LCP全稱LIQUID CRYSTAL POLYMER，中文名稱液晶聚合物。它是一種新型的高分子材料，在熔融態(tài)時呈現(xiàn)液晶性。LCP材料具有優(yōu)異的機械性能、尺寸穩(wěn)定性、光學性能、電性能、耐化學藥品性、阻燃性、耐熱性等，熱膨脹系數(shù)較低，成型加工性能良好。
LCP的聚合方法以熔融縮聚為主，全芳香族LCP多輔以固相縮聚以制得高分子量產(chǎn)品。通過改性可以在保留LCP原有優(yōu)良性能的基礎上，消除LCP強度取向性，大幅提高其機械性能。改性后的LCP其拉伸強度和彎曲模量超過其他各種熱塑性工程塑料。
南通海迪新材料有限公司成立于2010年，專注于LCP（液晶高分子）樹脂材料研發(fā)制造并于2018年實現(xiàn)量產(chǎn)，是國內(nèi)為數(shù)不多的具備LCP自主知識產(chǎn)權量產(chǎn)能力的廠商之一 。目前海迪已具備LCP樹脂年產(chǎn)能2000噸,改性產(chǎn)能3000噸。
海迪LCP技術以自主研發(fā)為主，外部技術支持為輔，在研發(fā)過程中得到原海迪化工的日本合資方對產(chǎn)品性能驗證及改進方面的幫助，除了常規(guī)的LCP樹脂和改性產(chǎn)品，還開發(fā)了低介電常數(shù)、低介電損耗的LCP，目前正在進行LCP膜樹脂和膜材料的研制與開發(fā)。
海迪LCP樹脂有四個產(chǎn)品規(guī)格，按其耐溫性能依次為T3300、T3400、T3500和T3700，其中T3300、T3400、T3500已為市場廣泛認可；公司研發(fā)的T3700，具有超高的耐熱性，抗打破了國外對高耐熱性LCP的壟斷，填補了國內(nèi)高耐熱性LCP純樹脂合成的空白。
通過料倉和稱重裝置將LCP樹脂、玻纖、礦粉等原料進行配比，然后用雙螺桿擠出機進行混煉擠出，然后冷卻、切料機切料、除塵器除塵，加輔以其它添加劑進行混合，得LCP改性粒子成品。
通過料倉和稱重裝置將LCP樹脂加入螺桿機，進行擠出，然后使用吹膜設備進行制膜和輥壓，得薄膜中間品，然后利用特殊設備進行熱處理，再收卷，得LCP薄膜成品。
隨著國內(nèi)5G通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，和國家整體核心技術產(chǎn)品進口替代的趨勢下。海迪進入了跨越式發(fā)展，為了滿足樹脂產(chǎn)能擴增和膜材料生產(chǎn)需求，海迪計劃未來三年分二期共投資8億元進行產(chǎn)能建設。其中，一期用地50畝，投資4.25億元人民幣，其中設備投資3.1億元。預期2020年10月動工建設，將建成5條樹脂聚合生產(chǎn)線及5條改性生產(chǎn)線、以及1條膜材料生產(chǎn)線。建成從樹脂聚合到復合改性的完整技術與生產(chǎn)體系。
LCP 傳統(tǒng)應用領域較為廣泛，據(jù)了解，2019年，全球LCP需求達4.5萬噸，僅中國就占2.5萬噸。LCP 作為工程塑料可用于手機、電腦等電子設備中的連接器，汽車的大燈殼體，高溫烤盤和蛋糕模具；作為纖維可以用于宇宙飛船的安全氣囊、輪胎的增強材料、防割手套以及光纖；制成合金可以用于耐腐蝕的化工泵、汽車剎車片以及高端音響拾音器等。
5G通訊的快速普及，不僅基站建設及終端應用穩(wěn)步增長，與之相關的材料產(chǎn)業(yè)鏈也迎來了新的增長機遇，作為擁有“超級工程塑料”之美譽的LCP材料，可以說是5G時代最火的材料之一。
5G傳輸速度大幅提升，為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃孕枰嵘咚龠B接器的性能，從而增加了對低介電低損耗的連接器材料的需求。LCP材料具有極低的吸水性、更好的介電穩(wěn)定性、超低翹曲、高流動性、尺寸穩(wěn)定性，適合應用在5G高速連接器。
振子是天線內(nèi)部最為重要的功能性部件，出于減重降本的目的，塑料振子受到關注。塑料振子已經(jīng)導入量產(chǎn)的是LDS工藝，采用的是LDS-LCP材料。LCP材料具有極低的介電損耗、良好的耐熱耐燃性，以及極低的熱膨脹系數(shù)，在5G高頻段競爭優(yōu)勢明顯。
5G時代對高頻傳輸絕緣材料的要求非常高，要保證信號在傳輸過程中的損失降至最小， LCP材料突出的高頻介電性、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性，是非常理想的5G高頻高速電路板基材。僅考慮基站天線市場，預計到2022年高頻印刷電路板基材市場規(guī)模將達到 76 億美元，LCP基材的電路板還可應用于5G關聯(lián)通訊、筆記本電腦、智能穿戴、汽車毫米波雷達、遠程醫(yī)療、高清無線視頻實時傳播等領域。
由于 5G 高速、高頻等特點，為保證可靠性、減少信號在傳輸過程中的損耗，5G 通信對天線材料的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因子等指標有更高要求。目前 4G 時代手機天線所用的柔性電路板（FPC）基材主要是聚酰亞胺（PI），這是綜合考慮了 PI 其優(yōu)良的機械強度、彎折性能、持續(xù)穩(wěn)定性、耐熱性、絕緣特性等優(yōu)點。
但是，由于 PI 基材吸水率太大，介電常數(shù)（Dk）和介質(zhì)損耗因子（Df）也較大，尤其對工作頻率超過 10GHz 的產(chǎn)品影響顯著，因此很難滿足 5G 時代對天線材料的要求。
LCP則可大幅減少高頻傳輸?shù)膿p耗。下圖是LCP 與PI、MPI的性能對比：
LCP 從樹脂材料到最后的手機天線模組應用需經(jīng)過如下步驟：
LCP 樹脂經(jīng)過加工后得到 LCP 薄膜，LCP 薄膜經(jīng)過 FCCL 制造商覆銅后得到FCCL，軟板企業(yè)再將 FCCL 加工成 FPC，最后通過模組企業(yè)進行整合后出售給終端手機制造商。
天線用 LCP 薄膜市場空間有望達到 250 億元，可用于手機、穿戴、基站、智能家居、無人駕駛等等。在手機的應用上，根據(jù) Counterpoint 數(shù)據(jù),2019 年全球智能手機總出貨量為 14.86 億臺。以此為基數(shù)測算可得手機天線用 LCP 薄膜市場空間有望超過100 億元。
目前國外廠商在LCP 材料的技術壟斷程度較高，聚合工藝作為發(fā)達國家化學與材料工業(yè)的核心技術，不同于一般的化學合成工藝，技術含量高，難度大，一直被嚴格保密。我國的LCP合成與制造起步較晚，很多高校和企業(yè)經(jīng)過十多年艱苦努力，目前已取得了突破。目前國外廠商仍控制著約90%的國際和國內(nèi)市場，但近年來國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)進步較快，已實現(xiàn)LCP聚合技術零的突破，市場占有率也正逐步提高。
經(jīng)過國內(nèi)的幾家翹楚企業(yè)的積極布局，在LCP改性粒子產(chǎn)品上取得了長足的進步，而LCP膜材料生產(chǎn)難度更高，特別是制膜技術，在國際上成熟廠商僅有日本的兩家企業(yè)，在應用上目前無可替代。在風云變幻，瞬息萬變的國際政治背景和經(jīng)濟形勢下，國內(nèi)通訊企業(yè)正翹首以盼國內(nèi)廠商能早日研制成功，實現(xiàn)進口替代，以保障其5G建設的需要和相關供應鏈的安全。
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黃岳松
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原文始發(fā)于微信公眾號（5G材料論壇）：南通海迪LCP材料在5G通訊領域的應用、市場、工藝全解析
