料。对于要求高尺寸精度的产品模具应采用硬度等于SKD11且硬度为HRC55-62的钢合金。

浇口和流道设计

在LCP的模具设计中，浇口设计尤为重要。LCP有各向异性，因此必须在考虑填充方式的基础上来确定浇口位置。特别是想要在产品的特定方向上发挥LCP的良好特性的情况下。

可以使用具有圆形，半圆形或梯形横截面形状的标准流道。但是，建议使用横截面为圆形或梯形的流道，因为它们在压力损失和可加工性方面最有效。

LCP本来具有良好的脱模性，但由于流动性也很好，如果模具表面磨损，将会降低脱模性。因此不能忽视流道和主流道的磨损。应在流道和主流道的末端设置冷料井以防冷料流入产品。

成型收缩率

由于成型方向（MD）和横向（TD）特性（各向异性）之间的差异会对LCP模具收缩率产生重大影响，因此必须根据MD和TD的平均值为可校正的方向指定模具收缩率价值观。

如果是尺寸精度非常严格的产品，则应考虑制作试验模并预先测出其正确的收缩率，或者用正式模具修正预估收缩率以确定模腔尺寸。

注塑成型工艺

材料干燥工艺

尽管LCP具有较低的吸水率（0.02%左右)，为了减少喷嘴漏料、出现银丝及气泡，应将其干燥充分，选用抽湿干燥机，干燥温度为170℃,干燥4h。

料筒温度

料筒温度为300-340℃，随着材料品种和制件结构的不同而改变，增强材料比纯料的料温高。

注塑压力与注射速度

LCP的所有等级的熔融粘度都很低，因此通常可在远低于普通热塑性树脂的压力下进行成型。大部分成型品都可在65-160MPa的树脂压力下进行成型。

此外，LCP的固化速度很快，因此快速注射可获得良好效果。

螺杆转速和背压

为防止制品的质量每次变动不一，加上若干背压对于获得品质稳定的制品有所帮助，成型时螺杆转速一般为100 r／min，但此时树脂容易发热，必须将料筒温度设定较低些。

模具温度

温度一般为 130~150℃。

冷却时间

一般为40-70s，在薄壁成型时，即使数量很多，每一循环也要为10~30 s。

嵌件预热

预热温度一般为80~100℃。

后处理工艺

为了消除制品的内部残留应力，提高尺寸稳定性及与嵌件的结合力，应将制品进行退火处理。退火条件依制品的厚度而定，一般为160~200℃，2h。对低模温成型的制品，其退火温度相应降低。

超声波焊接工艺

LCP均可采用超声波焊接进行焊接。即使在250摄氏度的温度下进行热老化，粘合表面的强度变化也很小。

注意事项

1

玻纤增强LCP与其它玻纤增强的工程塑料一样，因其与料筒及螺杆磨损，所以应选用特制的耐腐蚀、耐磨损的料筒及螺杆。

2

成型后的清洗应先选用成型温度高的玻纤增强聚砜、聚碳酸酯，最后用高密度聚乙烯清洗。

3

浇口、流料的使用比例依制品所要求的性能而定，一般使用比例为20%以下，粉末应筛除掉。

来源：东莞铭基PPS

整理：新材料研习社

END

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