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3 수지의 종류 -7 액정

액정이란

액정이란

액정은 액체와 고체 (결정)의 중간 상태 또는 그러한 상태가되는 물질입니다.
현재는 액정 구조를 표현하는 것은 수지 이외에 발견되지 않습니다.
액정 분야는 발전 단계에있어 새로운 발견이나 발명이 계속되고 있습니다.

고체와 액체의 중간 상태는 액정과 유연성 결정합니다.
액정는 3 차원적인 위치에 규칙 성이 없기는하지만, 입자의 배향에 규칙 성이있는 상태로됩니다.
부드러운 점성 결정은 3 차원적인 위치에 규칙 성이 있지만, 입자의 배향에 규칙 성이없는 상태가됩니다.
부드러운 점성 결정의 대표적인 화합물로서, 사염화탄소Carbon Tetrachloride 및 시클로 헥산Cyclohexane 풀러렌 Fullerene이 있습니다.

규칙 성 고체 액정 유연성 결정 액체
3 차원적인 위치에 규칙 성 × ×
입자의 배향에 규칙 성 × ×

액정 고분자

액정 구조를 발현하는 수지를 액정 폴리머 또는 액정 폴리머 (Liquid Crystal Polymer 또는 Liquid Crystal Plastic, LCP)이라고합니다.
액정은 그 표현 형식에 따라 온도 전이 형 (서모 트로픽) 액정 (Thermotropic Liquid Crystal)과 농도 전이 형 (리오토로핏쿠) 액정 (Lyotropic Liquid Crystal)로 분류됩니다.

온도 전이 형 (서모 트로픽Thermotropic) 액정

서모 트로픽 액정은 융점과 투명 점 사이에서 “액정”로 바뀝니다.
용융 상태에서 분자의 직쇄이 규칙적으로 배열 된 액정 님 성질을 나타내고, 열가소성 수지로 정의됩니다.
현재 공업 적으로 사용되는 액정 수지는 대부분이 형태입니다.

농도 전환 형 (리오토로핏쿠Lyotropic) 액정

리오토로핏쿠 액정은 어떤 액체에 녹이면 완벽한 솔루션이 될 앞으로의 특정 농도 범위에서 “액정”로 바뀝니다.
용해라는 자극에 액정가 일종의 계면 활성제를 고농도로 물에 녹인 때 볼 수 있습니다.
친수성 부분과 소수성 부분이 각각 모이는 용액 전체 대형 구조물 있습니다.

액정에는 4 개의 계열의 바탕으로 많은 상 수 있습니다.

1) 0 차원 중심 질서 계

네마 틱 상
키랄 네마 틱 상
디스코 틱 네마 틱 상
콜레 스테 릭 상

(2) 1 차주기 구조계

스 멕칭 상 (약칭 Sm 상)
SmA · SmB · SmC과 다수있어, 더욱 새로운 발견이 계속되고 있습니다.
바나나 형 스 멕칭 상 (약칭 B 상)
B1 · B2 · B3와 다수있어, 더욱 새로운 발견이 계속되고 있습니다.

(3) 2 차원주기 구조 계

디스코 틱 컬럼 너 장관

(4) 3 차원주기 구조 계

큐빅 상
블루 상

*액정에는 다양한 상태가 존재하여 새로운 발견이 계속되고 있습니다.

액정의 역사

리오토로핏쿠 액정의 발견

루도루후 루트비히 카를 필 표범 (Rudolf Ludwig Karl Virchow 1821 년 10 월 13 일 - 1902 년 9 월 5 일)는 독일의 병리학 자 백혈병의 발견 자

루도루후 루트비히 카를 필 표범 (Rudolf Ludwig Karl Virchow 1821 년 10 월 13 일 – 1902 년 9 월 5 일)는 독일의 병리학 자 백혈병의 발견 자

1854 년 R. 휘루효가 생체의 신경 조직인 에린과 물을 접촉시켜, 리오토로핏쿠 액정을 발견했습니다.

서모 트로픽 액정의 발견

프리드리히 리하르트 라이닛차 (Friedrich Richard Reinitzer 1857 년 2 월 25 일 - 1927 년 2 월 16 일) 오스트리아의 식물 학자 · 화학자

프리드리히 리하르트 라이닛차 (Friedrich Richard Reinitzer 1857 년 2 월 25 일 – 1927 년 2 월 16 일) 오스트리아의 식물 학자 · 화학자

1888 년 F · 라이닛차은 프라하의 식물 생리 연구소에서 연구 중에 우연히 콜레스테롤과 벤조산의 에스테르 화합물 콜레 스테 릴 벤조 에이트가 2 번 해동하는 것을 알게되었습니다.
보통 고체는 결정을 가열하면 일정 온도 (융점)에서 액체입니다.
그런데 콜레스테롤 릴 벤조 에이트의 결정을 가열하면 145.5 ℃에서 백탁 한 액체가되고, 더 가열하면 178.5 ℃에서 투명한 액체가 된 것입니다.
즉, 그는 콜레 스테 릴 벤조 에이트에 2 개의 융점이 있다는 것을 발견했습니다.
이것을 궁금해 F · 라이닛차는 O 레만에 추가 조사를 의뢰했습니다.

오토 레만 (Otto Lehmann 1855 년 1 월 13 일 - 1922 년 6 월 17 일) 독일의 물리학 자

오토 레만 (Otto Lehmann 1855 년 1 월 13 일 – 1922 년 6 월 17 일) 독일의 물리학 자

레만은 당시의 최첨단 장비 인 가열 편광 현미경을 개발했습니다.
레만이 이상한 액체 콜레 스테 릴 벤조 에이트를 가열 편광 현미경으로 관찰 한 현상을 확인했습니다.
액체 상태의 콜레 스테 릴 벤조 에이트 본래는 고체의 결정이 가지는 빛을 두 방향으로 굴절시키는 복굴절의 성질이있는 것을 발견했습니다.
복굴절 이방성을 갖는 것, 즉 결정에만 발생 현상이라는 것은 당시부터 알려져있었습니다.
액체 상태인데 크리스탈 같은 성질을 갖는다 고 생각 “흐르는 크리스탈 대하여 ‘라는 논문을 쓰고 있습니다.
이를 계기로 다양한 재료가 분석되었습니다.

1911 년 프랑스의 샤를 빅토르 모건이 러빙에 의한 액정 배향을 발견했습니다.
1922 년 프랑스의 조르주 프리델 통해 “스메쿠티쿠 · 네마티쿠 · 콜레 스테 릭 ‘이라는 액정의 3 분류가 확립 액체와 결정의 중간 = 액체 결정하는 것으로,”LCD “라고 이름 붙여졌습니다.
1963 년 미국 RCA 사의 R 윌리엄스는 액정에 전압을 가하면 투명 액정이 불투명하게 변화하는 것을 발견했습니다.
1968 년 미국 RCA 사가 네마티쿠 액정 (실 모양의 액정)에 직류 및 저주파 전압을 가하면 투명였다 액정이 유백색으로 변하는 현상을 발견하고 “동적 산란 효과 ‘라고 명명하여 액정의 응용 의 길을 열었습니다.
1973 년 일본의 SHARP이 표시 체로서 동적 산란 형 액정 (DSM)를 실용화하고 세계 최초의 액정 표시 장치를 가진 계산기가 개발 된 액정 디스플레이 (LCD, Liquid Crystal Display)는 다양한 기기에 이용되고 있도록합니다.
1974 년 미국의 이스트만 코닥이 “자이다 ‘을 개발 런칭, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트의 내열성 향상을 노 렸습니다.
1979 년 일본의 스미토모 화학 공업 (현 스미토모 화학)가 “에코노루 (현 스미카 스파) ‘을 개발, 표면 실장 기술 (SMT)에 대응하여 내열성을 향상했습니다.
1984 년 미국의 세라니즈가 “벡 트라 ‘를 개발기구 부품에 대한 대응 범위를 넓혀했습니다.

액정 디스플레이 (Liquid crystal display, LCD) 용 액정 소재

액정에 의한 광 셔터

액정은 전압과 자력 등에 의해 쉽게 분자 운동, 빛의 통과 방법이 달라집니다.
이 성질을 이용하면 전기적으로 제어 가능한 광 셔터를 만들 수 있습니다.
그것이 트위스트 네마 틱 액정 (Twisted Nematic Liquid Crystal)입니다.
뒤틀린 성격을 갖춘 액정과 편광 필터를 조합 일반적으로 빛을 통과하지만, 전압을 가하면 비틀림이 없어 빛을 통하지 않고, 광 셔터의 역할을하는 것입니다.
이 방식으로 개발 된 디스플레이를 TN 방식이라고 그 개량형의 STN 액정이 한때 노트북에 많이 사용되었습니다.

전화에 응답하는 액정

네마티쿠 (nematic)라는 말은 ‘사상의’ ‘선충’을 뜻하는 ‘nemato- “에서 비롯됩니다.
실의 액정 분자에 많이 볼 수 亀の甲 늘어선 골격은 거기에 포함 된 전자가 비교적 자유롭게 움직일 성질을 가지고 있고, 특히 분자의 길이 방향으로 더 움직이기 쉬운 쿠되어 있습니다.
따라서 외부에서 전기장을 가하면이 전자가 양극에 가까운 측면에 치우쳐 분자의 길이 방향에 플러스, 마이너스의 분극이 발생합니다.
다음은 분자의 플러스 측이 전기장의 마이너스 분자의 마이너스 측이 전기장의 플러스 끌어 분자가 회전 전기장 방향입니다.
이것이 액정의 전기장에 의한 배향입니다.

전화에 응답하는 액정

액정은 액체의 유동성과 고체의 결정 성을 겸비하고 있습니다.
액정 분자는 액체의 분자처럼 자유롭게 움직일 수 있지만, 어느 방향은 고체 결정의 원자처럼 규칙적으로 배열하는 성질이 있습니다.
LCD에 사용되는 액정은 길쭉한 모양을하고 있습니다. 예를 들어, 5CB라고하는 네마티쿠 액정 분자는 다음 그림과 같이 벤젠 고리가 이어졌다 딱딱한 부분과 탄소가 직 쇄상으로 이어졌다 부드러운 부분으로 구조를하고 있습니다.

포지티브 형 액정

유전율 : 장축 방향으로 크게 장축에 수직 인 방향으로 작은
포지티브 형 액정은 TN 형이나 IPS 타입에 사용됩니다.

포지티브 형 액정

액정 분자는이 부드러운 부분이 있기 때문에 액체처럼 유동성을 가지며, 딱딱한 부분이 있기 때문에 규칙적으로 배열 할 수 있습니다.
액정에 전압을 걸면, 시아 노기 (-CN)에 따라 액정 분자 내에 양전하에 치우친 부분과 음전하에 치우친 부분이되어 분극합니다.
따라서 액정 분자는 전기장의 방향으로 규칙적으로 배열합니다. 전압을 걸어 않을 때는 규칙적으로 배열하지 않습니다.

네가티브 형 액정 분자

유전율 : 장축 방향으로 작고 장축에 수직 인 방향으로 큰
네가티브 형 액정은 VA 형에 사용됩니다.

네가티브 형 액정 분자

4 메 · 벤지리덴 · 4 부틸 아민 N- (4-Methoxybenzylidene)-(4-Butylaniline)(MBBA)

재료 융점 (℃) 투명 점 (℃)
MBBA 22 47
5CB 23 35
8CB 22 34

구조상의 성질

네마티쿠 액정 분자의 위치에 제한없이 자유롭게 움직일 수 있기 때문에, 외부로부터의 힘에 분자가 이동하여 쉽게 변형하고 한 번 변형하면 자력으로 복원되지 않습니다.
보통의 액체처럼 흐르는 것은 약간 점성 가지고 변형에 반대 정도입니다.
분자의 방향을 부분적으로 바꾸려고하면 원래대로 돌아 가려고하는 힘이 작용하고 저항합니다.
이것은 보통의 액체에서는 볼 수없는 현상으로, 게다가 그 저항은 세로 구부리고 옆 굽힘, 비틀림 등 변형의 방향에 따라 다릅니다.

이러한 특성을 사출 성형품에 사용하면 강인한 슈퍼 엔지니어 플라스틱을 만들 수 있습니다.

성형 후에 생기는 치밀한 결정 구조에 의해, 비 강화 상태에서도 필러 강화 된 엔지니어링 플라스틱을 웃도는 강성이 있습니다.
용융시에 나타내는 액정 성질에서 고분자 상호 얽혀가 없기 때문에 점도가 낮고, 성형시의 유동성이 우수합니다.
또한 성형 수축률과 선팽창 계수가 낮기 때문에 얇으 나 미세한 성형에 대응할 수 있습니다.
이와 같은 액정 액정 폴리머 (Liquid Crystal Polymer 또는 Liquid Crystal Plastic, LCP)이라고합니다.

엄밀하게는 파라 히드 록시 벤조산을 기본 구조로하여 호모 폴리머는 융점이 600 ℃와 열분해 온도를 초과 버리기 때문에 각종 성분과 선형 에스테르 결합시킨 방향족 폴리 에스테르 계 수지, 액정 폴리 에스테르 라고도합니다.
일반적으로 용융 중합 법에 의해 제조된다.
방향족 히드 록시 산의 히드록시기를 무수 초산 등에 의해 아세틸 화하고 가열하여 탈 초산 중축 합 반응을 일으키고 직쇄 구조를 만듭니다.
용융 중합 법으로 비교적 분자량이 낮은 중합체를 제조하고이를 고상 중합 법으로 더욱 중합시키는 방법도 있습니다.

내열성과 유동성의 양립을 모색하고 LCP는 구성 분자의 개선 검토가 진행되어, 이미 20 개 이상의 LCP가 더욱 발전하고 있습니다.

(유형 Ⅰ)  4,4- 디 히드 록시 페놀 및 테레프탈산 및 파라 히드 록시 벤조산과의 중축 합체

(유형 Ⅰ)  4,4- 디 히드 록시 페놀 및 테레프탈산 및 파라 히드 록시 벤조산과의 중축 합체

에코노루 · 스미토모 화학
자이다 · 아 모코

(유형 Ⅱ) 2,6- 히드 록시 나프 토산과 파라 하이드 록시 벤조산과의 중축 합체

(유형 Ⅱ) 2,6- 히드 록시 나프 토산과 파라 하이드 록시 벤조산과의 중축 합체

벡 트라 · 세라니즈

(유형 Ⅲ) 에틸렌 테레 프탈레이트와 파라 히드 록시 벤조산과의 중축 합체

(유형 Ⅲ) 에틸렌 테레 프탈레이트와 파라 히드 록시 벤조산과의 중축 합체

롯도란 · 유니 치카
노바큐레토 · 미쓰비시 화학

LCP의 물성 (대표 값)

단위 유형Ⅰ 유형Ⅱ 유형Ⅲ
비중 1.60-1.70 1.62 1.62
인장 강도 MPa 108 206 118
파단시 신장률 % 1.3 3 5
인장 탄성률 MPa 14014 9806
굴곡 강도 (23 ℃) MPa 137 152 137
굴곡 탄성률 (23 ℃) MPa 12152 8820 9310
충격 강도 (Izod / 6.4t 노치) J/m 163 431 392
경도 (로크웰) R66 R70
하중 굴곡 온도 (1.81MPa) 266-320 230-240 180-210
선팽창 계수 (MD 방향) x10-5/℃ 0.0093 0.1
유전율 103/106Hz 3.56/3.10 3.6/3.4
유전 정접 103/106Hz 0.0068/0.041 0.024/0.018
체적 고유 저항 Ω・cm 6×1016
내 아크 성 sec 186 137
연소성 mm V-0, 1.6 V-0, 0.8
산소 지수 % 42 35
성형 온도 350-400 300-330 275-290

 

수지 가열에 적합한 히터 안내입니다

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