阅读说明：本技术 用于5g通信的液晶聚合物薄膜及其制备方法 (Liquid crystal polymer film for 5G communication and preparation method thereof ) 是由 翟盼 郭建君 虞成城 于 2020-05-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜及其制备方法,制备方法包括：将液晶聚合物树脂的熔体通过具有环形缝隙的模头进行挤出,得到挤出物；将所述挤出物冷却至玻璃化转变温度以下,然后以第一拉伸比进行卷绕,得到预取向管状薄膜；将所述预取向管状薄膜加热至玻璃化转变温度和热变形温度之间,然后以第二拉伸比进行卷绕,同时以预设吹胀比膨胀所述预取向管状薄膜,得到所述液晶聚合物薄膜。本发明可以获得TD和MD方向上具有良好的机械性能以及尺寸稳定性优异的液晶聚合物薄膜。(The invention discloses a liquid crystal polymer film for 5G communication and a preparation method thereof, wherein the preparation method comprises the following steps: extruding the melt of the liquid crystal polymer resin through a die head with an annular gap to obtain an extrudate; cooling the extrudate to below the glass transition temperature, and then winding at a first draw ratio to obtain a pre-oriented tubular film; heating the pre-oriented tubular film to a temperature between the glass transition temperature and the heat distortion temperature, then winding at a second drawing ratio, and expanding the pre-oriented tubular film at a preset blow-up ratio to obtain the liquid crystal polymer film. The invention can obtain the liquid crystal polymer film with good mechanical properties and excellent dimensional stability in TD and MD directions.)

用于5G通信的液晶聚合物薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜及其制备方法。

背景技术

自1965年第一个液晶聚合物产品Kevlar在杜邦问世，其优越的性能就受到人们的重视。液晶聚合物受热熔融或被溶剂溶解后，失去固态物质的刚性，而获得液晶态物质的流动性，仍然保存着晶态物质分子的有序排列，从而在物理性质上呈现各项异性，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的过渡状态。由于液晶聚合物独特的链结构和分子间的有序排列，使其具有优异的物理与力学综合性能，如高的热变形温度、尺寸稳定性，优异的力学性能、电性能、耐辐照、抗化学药品性能、抗老化性、自阻燃和低渗透性等，已广泛应用于电子电气和汽车工业等领域。

由于电磁波具有频率越高，波长越短，越容易在传播介质中衰减的特点，频率越高，要求天线材料的损耗越小。4G时代的天线制造材料开始采用PI膜(聚酰亚胺)，PI材料具有优异的耐高温、耐低温、高电绝缘和耐腐蚀等优点，主要在FPC中被用作绝缘材料。但PI在2.4GHz以上频率损耗偏大，不能用于10GHz以上频率，且吸潮性较大、可靠性不足，将在高频的5G时代被逐渐替代。液晶聚合物(LCP)电学性质十分优异，即使在极高频也能保持介电常数恒定，具有一致性；介电损耗与导体损耗小，能够应用于毫米波的处理；热塑性强，容易实现多层叠层。随着高频高速的5G时代的到来，LCP薄膜的优良特性将替代PI成为新的软板材料。因此，液晶聚合物(LCP)薄膜将在5G时代具有光明的应用前景和巨大的市场价值。

目前，液晶聚合物薄膜的主要制备方法有挤出吹塑法和挤出流延法。由于液晶聚合物在剪切力作用下具有高度取向性，存在机械各向异性的显著缺点，即传统方法制备的薄膜在MD方向(Machine Direction，机械方向)上具有较高的力学性能，而在TD方向(Transverse Direction，垂直于机械方向)上的抗拉强度很差。因此，液晶聚合物薄膜的各项异性限制其应用于高频传输领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜及其制备方法，能够获得TD和MD方向上具有良好的机械性能以及尺寸稳定性优异的液晶聚合物薄膜。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法，将液晶聚合物树脂的熔体通过具有环形缝隙的模头进行挤出，得到挤出物；将所述挤出物冷却至玻璃化转变温度以下，然后以第一拉伸比进行卷绕，得到预取向管状薄膜；将所述预取向管状薄膜加热至玻璃化转变温度和热变形温度之间，然后以第二拉伸比进行卷绕，同时以预设吹胀比膨胀所述预取向管状薄膜，得到所述液晶聚合物薄膜。

本发明采用的另一技术方案为：

一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜，根据所述的用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法制备而成。

本发明的有益效果在于：先对熔体进行挤出，然后以一定的拉伸比卷绕，得到预取向管状薄膜，对预取向的管状薄膜同时进行吹胀和拉伸，可使薄膜在TD方向和MD方向上进行双轴取向，可以获得TD和MD方向上具有良好的机械性能以及尺寸稳定性优异的液晶聚合物薄膜。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。

本发明最关键的构思在于：对预取向的管状薄膜同时进行吹胀和拉伸，可使薄膜在TD方向和MD方向上进行双轴取向，得到机械性能好和尺寸稳定性好的液晶聚合物薄膜。

一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法，将液晶聚合物树脂的熔体通过具有环形缝隙的模头进行挤出，得到挤出物；将所述挤出物冷却至玻璃化转变温度以下，然后以第一拉伸比进行卷绕，得到预取向管状薄膜；将所述预取向管状薄膜加热至玻璃化转变温度和热变形温度之间，然后以第二拉伸比进行卷绕，同时以预设吹胀比膨胀所述预取向管状薄膜，得到所述液晶聚合物薄膜。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：先对熔体进行挤出，然后以一定的拉伸比卷绕，得到预取向管状薄膜，对预取向的管状薄膜同时进行吹胀和拉伸，可使薄膜在TD方向和MD方向上进行双轴取向，可以获得TD和MD方向上具有良好的机械性能以及尺寸稳定性优异的液晶聚合物薄膜。制备得到的液晶聚合物薄膜在TM和MD方向上的拉伸强度约为160～180MPa，线膨胀系数约为12～19ppm/℃。

进一步的，所述环形缝隙的形状为矩形，所述环形缝隙的长度为宽度的10～20倍，所述环形缝隙的宽度为0.5～5mm。

由上述描述可知，通过环形缝隙挤出后挤出物在MD方向上具有一定的取向。

进一步的，所述第一拉伸比为1～2.5。

进一步的，所述第二拉伸比为1～4。

进一步的，所述预设吹胀比为所述第二拉伸比的至少两倍。

进一步的，所述将液晶聚合物树脂的熔体通过具有环形缝隙的模头进行挤出之前还包括：将液晶聚合物树脂在150～170℃条件下干燥4～6h。

由上述描述可知，将液晶聚合物树脂进行干燥可以除去水汽等小分子物质，提高最终液晶聚合物薄膜的质量。

进一步的，挤出时的温度为(Tm-10℃)～(Tm+50℃)，Tm表示液晶聚合物的熔点。

由上述描述可知，挤出温度不宜过高或过低，过低粘度太大不利于成型，过高则可能引起液晶聚合物的降解。

本发明涉及的另一技术方案为：

一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜，根据所述的用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法制备而成。

实施例一

本发明的实施例一为：一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法，包括如下步骤：

1、将液晶聚合物树脂的熔体通过具有环形缝隙的模头进行挤出，得到挤出物。

所述将液晶聚合物树脂的熔体通过具有环形缝隙的模头进行挤出之前还包括：将液晶聚合物树脂在150～170℃条件下干燥4～6h，可以去除水分等小分子物质，所采用的液晶聚合物树脂为高熔体黏度液晶聚合物树脂。所述环形缝隙的形状为矩形，所述环形缝隙的长度为宽度的10～20倍，所述环形缝隙的宽度为0.5～5mm。挤出时的加工温度为(Tm-10℃)～(Tm+50℃)，Tm表示液晶聚合物的熔点。

2、将所述挤出物冷却至玻璃化转变温度以下，然后以第一拉伸比进行卷绕，得到预取向管状薄膜。

挤出后将挤出物快速冷却至玻璃化转变温度以下，本实施例中，所述第一拉伸比为1～2.5。

3、将所述预取向管状薄膜加热至玻璃化转变温度和热变形温度之间，然后以第二拉伸比进行卷绕，同时以预设吹胀比膨胀所述预取向管状薄膜，得到所述液晶聚合物薄膜。

预取向管状薄膜在加热器中进行加热，所述第二拉伸比为1～4，所述预设吹胀比为所述第二拉伸比的至少两倍。

实施例二

本发明的实施例二为一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤1中，所采用的液晶聚合物树脂为全芳族聚酯液晶聚合物，其熔点约为280℃，玻璃化转变温度约为200℃，热变形温度约为260℃。先将液晶聚合物树脂在170℃条件下干燥4h。环形缝隙的宽度为2mm，环形缝隙的长度为宽度的15倍，即为30mm。挤出时的加工温度为280℃。

步骤2中，第一拉伸比为1。

步骤3中，将预取向管状薄膜加热至200℃，第二拉伸比为2.5，吹胀比为5.6。

实施例三

本发明的实施例三为一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤1中，所采用的液晶聚合物树脂为全芳族聚酯液晶聚合物，其熔点约为280℃，玻璃化转变温度约为200℃，热变形温度约为260℃。先将液晶聚合物树脂在150℃条件下干燥6h。环形缝隙的宽度为0.5mm，环形缝隙的长度为宽度的20倍，即为10mm。挤出时的加工温度为300℃。

步骤2中，第一拉伸比为1。

步骤3中，将预取向管状薄膜加热至250℃，第二拉伸比为2.7，吹胀比为5.6。

实施例四

本发明的实施例四为一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤1中，所采用的液晶聚合物树脂为全芳族聚酯液晶聚合物，其熔点约为280℃，玻璃化转变温度约为200℃，热变形温度约为260℃。先将液晶聚合物树脂在150℃条件下干燥6h。环形缝隙的宽度为0.5mm，环形缝隙的长度为宽度的20倍，即为10mm。挤出时的加工温度为300℃。

步骤2中，第一拉伸比为1。

步骤3中，将预取向管状薄膜加热至250℃，第二拉伸比为2.7，吹胀比为8。

实施例五

本发明的实施例五为一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤1中，所采用的液晶聚合物树脂为全芳族聚酯液晶聚合物，其熔点约为280℃，玻璃化转变温度约为200℃，热变形温度约为260℃。先将液晶聚合物树脂在160℃条件下干燥5h。环形缝隙的宽度为5mm，环形缝隙的长度为宽度的10倍，即为50mm。挤出时的加工温度为270℃。

步骤2中，第一拉伸比为1。

步骤3中，将预取向管状薄膜加热至230℃，第二拉伸比为3，吹胀比为8。

实施例六

本发明的实施例六为一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤1中，所采用的液晶聚合物树脂为全芳族聚酯液晶聚合物，其熔点约为280℃，玻璃化转变温度约为200℃，热变形温度约为260℃。先将液晶聚合物树脂在170℃条件下干燥4h。环形缝隙的宽度为0.5mm，环形缝隙的长度为宽度的15倍，即为7.5mm。挤出时的加工温度为330℃。

步骤2中，第一拉伸比为2.5。

步骤3中，将预取向管状薄膜加热至250℃，第二拉伸比为3，吹胀比为6。

实施例七

本发明的实施例七为一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤1中，所采用的液晶聚合物树脂为全芳族聚酯液晶聚合物，其熔点约为280℃，玻璃化转变温度约为200℃，热变形温度约为260℃。先将液晶聚合物树脂在170℃条件下干燥4h。环形缝隙的宽度为0.5mm，环形缝隙的长度为宽度的15倍，即为7.5mm。挤出时的加工温度为290℃。

步骤2中，第一拉伸比为1.8。

步骤3中，将预取向管状薄膜加热至250℃，第二拉伸比为4，吹胀比为8。

实施例八

本发明的实施例八为一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜的制备方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤1中，所采用的液晶聚合物树脂为全芳族聚酯液晶聚合物，其熔点约为280℃，玻璃化转变温度约为200℃，热变形温度约为260℃。先将液晶聚合物树脂在170℃条件下干燥4h。环形缝隙的宽度为0.5mm，环形缝隙的长度为宽度的15倍，即为7.5mm。挤出时的加工温度为290℃。

步骤2中，第一拉伸比为1.5。

步骤3中，将预取向管状薄膜加热至250℃，第二拉伸比为1，吹胀比为3。

对实施例二至实施例八制备得到的液晶聚合物薄膜分别进行拉伸强度、拉伸模量和线膨胀系数测试，其测试结果如表1所示。

性能测试

1、拉伸特性

按照ISO-527-3标准，样品用裁刀裁成哑铃型，测定拉伸强度，和拉伸模量。作为测试设备，使用新三思公司制的C45.102型电子万能试验机。使用拉伸试验机以10mm/min的速度进行拉伸，求出试样断裂时的强度，以及拉伸断裂伸长率。

2、线性膨胀系数

按照ISO-11359-2标准，样品用裁刀裁成15mm×5mm长条形形状，采用拉伸模式测定样品线性膨胀系数。作为测试设备，使用PE(Perkin Elmer)公司的TMA4000型热机械分析仪。载荷是0.05N，以10mm/min的升温速率进行升温，求出试样在50～100℃温度区间的线性膨胀系数。

表1性能测试结果

从表1可知，本发明方法制备的液晶聚合物薄膜在MD和TD方向上的机械性能接近，且具有良好的尺寸稳定性。对比实施例三和实施例四可知，使用不同的吹胀比，随着吹胀比的增加，制备的液晶聚合物薄膜具有更好的机械性能和尺寸稳定性。

综上所述，本发明提供的一种用于5G通信的液晶聚合物薄膜及其制备方法，可以获得TD和MD方向上具有良好的机械性能以及尺寸稳定性优异的液晶聚合物薄膜。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。