Películas LCP e laminados LCP

Os polímeros de cristal líquido clasifícanse como polímeros de alto rendemento que ofrecen unha ampla gama de aplicacións en diferentes industrias. Isto débese principalmente a que posúen varias propiedades amplas que os diferencian doutras clases de polímeros.

Neste artigo, analizaremos en profundidade o concepto de películas LCP e laminados LCP. O debate tamén se centrará en comprender varios aspectos destes materiais e como contribúen ás industrias que dependen deles.

Pero antes de chegar ao noso tema principal, primeiro entendamos algunhas propiedades básicas dos polímeros de cristal líquido.

Propiedades do LCP

Os polímeros de cristais líquidos son unha das clases de polímeros máis utilizadas, coñecidas pola súa versatilidade e a súa capacidade para servir nunha ampla gama de aplicacións. Estes son polímeros de alto rendemento que se poden usar facilmente para varias aplicacións, que comentaremos nas seccións posteriores deste artigo.

Non obstante, cando falamos das propiedades dos polímeros de cristal líquido, non se limitan só á categoría xeral. Pola contra, pódense subdividir e categorizar dependendo da aplicación. Nesta sección discutiremos as propiedades mecánicas, físicas, térmicas e outras propiedades xerais dos polímeros de cristal líquido.

propiedades mecánicas

elasticidade

Unha das propiedades mecánicas únicas dos polímeros de cristal líquido é a súa elasticidade suave. Permite que o material se rasque a tensión case cero asumindo un estado equivalente. Cando os polímeros se deforman nas liñas da dirección aliñada, mostran unha resposta elástica equivalente. Por outra banda, se o material se mantén aliñado durante un período máis longo de tempo, obsérvase unha resposta elástica comparativamente máis suave.

Comportamento de baixa fluencia

Tamén se sabe que os polímeros de cristal líquido presentan pouco ou ningún fluencia. Esta propiedade mecánica dos polímeros de cristal líquido permite que procesos complexos manteñan os seus bordos afiados e a estabilidade dimensional. Esta propiedade dos polímeros de cristal líquido tamén os fai axeitados para participar en deseños de envases complexos.

Estes procesos normalmente requiren detalles finos de posicionamento, aliñamento e unión dos compoñentes ópticos. Polo tanto, os polímeros de cristal líquido tamén se poden usar para deseños de envases onde se requiren detalles finos xunto coa estabilidade dimensional. Isto dá aos polímeros de cristal líquido unha vantaxe sobre outros polímeros.

Menor constante dieléctrica

Tamén se sabe que os polímeros de cristal líquido teñen unha constante dieléctrica e un factor de disipación comparativamente máis baixos no rango de 1 kHz e 45 GHz. Esta propiedade dos polímeros de cristal líquido convérteos nunha das opcións máis adecuadas para aplicacións como a xeración de sistemas de comunicación móbil e automóbiles.

Por exemplo, estes polímeros tamén se poden usar para facer placas de circuíto flexibles, e as placas de radar de ondas milimétricas requiren un material cunha constante dieléctrica máis baixa. Polo tanto, os polímeros de cristal líquido ofrecen unha oportunidade moito mellor para ser utilizados en procesos complexos, o que normalmente non é posible con outras categorías de polímeros.

Mellor resistencia á radiación

Unha das propiedades menos coñecidas dos polímeros de cristal líquido é a súa mellor resistencia á radiación, superando con moito á doutros tipos de polímeros. Ademais, tamén é importante saber que a radiación gamma e a radiación UV son moito mellores en termos de dureza da radiación entre as diferentes clases de polímeros.

Aínda que algunhas clases de polímeros, como os acrilatos e os fluoropolímeros, tamén presentan unha boa dureza á radiación, moitas veces son susceptibles á humidade. Actúa como unha propiedade de barreira nos procesos nos que se require un equilibrio entre as dúas clases de radiación.

termoplasticidade

Outra propiedade notable dos LCP é que son termoplásticos. Isto permítelles alcanzar unha temperatura intermedia na que aparecen como un líquido sen romper en estruturas cristalinas básicas. Os polímeros de cristal líquido normalmente funden a 280 graos Celsius e permanecen térmicamente estables a unha temperatura de 350 graos Celsius.

Este tipo de disposición mantén o coeficiente de expansión térmica nun nivel inferior, permitindo unha posición máis baixa na dirección do aliñamento molecular. Así, o valor real pódese comprobar facilmente ata un punto limitado eliminando as capas coas orientacións adecuadas para comprobar o seu grao.

propiedades térmicas
Contén mesóxenos fortemente anisótropos

Poden conter mesóxenos altamente anisótropos que son relativamente sensibles aos campos externos, o que se considera un dos trazos máis característicos dos polímeros cristalinos líquidos. Estes inclúen tensión, campo central e aplicación eléctrica xa que teñen unha orientación característica dependendo do campo externo. Isto facilita o seu uso nunha variedade de casos de uso, incluíndo fibras de alto rendemento e materiais funcionais para plásticos de enxeñería.

Esta é tamén unha das principais razóns polas que se considera que os polímeros de cristal líquido son unha categoría extremadamente importante. Polo tanto, son de gran importancia cando se trata de comprender o papel das propiedades na definición da aplicabilidade dun polímero.

comezo da fusión

A diferenciación dos puntos de fusión é outra característica térmica importante dos polímeros cristalinos líquidos. Esta categoría de polímeros ten un rendemento extremadamente alto e ofrece excelentes propiedades termomecánicas a unha densidade comparativamente máis baixa.

Non obstante, tamén hai que ter en conta que teñen puntos de fusión moi elevados, o que dificulta algo o seu procesamento para os procesos pertinentes. Nestes casos, os polímeros cristalinos líquidos presentan menor solubilidade cando se usan disolventes comúns nun proceso particular. Polo tanto, estas propiedades deben ser consideradas á hora de decidir unha aplicación adecuada para polímeros cristalinos líquidos.

Outras propiedades xerais
Absorción

Os polímeros cristalinos líquidos absorben pouca ou ningunha humidade ou outros gases porque están densamente embalados e cristalinos. Esta é a principal razón pola que os polímeros de cristal líquido non só son lixeiramente opacos, senón que tamén teñen as propiedades físicas que permiten a absorción a diferentes niveis.

Esta propiedade dos polímeros de cristal líquido fai posible evitar a desgasificación, que é un problema común con moitos outros tipos de polímeros. Polo tanto, pódense utilizar nos casos en que se requira un material cunha alta absorción.

Propiedades eléctricas e ópticas

Mirando a estrutura básica dos polímeros de cristais líquidos, queda claro que consisten en cristais líquidos soltos. Isto débese a que a orientación dos cristais líquidos pode verse afectada facilmente pola exposición directa ao campo eléctrico. Esta propiedade especial dos polímeros de cristal líquido fai que sexan un material ideal para aplicacións como a fabricación de pantallas de cristal líquido (LCD). Os polímeros de cristais líquidos están formados por pequenas partículas de cristais líquidos. Polo tanto, é fácil influír neles cun campo eléctrico para impulsar aplicacións.

Aplicacións do LCP

Os polímeros de cristal líquido posúen numerosas propiedades físicas, mecánicas e térmicas que os converten nun material ideal para unha gran variedade de aplicacións. Desde complexas aplicacións industriais ata a fabricación de produtos que utilizamos na vida cotiá, utilízanse en moitos casos.

Estes son algúns dos usos máis importantes dos polímeros de cristal líquido

cabos e cordas

Como comentamos nas propiedades mecánicas dos polímeros de cristal líquido, este material non permite facilmente a fluencia debido á súa alta resistencia á tracción. Esta propiedade mecánica especial dos polímeros de cristal líquido úsase no desenvolvemento de cordas de alto rendemento que se poden usar facilmente para cargas máis longas.

Ademais, os polímeros de cristal líquido tamén se utilizan para definir os requisitos de temperatura e químicos para desenvolver solucións que poidan resolver problemas de degradación. Normalmente ocorren con produtos de fibra existentes que non están deseñados para resolver estes problemas complexos. Non obstante, os polímeros de cristal líquido son solucións perfectas para a fabricación de aceiro e aceiro inoxidable.

Pantalla de cristal líquido (LCD)

Como vimos coas capacidades eléctricas e ópticas dos LCP, estes polímeros tamén se usan para o desenvolvemento de pantallas de cristal líquido (LCD). Neste momento, o rendemento electro-óptico mellórase debido ao efecto sobre os cristais líquidos para permitir unha mellor visualización. Ademais de avaliar o rendemento electro-óptico, tamén se consideran correlacións entre as estruturas moleculares e o seu impacto no rendemento da pantalla LCD.

Os inicios do uso de polímeros de cristal líquido para o desenvolvemento de LCDs remóntanse a 1888. O fenómeno dos cristales líquidos foi observado por primeira vez polo botánico austríaco Reinitzer. Descubriu que unha mostra sólida de benzoato de colesterol converteuse lentamente nun líquido ópticamente anisótropo a unha temperatura de 145 graos centígrados.

Máis tarde foron descubertas máis conexións entre LCP e LCD por varios grupos de investigación que buscaban novos principios funcionais para as pantallas. Non obstante, é importante ter en conta que a identificación das propiedades electro-ópticas únicas do LCP sempre xogou un papel central na identificación do composto.

O aliñamento fotográfico da película LCP pódese usar como resolución para crear solucións de fixación viables. Deste xeito, as diversas propiedades físicas e mecánicas dos polímeros de cristal líquido utilízanse para desenvolver e mellorar o rendemento.

Axudas electrónicas

Os polímeros de cristal líquido tamén son un material excelente para a fabricación de placas de circuíto impreso con materiais de reforzo de fibra óptica e a implementación de reforzos de fíos. Isto débese á alta rigidez dieléctrica, que axuda a aumentar a resistencia á temperatura. É necesario tratar a resistencia á humidade, o que leva a unha mellor eficiencia en canto a electricidade para evitar posibles correntes de fuga.

Esta combinación particular tamén é moi adecuada para a estabilidade dimensional no desenvolvemento de ferramentas electrónicas avanzadas. É por iso que os polímeros de cristal líquido son unha opción viable para o desenvolvemento de dispositivos electrónicos avanzados.

produtos de lecer e recreación

Ademais do desenvolvemento de axudas electrónicas e técnicas, os polímeros de cristal líquido tamén son ideais para a produción de artigos de luxo e de lecer. Estes produtos adoitan incluír liñas e cañas de pescar, equipos de deportes acuáticos, tablas de snowboard, equipos de deportes de inverno e outros artigos deportivos. O principal motivo para utilizar polímeros de cristal líquido no desenvolvemento destes produtos é o seu excelente rendemento, que é un factor crucial nestes casos.

Cando se trata de artigos deportivos, a seguridade é tan importante como a capacidade de funcionar ben. Tamén axuda a desenvolver propiedades como vibracións únicas combinadas con alta resistencia e excelente resistencia ás superficies rugosas.

Aeroespacial

Un dos usos menos coñecidos dos polímeros de cristal líquido é no aeroespacial. A industria aeroespacial existente esixe unha gran demanda dos revestimentos utilizados para as estruturas aeronáuticas. As flutuacións de temperatura e presión provocan cambios dimensionais diferentes na estrutura do equipo, polo que debe ter unha alta resistencia á tracción. Aquí é onde entra o papel dos polímeros de cristal líquido, xa que forman o revestimento perfecto coa forza adecuada para satisfacer as demandas.

Utilízanse principalmente en fluídos de aeronaves, que é un caso de uso intensivo en calidade. Así, os polímeros de cristal líquido contribúen ás diversas aplicacións na industria aeroespacial.

Materiais compostos e téxtiles innovadores

Como xa se mencionou, os polímeros de cristal líquido teñen propiedades químicas esenciais que se poden usar para unha variedade de aplicacións. Unha desas aplicacións probables é en téxtiles e compostos innovadores, que ofrecen novas oportunidades para a identificación e deseño de materiais.

O material úsase en varios casos para desenvolver estes produtos debido á súa alta resistencia e baixa absorción. Os polímeros de cristal líquido son fibras de matriz termoplástica de alto módulo utilizadas para varias aplicacións que requiren unha densidade relativamente alta. Ademais, deben manter as súas propiedades nun amplo rango de temperatura e utilizarse en zonas con pouca humidade e baixa absorción.

Debido a que os polímeros de cristal líquido presentan todas estas propiedades con excelentes resultados, a miúdo considérase que son o material ideal para as necesidades das industrias de composites e téxtiles. Así, a LCP é parte integrante das esixencias da industria téxtil e da evolución que precisa para funcionar mellor.

Outras aplicacións industriais

Ademais das aplicacións específicas dos requisitos, os polímeros de cristal líquido tamén son útiles para desenvolver solucións para diversas necesidades industriais. Por exemplo, estas fibras ofrecen unha gran estabilidade á maioría dos produtos químicos, ampliando as posibilidades de fabricación de artigos químicamente resistentes. Outro caso posible é a roupa de protección como sombreiros, luvas e outras roupas de traballo, que adoitan ser demandadas de forma habitual.

A capacidade deste material para proporcionar unha excelente resistencia ao corte e á perforación cun control óptimo da temperatura garante a lonxevidade. Polo tanto, faise máis fácil fabricar produtos que requiren materiais con propiedades similares.

Das aplicacións mencionadas anteriormente, pódese concluír que os polímeros de cristal líquido cobren unha ampla gama de aplicacións. Estes casos de uso non se limitan só ao que é xeralmente necesario, senón que tamén abordan os requisitos materiais de diferentes industrias.

Conversión de LCP

Polo que se refire á conversión de polímeros de cristal líquido noutros materiais, primeiro é necesario comprender os mecanismos implicados. A conversión de polímeros de cristais líquidos en cristais líquidos pode ocorrer a través de diferentes mecanismos, incluíndo sistemas termotrópicos e sistemas liotrópicos.

Nos sistemas termotrópicos, a temperatura redúcese mantendo os puntos de fusión por debaixo do punto estándar. Ao fixar a temperatura, faise doado converter o material existente en polímeros cristalinos líquidos termotrópicos.

Os sistemas liotrópicos, tamén denominados mesofase cristalino líquido, facilitan a transformación de polímeros cristalinos líquidos en condicións de temperatura adecuadas. Os exemplos inclúen unha mestura de xabón e auga que actúa como un cristal líquido liotrópico.

películas de polímero de cristal líquido

As películas de polímero de cristal líquido derivan dunha resina de polímero de cristal líquido e están fabricadas mediante o proceso de extrusión por fusión. Neste proceso, a resina extrúese desde un dispositivo e despois procesa-se nunha película.

Este proceso realízase con métodos de fabricación sinxelos para manter a eficiencia de produción alta e o custo comparativamente baixo. Non obstante, en xeral considérase un método inadecuado para a fabricación de películas LCP porque require unha maior precisión. Na maioría dos casos, manter o nivel necesario e controlar o grosor da folla non é doado.

As películas LCP están feitas de materiais que se orientan facilmente cando se funden. Isto limita o método de fabricación de fundición en solución xa que o material está suxeito a frecuentes flutuacións de resistencia. Non obstante, unha mellora no proceso de fabricación pode levar a un aumento da calidade e da produtividade no desenvolvemento de películas de poliéster de cristal líquido.

O proceso de fundición de solucións para unha maior eficiencia

Os expertos consideran que hai que buscar mellores solucións para aumentar a eficiencia e a calidade da produción de materiais. O proceso de fundición de solucións é un xeito eficaz de acadar este obxectivo. Neste método, os palés de resina son disoltos nun disolvente orgánico adecuado e despois bótanse nunha folla plana que serve de soporte. O paso final consiste en dar forma e secar os restos. Con este método, cada unidade de produción pode desenvolver e entregar produtos de alta calidade que poidan superar facilmente os desafíos existentes.

laminados poliméricos de cristal líquido

Os laminados de polímeros de cristal líquido son un desenvolvemento recente na explotación comercial da tecnoloxía de polímeros de cristal líquido. Debido ás propiedades eléctricas sostidas do polímero cristalino líquido, tamén se usa para laminar placas de circuíto impreso en envases electrónicos. Non obstante, é igualmente importante saber que se usa principalmente para placas de circuítos electrónicos de alta velocidade que se poden medir no rango de GHz.

Ademais, hai que saber que varios resultados de investigación concluíron que os laminados LCP aínda non son moi utilizados para envases electrónicos por diversos motivos. Isto débese principalmente á débil interacción entre os polímeros de cristal líquido e o cobre. Normalmente, a superficie rugosa das bobinas de cobre utilízase para mellorar a forza de pelado, que é unha parte esencial do proceso de laminación.

Non obstante, a interface áspera entre os polímeros de cristal líquido e as estruturas de cobre normalmente non é adecuada para placas de circuíto de alta velocidade. Polo tanto, nestes casos, é necesaria unha conexión directa entre a folla de cobre e as películas LCP para obter unha elevada enerxía superficial no material. Polo tanto, o polímero de cristal líquido e a laminación adoitan atopar a súa aplicación en placas de circuítos electrónicos.

O papel das películas e laminados LCP no segmento do mercado electrónico

Debido á súa ampla gama de aplicacións, os laminados e láminas LCP ocupan unha posición dominante no segmento da electrónica. Ofrecen excelentes propiedades eléctricas e mecánicas, incluíndo altas barreiras de humidade, características de frecuencia e coeficiente de expansión térmica controlable.

Debido á súa baixa absorción de humidade e excelente rendemento dieléctrico, o polímero de cristal líquido é un material ideal para carcasas de placas de circuíto impreso.

A demanda destes materiais dos fabricantes de produtos electrónicos está aumentando a medida que LCP permite velocidades de procesamento rápidas. Polo tanto, estes materiais considéranse o requisito previo ideal para a fabricación de produtos electrónicos.

A demanda non é diferente nin sequera na industria electrónica relativamente pequena. Isto débese á vantaxe da alta densidade de circuítos e unha velocidade de procesamento máis rápida. Dispositivos como teléfonos móbiles ou ordenadores móbiles requiren unha única transmisión rápida. O LCP ten estas características debido ás súas propiedades. Polo tanto, a demanda de películas LCP tampouco é diferente nestas microindustrias.

A demanda mundial de ordenadores tamén aumentou nos últimos anos. Esta situación particular tamén contribúe a un aumento da demanda de materias primas, incluídos os polímeros de cristal líquido.

Mirando as tendencias recentes na produción de produtos electrónicos en todo o mundo, o mercado recuperouse rapidamente a escala global. Os principais mercados de consumo tamén comezaron a recuperarse da recente crise económica debido á pandemia. Debido a esta rápida recuperación, espérase que os mercados aumenten a demanda de materias primas no segmento da electrónica. Polo tanto, tamén espérase que as tendencias futuras dos polímeros de cristal líquido aumenten a demanda.

comentario final

En resumo, os polímeros de cristal líquido desempeñan un papel importante nunha ampla gama de aplicacións nunha gran variedade de industrias. Isto débese principalmente á súa versatilidade en canto ás características e propiedades que posúen. Aínda que as tecnoloxías existentes e os novos métodos que desenvolvemos son insuficientes, aínda hai moito marxe para mellorar neste ámbito.

Estes avances inclúen, por exemplo, as películas e laminados LCP, que serven para unha variedade de propósitos para desenvolver mellores solucións e produtos. Polo tanto, aínda hai que buscar novas formas de utilizar estes materiais, inspirándose na forma tradicional de innovar.