Los polímeros de cristal líquido (LCP) son una clase de polímeros aromáticos . Son extremadamente no reactivos e inertes y muy resistentes al fuego .
LCP sólido | |
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Gravedad específica | 1,38 a 1,95 |
Módulo de elasticidad (E) | 8530 a 17200 M Pa |
Resistencia a la tracción (σ t ) | 52,8 hasta 185 MPa |
Alargamiento a la tracción (%) | 0,26 hasta 6,2 |
Impacto Izod con muescas | 21,0 a 82,5 k J / m 2 |
Fondo
La cristalinidad líquida en los polímeros puede ocurrir disolviendo un polímero en un solvente ( polímeros liotrópicos de cristal líquido) o calentando un polímero por encima de su vidrio o punto de transición de fusión ( polímeros termotrópicos de cristal líquido). [2] Los polímeros de cristal líquido están presentes en forma fundida / líquida o sólida. [3] En forma sólida, el principal ejemplo de LCP liotrópicos es la aramida comercial conocida como Kevlar . La estructura química de esta aramida consiste en anillos aromáticos linealmente sustituidos unidos por grupos amida. De manera similar, varias empresas (por ejemplo, Vectra / Celanese ) han producido comercialmente varias series de LCP termotrópicos .
Un gran número de LCP, producidos en la década de 1980, mostraron un orden en la fase de fusión análogo al exhibido por los cristales líquidos no poliméricos . El procesamiento de LCP a partir de fases de cristal líquido (o mesofases) da lugar a fibras y materiales inyectados con altas propiedades mecánicas como consecuencia de las propiedades de autorrefuerzo derivadas de la orientación macromolecular en la mesofase .
Hoy en día, los LCP se pueden procesar por fusión en equipos convencionales a altas velocidades con una excelente reproducción de los detalles del molde. De hecho, la alta facilidad de formación de los LCP es una ventaja competitiva importante frente a otros plásticos, ya que compensa el alto costo de la materia prima. [4]
La clase de LCP polares y de arco, con propiedades únicas e importantes aplicaciones potenciales, queda por explotar. [5]
Propiedades
Una clase única de poliésteres aromáticos parcialmente cristalinos basados en ácido p-hidroxibenzoico y monómeros relacionados , los polímeros de cristal líquido son capaces de formar regiones de estructura muy ordenada mientras se encuentran en la fase líquida. Sin embargo, el grado de orden es algo menor que el de un cristal sólido normal. Por lo general, los LCP tienen una alta resistencia mecánica a altas temperaturas, una resistencia química extrema, un retardo de llama inherente y una buena resistencia a la intemperie. Los polímeros de cristal líquido vienen en una variedad de formas, desde compuestos sinterizables a alta temperatura hasta compuestos moldeables por inyección . Los LCP se pueden soldar, aunque las líneas creadas por la soldadura son un punto débil en el producto resultante. LCP tienen un alto eje Z coeficiente de expansión térmica .
Los LCP son excepcionalmente inertes. Resisten el agrietamiento por tensión en presencia de la mayoría de los productos químicos a temperaturas elevadas, incluidos los hidrocarburos aromáticos o halogenados , ácidos fuertes, bases, cetonas y otras sustancias industriales agresivas. La estabilidad hidrolítica en agua hirviendo es excelente. Los entornos que deterioran los polímeros son el vapor a alta temperatura, el ácido sulfúrico concentrado y los materiales cáusticos hirviendo .
Los LCP polares y de arco son ferroeléctricos , con un tiempo de reacción en orden de magnitudes más pequeño que el de los LC convencionales y podrían usarse para hacer interruptores ultrarrápidos. Los polímeros columnares bowlic poseen tubos largos y huecos; con átomos de metal o de metal de transición agregados al tubo, podrían formar superconductores de Tc ultra alta . [6]
Usos
Debido a sus diversas propiedades, los LCP son útiles para piezas eléctricas [7] y mecánicas, contenedores de alimentos y cualquier otra aplicación que requiera inercia química y alta resistencia. El LCP es particularmente bueno para la electrónica de frecuencia de microondas debido a las constantes dieléctricas relativas bajas, los factores de disipación bajos y la disponibilidad comercial de laminados. El envasado de sistemas microelectromecánicos (MEMS) es otra área en la que LCP ha ganado más atención recientemente. Las propiedades superiores de los LCP los hacen especialmente adecuados para componentes de sistemas de encendido de automóviles, conectores de calentadores, portalámparas, componentes de sistemas de transmisión, componentes de bombas, formas de bobinas y sensores de luz solar y sensores para cinturones de seguridad de automóviles. Los LCP también son adecuados para los fanáticos de las computadoras , donde su alta resistencia a la tracción y rigidez permiten tolerancias de diseño más estrictas, mayor rendimiento y menos ruido, aunque a un costo significativamente mayor. [8] [9]
Nombres comerciales
Los fabricantes venden LCP con una variedad de nombres comerciales. Éstas incluyen:
- Zenita
- Vectra
- Zenite 5145L es un polímero de cristal líquido con un 45% de relleno de fibra de vidrio , desarrollado originalmente por DuPont , que se utiliza para piezas moldeadas por inyección con características intrincadas. Los usos típicos incluyen embalaje electrónico, carcasa. etc. La temperatura de deflexión térmica es 290 ° C. El índice de temperatura relativa (RTI considerando la fuerza pero no el impacto o la flexión) es 130 ° C. La densidad es de aproximadamente 1,76 g / cm 3 . La resistencia a la tracción típica a temperatura ambiente es de 130 MPa (19 ksi). Temperatura de fusión 319 ° C. La temperatura de deflexión bajo carga (DTUL) es 275 ° C.
Referencias
- ^ "Estructura molecular de Vectran" . Archivado desde el original el 5 de junio de 2012 . Consultado el 22 de noviembre de 2012 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
- ↑ Shibaev, Valery P .; Lam, Lui, eds. (1994). Polímeros líquidos cristalinos y mesomórficos . Nueva York: Springer.
- ^ Callister (2007): "Ciencia e ingeniería de materiales: una introducción", 557-558.
- ^ Charles A. Harper, ed., Manual de plásticos modernos , ISBN 0-07-026714-6 , 2000.
- ^ Lam, Lui (1988). "Polímeros de cristal líquido polares y bowlic". Mol. Cryst. Liq. Cryst . 155 , 531.
- ^ Ver [2], [5].
- ^ FCI (2000): "Metral Signal Header 1 Mod, 4 Row Press-Fit", [1] , 8 (nota 2)
- ^ Noctua . "Polímero de cristal líquido Sterrox® (LCP)" . Consultado el 25 de abril de 2020 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
- ^ Fenlon, Wes (5 de junio de 2018). "Noctua pasó cuatro años y medio diseñando su ventilador más silencioso y potente hasta el momento" . Jugador de PC . Consultado el 25 de abril de 2020 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
enlaces externos
- Prospector
- Cristal líquido Bowlic de la Universidad Estatal de San José