液晶聚合物微針制造技術

本發明專利技術描述了熱致性液晶聚合物微針(100)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】液晶聚合物微針本專利技術涉及液晶聚合物微針，尤其涉及熱致性液晶聚合物微針。
技術實現思路
在一個方面，本專利技術提供一種裝置，所述裝置包括熱致性液晶聚合物微針。在另一方面，本專利技術提供一種裝置，所述裝置包括液晶聚合物微針陣列，其中使用2磅的力持續10秒時，所述微針的穿透深度為50到120微米。在另一方面，本專利技術提供一種裝置，所述裝置包括液晶聚合物微針陣列，其中使用3磅的力持續10秒時，所述微針的穿透深度為50到150微米。在又一方面，本專利技術提供一種裝置，所述裝置包括液晶聚合物微針陣列，其中使用3磅的力持續10秒時，所述微針的穿透效率為70%或更高。在另一個實施例中，本專利技術提供一種用于制造熱致性液晶聚合物微針和微針陣列的方法。附圖說明在附圖中:圖1是本專利技術裝置的橫截面側視圖。具體實施例方式本專利技術的模制工藝可以提供下列一個或多個優點:能夠通過在模制期間選擇性地控制熱致性液晶聚合物(“TLCP”)中的介晶基元流動取向排列和/或流動翻滾的程度來調整模制制品的宏觀特性；能夠可靠地復制所得模制制品中的制品模具腔體的形狀；能夠制備具有亞微米尺寸的制品特征件；能夠制備具有各向異性物理特性的細小制品特征件；和/或能夠制備具有平衡的介觀物理特性的細小制品特征件。在商業相關的TLCP中，介晶基元構成液晶聚合物的最基本的單元，所述單元誘導被稱為“向列型”排列的結構次序，其特征在于顯示出遠程取向次序但僅顯示出短程填充或位置次序的中間相單元。介晶基元沿著平均取向方向(或矢量)的取向排列被定義為“指向矢”，它可以通過分子各向異性因數(從現在起稱為“各向異性因數”)表征，所述分子各向異性因數的范圍是從0(對于介晶基元分子取向的隨機分布(S卩，各向同性))到1(對于理想分子取向排列)。如本文所用，術語“熔融TLCP”不僅指處于熔融狀態(即，其中其介晶基元可流動翻滾)的TLCP的全部，而且還指具有呈固體取向晶區(如，其中的介晶基元為流動取向排列)形式介晶單元且其余熔融TLCP(如呈一個或多個流體非晶區的形式)的TLCP。如本文所用，術語“流動取向排列”是指相對于流動方向，TLCP介晶基元所展現的各向異性因數在從至少約0.4到最多1.0、優選地從至少約0.5到最多但小于1.0、并且更優選地從約0.6到小于1.0的范圍內。根據本專利技術 ，由應用情況而定，當至少約30%到最多100%、35%到最多100%、40 %到最多100%、45%到最多100%、50%到最多100%、55%到最多100%、60%到最多100%、65% 到最多 100%、70% 到最多 100%、75% 到最多 100%、80% 到最多 100%、85% 到最多100%、90%到最多100%或95%到最多100%的填充每個模具室的TLCP介晶基元流動取向排列時，就認為填充所述模具室的熔融組合物中的相當大的一部分TLCP介晶基元流動取向排列。相應地，當整個微針中至少約30%到最多100%、35%到最多100%、40%到最多100%、45%到最多100%、50%到最多100%、55%到最多100%、60%到最多100%、65%到最多100%、70%到最多100%、75%到最多100%、80%到最多100%、85%到最多100%、90%到最多100%或95%到最多100%的TLCP介晶基元流動取向排列時，就認為裝置或模制制品的由每個模具室(例如每個微針)形成的部分具有相當大的一部分取向排列TLCP介晶基元。可能希望在整個微針中有最多約25%的TLCP介晶基元發生流動翻滾(SP，裝置或模制制品的相應部分的最多約25%的小尺寸為各向同性的)。對于其他應用，可以容許在每個微針中流動翻滾的TLCP介晶基元的量更高。對于其他應用，甚至可能希望微針中流動翻滾的TLCP介晶基元的最大量更低。TLCP介晶基元將在TLCP熔融的模制溫度下從流動取向排列狀態開始快速旋轉。因此，在填充微針模制室后，至少所述微針模制室中的熔融TLCP會迅速硬化，由此確保相當大量的流動取向排列的介晶基元在模制微針中保持流動取向排列。每個微針模具腔體的尺寸都可以影響所述腔體中熔融TLCP的冷卻速率。舉例來說，模具腔體的尺寸越小，冷卻速率就越快，因為有較少的熔融TLCP有待硬化。此外，如果模具由相對于較高導熱性的材料(例如(如)銅合金)具有較低導熱性的材料(例如(如)不銹鋼)制成，因為具有較低熱導率的模具材料將以較慢速率從熔融TLCP帶走熱量，所以較大或較笨重的模具設計將導致冷卻速率較慢。此冷卻速率將決定適量的TLCP介晶基元是否會保持流動取向排列，從而得到硬化模制制品所需的物理特性。流動取向排列的TLCP介晶基元可以存在于由每個腔體形成或至少由每個微針模制腔體形成的制品的整個模制元件中。或者，由每個微針模制腔體形成的模制元件的流動取向排列的TLCP介晶基元可以存在于包封熔融組合物的核心的外部區域或厚度(例如皮膚)中，與外部區域或厚度相比，所述熔融組合物含有非流動取向排列的TLCP介晶基元(例如，所述介晶基元主要或完全 是流動翻滾的或者以其他方式各向同性的)。流動取向排列的TLCP介晶基元的此類外部區域或厚度可以在三個可能的條件下形成:(I)當小尺寸太大以致于不允許在整個小尺寸上具有足夠高的流速時；(2)當只有外部部分的冷卻足夠快到使處于流動取向排列狀態的介晶基元硬化時；或(3)條件(I)和(2)兩者。當微針尺寸足夠小并且熔融TLCP的冷卻速率足夠快時，在整個微針上的熔融TLCP中的所有介晶基元都可以處于流動取向排列狀態，并且在熔融TLCP硬化時保持流動取向排列。有關制備根據本專利技術的微針的方法的詳細說明描述于美國臨時專利申請61/287，799 (2009年12月18日提交)中。以下示例性方法描述了與使用層合腔體工具構造進行TLCP微針陣列的注模有關的模制程序。所述方法通過使用配備有設計用于低等到中等壓縮的22mm往復式螺桿的克勞斯瑪菲注模機(Krauss-Maffei injection molding machine)(可得自肯塔基州佛羅倫薩的克勞斯瑪菲公司(Krauss-Maffei，Florence, KY))使純凈的TLCP材料(例如Vectra MT1300,可得自肯塔基州佛羅倫薩的泰科納工程聚合物公司(Ticona EngineeringPolymers, Inc, Florence, KY))的固體球粒塑化來開始。在接近聚合物的標稱熔融溫度(如，對于Vectra MT1300來說，< 480° F)的溫度下，將材料引入到螺桿的進料段中以確保所述材料經歷有限的熱暴露過程。當螺桿旋轉時，材料開始塑化并且移動到螺桿的壓縮區中，在所述壓縮區中，聚合物開始展現高剪切力，這些剪切力在高達520° F到540° F下開始軟化材料的熔融過程。當形成注射丸粒時，聚合物進入并通過螺桿的計量部分，在所述計量部分中，所述聚合物準備好進行注射(現處于560° FT)。材料也可以在注射到所關注的腔體中之前，另外引入到熱歧管(或熱流道)中。熱流道的液滴保持與螺桿的計量區處于相同的標稱溫度下。一旦形成材料丸粒并且聚合物與螺桿和圓筒組件處于熱平衡狀態，就準備好開始循環。保持TLCP所處的溫度使得在塑化工藝期間所得到的各向異性的量減少，并且本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丹尼爾·C·杜安，斯坦利·倫登，
申請(專利權)人：三M創新有限公司，
類型：
國別省市：