Liquid Crystal Polymers
Flüssigkristallpolymere (LCP) sind halogenfreie und inhärent flammwidrige Hochleistungspolymere mit sehr guter Hitzebeständigkeit für dünnwandige Anwendungen mit außergewöhnlich präzisen und stabilen Abmessungen sowie hoher Zugfestigkeit und hohem Zugmodul.
Kurzzeichen
LCP
Summenformel
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CAS-Nr.
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Allgemeine Beschreibung
Die Sortenvielfalt von Flüssigkristallpolymeren ermöglicht ein breites Einsatzspektrum mit jeweils für die spezifische Anwendung optimierten Eigenschaften.
Während leichtfließende Liquid Crystal Polymers zum Einsatz kommen, wenn hohe Präzision bei gleichzeitig minimiertem Energieeinsatz gefordert ist, zeichnen sich faserverstärkte LCP durch hervorragende mechanische Eigenschaften aus. Galvanisierte bzw. elektrisch abgeschirmte und leitfähige LCP eignen sich hervorragend für eine Vielzahl von Anwendungen in der Elektronikindustrie. Insbesondere die Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Gammastrahlung macht Flüssigkristallpolymere zu einem in der Medizintechnik bewährten Hightech-Werkstoff.
LCP ist der Allrounder unter den Hochleistungskunststoffen für jede Situation.
Definition
Liquid Crystal Polymers (LCP) sind flüssigkristalline Hochleistungspolymere, die zur Gruppe der Thermoplaste gehören. Sie sind frei von Halogenen und zeichnen sich durch außergewöhnlich präzise und stabile Dimensionen aus. Im Unterschied zu anderen teilkristallinen Kunststoffen weisen sie eine besondere Molekularstruktur auf. Voraussetzung für die flüssigkristallinen Eigenschaften sind Mesogene, die sich sowohl in der Hauptkette als auch in Seitenketten des Polymers befinden.
Die steifen, stäbchenförmigen Makromoleküle sind wenig flexibel und bilden in der Schmelzphase Flüssigkristallstrukturen. LCP zeichnen sich dabei durch außerordentliche mechanische und chemische Eigenschaften aus. Sie haben parallel zur Molekülachse eine hohe Zugfestigkeit und ein hohes Elastizitätsmodul. Die ausgeprägt anisotrope Geometrie sorgt für einen starken intermolekularen Zusammenhalt.
Herstellung
Im Herstellungsprozess werden die starren, stäbchenförmigen Makromoleküle während der Schmelzphase zu Flüssigkristallstrukturen geordnet.
Die Eigenschaften des Hochleistungskunststoffes lassen sich durch Variation des Anteils an Mesogenen in der Haupt- oder Seitenkette anpassen, um beispielsweise und den Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers zu verändern. Die gezielte Variation der Synthesebedingungen erlaubt eine maßgeschneiderte Herstellung von LCP-Werkstoffen für spezifische Anwendungen. In der Herstellung können geringe Mengen anderer Thermoplaste zugegeben werden, um die Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften von LCP zu verringern.
Eigenschaften
Die ausgeprägt anisotrope Geometrie von Flüssigkristallpolymeren sorgt für einen starken intermolekularen Zusammenhalt. Das hat zur Folge, dass der Schmelzpunkt sehr hoch liegt, eine schlechte Löslichkeit gegeben ist und die mechanischen Eigenschaften hervorragend sind. Die Wasseraufnahme ist zudem sehr gering. Die Kombination dieser Eigenschaften prädestiniert den Hochleistungskunststoff für den Einsatz als Hochleistungsfaser sowie für die Herstellung von Präzisionsbauteilen, die gegenüber Wasser und organischen Lösungsmitteln beständig sind.
Flüssigkristallpolymere weisen je nach spezifischem Typ sehr unterschiedliche Werkstoffeigenschaften auf. Neben leichtfließenden sind beispielsweise auch glasfaserverstärkte, kohlenfaserverstärkte sowie mineral- und grafitgefüllte Werkstofftypen erhältlich, die zugfest und elastisch sind. Andere Ausführungen sind wiederum galvanisiert oder elektrisch abgeschirmt und leitfähig, was sie speziell für den Einsatz in der Elektronikindustrie prädestiniert. Flammwidrige Typen sind genauso verfügbar wie Sorten für medizinischen und pharmazeutischen Einsatz. Die LCP-Produkte sind Hochleistungsthermoplasten und entsprechenden den Anforderungen der FDA, da sie frei von BPA und PTFE sind.
Chemische Beständigkeit
LCP zeichnen sich durch eine sehr gute Chemikalien- und Oxidationsbeständigkeit aus und sind halogenfrei. So sind Flüssigkristallpolymere in einem weiten Temperaturbereich gegen Hydrolyse, Basen und schwache Säuren, Aromaten, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone und Ester beständig. Selbiges gilt für Chemikalien, die sonst Spannungsrisse auslösen. Ausnahme bilden stark oxidierende Säuren und starke Alkalien. Flüssigkristallpolymere weisen aufgrund ihrer Eigenschaften eine hohe Witterungsstabilität auf und sind gegen Gammastrahlung und Kurzwellen beständig. Liquid Crystal Polymers besitzen sehr gute Barriereeigenschaften gegen Gase und Wasserdampf.
Verarbeitungstechniken
Die für LCP geeigneten Verarbeitungstechniken sind:
Spritzguss
Extrusion
Coextrusion
Thermoformen
Die geringe Schmelz- und Erstarrungswärme ermöglichen speziell in der Verarbeitung von Vectra(R) einen deutlich geringeren Energieverbrauch und kurze Abkühlzeiten. Die niedrige Viskosität der Schmelze bei höheren Schergeschwindigkeiten lässt das leichtere Einspritzen und bessere Fließen bei dünnwandigen Teilen zu. Damit kann die Produktionseffizienz maximiert werden. Speziell im Spritzgussverfahren sind bedingt durch die hervorragenden Eigenschaften sehr kurze Zykluszeiten und gratfreies Spritzgießen bei sehr engen Toleranzen möglich.
Die Makromoleküle orientieren sich dabei in Scher- oder Dehnströmungen. Das hat eine hohe Anisotropie der Eigenschaften zur Folge. Die hohen Zähigkeiten und Festigkeiten (bis 240 MPa), die hohen Elastizitätsmoduln (bis 40 GPa) und die geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten liegen primär in der Orientierungsrichtung der Moleküle vor.