專利名稱：具有基于多異氰酸酯和異氰酸酯官能預(yù)聚物以及具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化 ...的制作方法
具有基于多異氰酸酯和異氰酸酯官能預(yù)聚物以及具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物的混合物的聚合物元件
的機(jī)電換能器本發(fā)明涉及機(jī)電換能器，特別是機(jī)電傳感器、執(zhí)行器和/或發(fā)電機(jī)，其包含能由包含多異氰酸酯和多異氰酸酯預(yù)聚物以及具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物的反應(yīng)混合物得到的聚合物元件。本發(fā)明另外涉及制備該機(jī)電換能器的方法和該聚合物元件作為執(zhí)行器、傳感器和/或發(fā)電機(jī)的用途。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包含根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電換能器的電子和/或電氣設(shè)備，和根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電換能器在電子和/或電氣設(shè)備中的用途。機(jī)電換能器將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能并且反過(guò)來(lái)。機(jī)電換能器因此可以用作傳感器、 執(zhí)行器和/或發(fā)電機(jī)。這種換能器的基本結(jié)構(gòu)基于涂覆在電極兩側(cè)的電活性聚合物層。電活性聚合物被理解為是取決于施加在上面的電壓改變其體積和/或其形狀和/或能夠通過(guò)體積和/或形狀變化產(chǎn)生電壓的聚合物。WO 01/06575 Al公開了例如硅酮彈性體、丙烯酸類彈性體、聚氨酯、熱塑性彈性體、包含聚四氟乙烯的共聚物、含氟彈性體以及包含硅酮和丙烯酸基團(tuán)的聚合物可以表現(xiàn)出這種機(jī)電性能。未公開的歐洲專利申請(qǐng)EP08013648. 4公開了由多異氰酸酯和/或多異氰酸酯預(yù)聚物和二氨基官能化合物制備的機(jī)電換能器。未公開的歐洲專利申請(qǐng)EP08018936. 8公開了由至少一種聚氨酯于有機(jī)溶劑中的溶液制備的機(jī)電換能器。由于高的有機(jī)溶劑含量，因此這些體系具有這樣的缺點(diǎn)例如為了保護(hù)工人和避免火源，必須遵守各種對(duì)勞動(dòng)保護(hù)的要求，因此僅有受限的涂覆可能性。還出于生態(tài)原因，希望沒(méi)有大量有機(jī)溶劑的體系。此外，用于機(jī)電換能器的常規(guī)聚合物通常具有不利的性能，這些可能不利地影響機(jī)電換能器的功能性。這些包括差的機(jī)械和其它性能，特別是不利的伸長(zhǎng)性能，差的絕緣作用，特別是低的擊穿場(chǎng)強(qiáng)和高導(dǎo)電性，差的加工性能以及高材料成本。特別地，使用在機(jī)電換能器中常規(guī)使用的聚合物例如硅酮，不可能在一種材料中實(shí)現(xiàn)希望的性能特征的組合。 即使在EP08013648. 4和EP08018936. 8中用于制備換能器的聚氨酯也表現(xiàn)出不太好的機(jī)械性能，因?yàn)榫郯滨ナ蔷哂兄辨溇酆衔镦湹哪切?，這特別導(dǎo)致不太好的彈性性能。因此，本發(fā)明的目的是提供表現(xiàn)出改進(jìn)性能并且克服已知的機(jī)電換能器的缺點(diǎn)的機(jī)電換能器。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)這樣的機(jī)電換能器實(shí)現(xiàn)了該目的，所述機(jī)電換能器包含能由包含多異氰酸酯和多異氰酸酯預(yù)聚物以及具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物，特別是含羥基的聚合物的反應(yīng)混合物得到的聚合物元件。術(shù)語(yǔ)“多異氰酸酯”和“多異氰酸酯預(yù)聚物”的定義和之間的區(qū)別在下文給出。在每一情形中其是包含至少兩個(gè)游離異氰酸酯基團(tuán)的化合物。本發(fā)明因此提供一種包含至少兩個(gè)電極和至少一個(gè)電活性聚合物元件的機(jī)電換能器，其中所述聚合物元件布置在兩個(gè)電極之間并且特別地與至少一個(gè)電極接觸，并且其中根據(jù)本發(fā)明，所述聚合物元件能由包含以下組分的反應(yīng)混合物，例如成膜反應(yīng)混合物得到
Α)多異氰酸酯
B)多異氰酸酯預(yù)聚物
C)具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物。根據(jù)本發(fā)明，適合作為多異氰酸酯和組分A)的是例如1，4-亞丁基二異氰酸酯、 1，6-六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、2，2，4-和/或2，4，4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、異構(gòu)的雙-(4，4’ -異氰酸根合環(huán)己基)甲烷或其的任何所希望的異構(gòu)體含量的混合物、1，4-亞環(huán)己基二異氰酸酯、4-異氰酸根合甲基-1，8-辛烷二異氰酸酯(壬烷三異氰酸酯)、1，4-苯二異氰酸酯、2，4-和/或2，6-甲苯二異氰酸酯、 1，5-萘二異氰酸酯、2，2’ -和/或2，4’ -和/或4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯、1，3-和/或 1，4-雙-(2-異氰酸根合-丙-2-基)-苯(TMXDI)、1，3-雙(異氰酸根合甲基)苯(XDI)、 包含具有1 一 8個(gè)碳原子的烷基的2，6- 二異氰酸根合己酸烷基酯(賴氨酸二異氰酸酯)。 組分A的合適的結(jié)構(gòu)單元還有基于提及的二異氰酸酯并且包含脲二酮(Uretdion-)、異氰脲酸酯、縮二脲、亞氨基Pt; 二嗪二酮或喊二嗪三酮結(jié)構(gòu)的化合物。可以用作組分B)的多異氰酸酯預(yù)聚物可以通過(guò)一種或多種二異氰酸酯與一種或多種羥基官能，特別是聚合物多元醇，任選地加入催化劑以及輔助物質(zhì)和添加劑反應(yīng)獲得。 此外，例如具有伯和/或仲氨基的用于增鏈的組分(NH2-和/或NH-官能的組分)可以另外用于形成多異氰酸酯預(yù)聚物。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，組分C)原則上可以是具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物。例如，組分C)可以是具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的多元醇。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，與組分A)、B)和C)相關(guān)的術(shù)語(yǔ)“ein”和“eine”不作為數(shù)字而作為不定冠詞使用。由根據(jù)本發(fā)明的組分制備的聚合物元件具有好的機(jī)械強(qiáng)度和高彈性。此外，聚合物元件另外具有好的電性能例如擊穿場(chǎng)強(qiáng)和介電常數(shù)，并且因此可以有利地用于機(jī)電換能
ο當(dāng)機(jī)械負(fù)荷施加在該換能器上時(shí)，換能器例如沿著其的厚度變形并且可以在電極檢測(cè)到強(qiáng)的電信號(hào)。機(jī)械能由此轉(zhuǎn)化成電能。因此，根據(jù)本發(fā)明的換能器可以用作發(fā)電機(jī)和傳感器。另一方面，使用相反的效應(yīng)，即是說(shuō)電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，根據(jù)本發(fā)明的換能器同樣可用作執(zhí)行器。在根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電換能器的一個(gè)實(shí)施方案中，反應(yīng)混合物中的組分A)可以是具有> 2的官能度并且具有脲二酮、異氰脲酸酯、縮二脲、亞氨基睡二嗪二酮或喊丨二嗪三酮結(jié)構(gòu)或它們的混合物的二異氰酸酯-基多異氰酸酯，特別優(yōu)選具有異氰脲酸酯結(jié)構(gòu)的那些。在根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電換能器的一個(gè)實(shí)施方案中，組分A)可以是具有2 — 4的平均 NCO官能度并且僅有脂族或脂環(huán)族連接的異氰酸酯基團(tuán)的多異氰酸酯或多異氰酸酯混合物。優(yōu)選具有脲二酮、異氰脲酸酯、縮二脲、亞氨基It丨二嗪二酮或ITi二嗪三酮結(jié)構(gòu)和它們的混合物，并且具有2 — 4，優(yōu)選2 — 2. 6并且特別優(yōu)選2 — 2. 4的混合物平均NCO官能度的上述類型的多異氰酸酯或多異氰酸酯混合物。作為組分A)，可以特別優(yōu)選使用基于六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯或異構(gòu)的雙_(4，4’ -異氰酸根合環(huán)己基)甲烷以及上述二異氰酸酯的混合物的多異氰酸酯。作為組分B)的多異氰酸酯預(yù)聚物可以優(yōu)選能由聚合物多元醇和脂族二異氰酸酯反應(yīng)獲得?；诰郾甲鳛槎嘣己土鶃喖谆惽杷狨プ鳛橹宥惽杷狨サ亩喈惽杷狨ヮA(yù)聚物優(yōu)選作為組分B)。根據(jù)本發(fā)明，用于反應(yīng)成多異氰酸酯預(yù)聚物B)的羥基官能聚合物多元醇也可以是例如聚酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚氨酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯聚丙烯酸酯多元醇、聚氨酯聚丙烯酸酯多元醇、聚氨酯聚酯多元醇、聚氨酯聚醚多元醇、聚氨酯聚碳酸酯多元醇和/或聚酯聚碳酸酯多元醇。這些可以單獨(dú)或者以彼此的任意混合物用于制備多異氰酸酯預(yù)聚物。用于制備多異氰酸酯預(yù)聚物B)的合適的聚酯多元醇可以是二醇以及任選的三醇和四醇和二羧酸以及任選的三羧酸和四羧酸或者羥基羧酸或內(nèi)酯的縮聚物。也可以使用相應(yīng)的多元羧酸酐或相應(yīng)的低級(jí)醇的多元羧酸酯代替游離多元羧酸用于制備聚酯。合適的二醇的例子是乙二醇、丁二醇、二甘醇、三甘醇、聚亞烷基二醇例如聚乙二醇，以及1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇和異構(gòu)體、新戊二醇或羥基新戊酸新戊二醇酯或它們的混合物，優(yōu)選1，6-己二醇和異構(gòu)體、1，4- 丁二醇、 新戊二醇和羥基新戊酸新戊二醇酯。另外，還可以使用多元醇例如三羥甲基丙烷、甘油、赤蘚醇、季戊四醇、三羥甲基苯或異氰脲酸三羥基乙酯，或它們的混合物。作為二羧酸，可以使用鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、環(huán)己烷二羧酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、戊二酸、四氯鄰苯二甲酸、馬來(lái)酸、 富馬酸、衣康酸、丙二酸、辛二酸、2-甲基琥珀酸、3，3- 二乙基戊二酸和/或2，2- 二甲基琥珀酸。也可以使用相應(yīng)的酐作為酸源。只要待酯化的多元醇的平均官能度為> 2，則也可以另外伴隨使用單羧酸，例如苯甲酸和庚酸。優(yōu)選的酸是上述類型的脂族或芳族酸。特別優(yōu)選己二酸、間苯二甲酸和鄰苯二甲酸。在具有端羥基的聚酯多元醇的制備中可以伴隨使用作為反應(yīng)物的羥基羧酸是例如羥基己酸、羥基丁酸、羥基癸酸或羥基硬脂酸或它們的混合物。合適的內(nèi)酯是己內(nèi)酯、丁內(nèi)酯或其的同系物或混合物。優(yōu)選己內(nèi)酯。含羥基的聚碳酸酯，例如聚碳酸酯多元醇，優(yōu)選聚碳酸酯二醇同樣可以用于制備多異氰酸酯預(yù)聚物B)。例如，這些可以具有400 g/mol - 8000 g/mol，優(yōu)選600 g/mol -3000 g/mol的數(shù)均分子量Mn。它們可通過(guò)碳酸衍生物例如碳酸二苯酯、碳酸二甲酯或光氣與多元醇，優(yōu)選二醇反應(yīng)獲得。適用于該目的的二醇的例子是乙二醇、1，2-和1，3-丙二醇、1，3-和1，4_ 丁二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、新戊二醇、1，4-雙羥基甲基環(huán)己烷、2-甲基-1，3-丙二醇、 2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇、聚丁二醇、雙酚A或者以及內(nèi)
6酯改性的上述類型的二醇，或它們的混合物。二醇組分優(yōu)選包含40重量％ - 100重量％己二醇，優(yōu)選1，6-己二醇，和/或己二醇衍生物。這些己二醇衍生物基于己二醇并且除了端OH基外還可以包含酯基或醚基。這些衍生物可例如通過(guò)己二醇與過(guò)量己內(nèi)酯反應(yīng)或者通過(guò)己二醇本身醚化得到二或三己二醇獲得。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，這些和其它組分的量以已知的方式選擇，使得總量不超過(guò)100 重量％，特別地總量為100重量％。含羥基的聚碳酸酯，特別是聚碳酸酯多元醇優(yōu)選為直鏈結(jié)構(gòu)。聚醚多元醇同樣可用于制備多異氰酸酯預(yù)聚物B)。合適的例如有可借助于陽(yáng)離子開環(huán)通過(guò)四氫呋喃聚合得到的聚四亞甲基二醇聚醚。同樣合適的聚醚多元醇可以是氧化苯乙烯、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷和/或表氯醇與二或更高官能起始物分子的加成產(chǎn)物。作為合適的起始物分子，可以使用例如水、丁基二甘醇、甘油、二甘醇、三羥甲基丙烷、丙二醇、山梨醇、乙二胺、三乙醇胺或1，4-丁二醇，或它們的混合物。用于制備多異氰酸酯預(yù)聚物B)的優(yōu)選組分是聚丙二醇、聚四亞甲基二醇聚醚和聚碳酸酯多元醇或它們的混合物，特別優(yōu)選聚丙二醇?？梢允褂镁哂?00 g/mol - 8000 g/mol，優(yōu)選 400 g/mol - 6000 g/mol 并且特別優(yōu)選600 g/mol - 3000 g/mol的數(shù)均分子量Mn的聚合物多元醇。它們優(yōu)選具有1. 5 一 6，特別優(yōu)選1. 8 - 3，最特別優(yōu)選1. 9 一 2. 1的OH官能度。除了提及的聚合物多元醇，短鏈多元醇也可用于制備多異氰酸酯預(yù)聚物B)。例如，可以使用乙二醇、二甘醇、三甘醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、 環(huán)己二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、1，6-己二醇、新戊二醇、氫醌二羥乙基醚、雙酚A (2，2-雙 (4-羥基苯基)丙烷)、氫化雙酚A(2，2-雙(4-羥基環(huán)己基)丙烷)、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、甘油或季戊四醇，或它們的混合物。同樣合適的是所述分子量范圍的酯二醇，例如α-羥基丁基-ε-羥基己酸酯、 ω-羥基己基-Y-羥基丁酸酯、己二酸(β-羥基乙基)酯或?qū)Ρ蕉姿犭p(β-羥基乙基) 酯。此外，單官能含異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物也可用于制備多異氰酸酯預(yù)聚物 B)。這類單官能化合物的例子是乙醇、正丁醇、乙二醇單丁醚、二甘醇單甲醚、二甘醇單丁醚、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、三丙二醇單甲醚、二丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、二丙二醇單丁醚、三丙二醇單丁醚、2-乙基己醇、1-辛醇、1-十二烷醇或1-十六烷醇，或它們的混合物。為了制備多異氰酸酯預(yù)聚物B)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中可以2 1 — 20 1，例如8:1的異氰酸酯基團(tuán)/羥基的比例(NC0/0H比例)使二異氰酸酯與多元醇反應(yīng)?？梢杂纱诵纬砂被姿狨ズ?或脲基甲酸酯結(jié)構(gòu)。隨后可以蒸出未反應(yīng)的多異氰酸酯的份額。例如薄層蒸餾可用于該目的，得到殘余單體低的具有例如< 1重量％，優(yōu)選< 0.5重量％，特別優(yōu)選彡0. 1重量％的殘余單體含量的產(chǎn)品。反應(yīng)溫度可以為20°C — 120°C，優(yōu)選60°C — 100°C。在制備期間可以任選加入穩(wěn)定劑，例如苯甲酰氯、間苯二酰氯、磷酸二丁酯、3-氯丙酸或甲苯磺酸甲酯。此外，在多異氰酸酯預(yù)聚物B)的制備中可以另外使用NH2-和/或NH-官能組分用于增鏈。
根據(jù)本發(fā)明適合于增鏈的組分是有機(jī)二胺或多元胺。例如，可以使用乙二胺、 1，2" 二氨基丙烷、1，3- 二氨基丙烷、1，4- 二氨基丁烷、1，6- 二氨基己烷、異佛爾酮二胺、 2，2，4-和2，4，4-三甲基六亞甲基二胺的異構(gòu)體混合物、2-甲基五亞甲基二胺、二亞乙基三胺、二氨基二環(huán)己基甲烷或二甲基亞乙基二胺，或它們的混合物。另外，除了伯氨基外還包含仲氨基，或者除了氨基(伯或仲)外還包含OH基的化合物也可用于制備多異氰酸酯預(yù)聚物B)。其例子是伯/仲胺，例如二乙醇胺、3-氨基-1-甲基氨基丙烷、3-氨基-1-乙基氨基丙烷、3-氨基-1-環(huán)己基氨基丙烷、3-氨基-1-甲基氨基丁烷，鏈烷醇醇例如N-氨基乙基乙醇胺、乙醇胺、3-氨基丙醇、新戊醇胺。為了鏈終止，常規(guī)使用具有對(duì)異氰酸酯呈反應(yīng)性的基團(tuán)的胺，例如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、辛胺、月桂胺、硬脂胺、異壬基氧基丙胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、N-甲基氨基丙胺、二乙基(甲基) 氨基丙胺、嗎啉、哌啶，或其的合適取代衍生物，二伯胺和單羧酸的酰胺-胺，二伯胺的單酮肟，伯/叔胺例如N，N- 二甲基氨基丙胺。根據(jù)本發(fā)明用作組分B)的多異氰酸酯預(yù)聚物或其混合物可以優(yōu)選具有1. 8 — 5， 特別優(yōu)選2 — 3. 5并且最特別優(yōu)選2 — 2. 5的平均NCO官能團(tuán)。根據(jù)本發(fā)明，可以優(yōu)選首先使組分A)和B)彼此混合，并且然后可以使A)和B)的混合物與C)反應(yīng)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，組分C)可以是具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的多元胺或多元醇。聚合物多元醇可以優(yōu)選用作組分C)。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步優(yōu)選組分C)是具有 2 - 4個(gè)羥基的聚合物，最特別優(yōu)選具有2 - 3個(gè)羥基的聚丙二醇。根據(jù)本發(fā)明，可以使用羥基官能，特別是聚合物多元醇例如聚醚多元醇作為組分 C)。合適的有例如可借助于陽(yáng)離子開環(huán)通過(guò)四氫呋喃聚合得到的聚四亞甲基二醇聚醚。同樣合適的聚醚多元醇可以是氧化苯乙烯、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷和/或表氯醇與二或多官能起始物分子的加成產(chǎn)物?？梢允褂玫暮线m的起始物分子是例如水、丁基二甘醇、甘油、二甘醇、三羥甲基丙烷、丙二醇、山梨醇、乙二胺、三乙醇胺或1，4-丁二醇，或它們的混合物。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選得自C)的聚合物多元醇具有特別窄的分子量分布，即1. 0 — 1. 5 的多分散度(PD = Mw/Mn)，和/或大于1. 9的OH官能度。優(yōu)選地，提及的聚醚多元醇具有 1.0-1.5的多分散度和大于1. 9，特別優(yōu)選大于或等于1. 95的OH官能度。這類聚醚多元醇可以本身已知的方式通過(guò)合適的起始物分子烷氧基化，特別地使用雙金屬氰化物催化劑(DMC催化)制備。該方法例如描述于專利說(shuō)明書US 5，158，922和專利申請(qǐng)文件EP 0 654 302 Al。根據(jù)本發(fā)明的用于聚合物元件的反應(yīng)混合物可以通過(guò)混合A)、B)和C)獲得。異氰酸酯反應(yīng)性羥基與游離異氰酸酯基團(tuán)的比例優(yōu)選為1:1. 5 — 1. 5:1，特別優(yōu)選1:1. 02 -1:0. 95。優(yōu)選地，組分A)、B)或C)的至少一種具有彡2. 0，優(yōu)選彡2. 5，優(yōu)選彡3. 0的官能度，以將支化或交聯(lián)引入聚合物元件。官能度在組分A和B的情形中是指每分子的NCO基團(tuán)的平均數(shù)，或者在組分C的情形中是指每分子的OH基的平均數(shù)。該支化或交聯(lián)產(chǎn)生更好的機(jī)械性能和更好的彈性性能，特別是還有更好的伸長(zhǎng)性能，用于作為機(jī)電換能器的預(yù)期應(yīng)用。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，聚合物元件可以是聚合物層，特別是聚合物膜、聚合物箔或聚合物涂料。例如，聚合物層可以具有0. 1 μπι - 1500 口111，例如1 μπι — 500 μπι，特別為 5 μ m - 200 μ m，優(yōu)選 10 μ m — 100 μπι 的層厚。根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件可以有利地具有好的機(jī)械強(qiáng)度和高彈性。特別地，根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件可以具有彡0.2 MPa，特別為0.4 MPa - 50 MPa的最大應(yīng)力，和彡 250%，特別為彡350%的最大伸長(zhǎng)率。另外，在100% — 200%(根據(jù)DIN 53504測(cè)量)的使用伸長(zhǎng)率范圍中，根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件可以具有0. 1 MPa - 1 MPa，例如0. 1 MPa -0.8 MPa，特別為0. 1 MPa - 0. 3 MPa的應(yīng)力。此外，在100%伸長(zhǎng)率(根據(jù)DIN EN 150 672 1-1 測(cè)量)下，根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件可以具有0. 1 MPa - 10 MPa，例如0.2 MPa - 5 MPa的彈性模量。此外，根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件可以有利地具有好的電性能；這些可以根據(jù)ASTM D 149測(cè)量擊穿場(chǎng)強(qiáng)并且根據(jù)ASTM D 150測(cè)量介電常數(shù)。本發(fā)明進(jìn)一步提供制備根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電換能器的方法，其中 -制備至少兩個(gè)電極，和
-通過(guò)包含以下組分的反應(yīng)混合物反應(yīng)制備聚合物元件
A)多異氰酸酯
B)多異氰酸酯預(yù)聚物，和
C)具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物， 禾口
-將聚合物元件布置在兩個(gè)電極之間。特別地，聚合物元件可以布置在兩個(gè)電極之間以使得聚合物元件與至少一個(gè)電極接觸。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的范圍內(nèi)，可以將電活性聚合物元件布置在兩個(gè)電極之間以使得電極在聚合物元件的相對(duì)置的側(cè)面與聚合物元件鄰接。例如，可以將聚合物元件兩側(cè)涂以電極。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選實(shí)施方案的范圍內(nèi)，可以通過(guò)反應(yīng)混合物施加到至少一個(gè)電極并且使反應(yīng)混合物反應(yīng)制備聚合物元件。反應(yīng)混合物可以例如通過(guò)刀涂、涂覆、傾倒、旋涂、噴涂或擠出施加。在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以在單獨(dú)步驟中制備電極和聚合物元件并且隨后將它們組合到一起。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的范圍內(nèi)，將反應(yīng)混合物干燥和/或回火。干燥可以在0°C — 200°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行例如0. 1分鐘至48小時(shí)，特別為6小時(shí)一 18小時(shí)?；鼗鹂梢岳缭?0°C — 250°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行例如0. 1分鐘至24小時(shí)。在根據(jù)本發(fā)明的方法的擴(kuò)展方案中，使用的來(lái)自A)的異氰酸酯基團(tuán)與來(lái)自B)的異氰酸酯基團(tuán)的當(dāng)量比可以為彡1:10至彡10:1，特別優(yōu)選彡1:5至彡5:1并且最特別優(yōu)選> 1:3至< 3:1。伴隨著反應(yīng)混合物的該選擇比例，用其制備的聚合物元件可以具有特別有利的機(jī)械和電性能。在23°C下，直到實(shí)現(xiàn)A)、B)和C)的混合物很大程度交聯(lián)和固化的速率可以通常為1秒至300分鐘，優(yōu)選1分鐘一 20分鐘，特別優(yōu)選1分鐘一 10分鐘?？梢越柚诖呋瘎┘涌旃袒?。在優(yōu)選實(shí)施方案中，> 50 mol%的用于固化組分A)和B)的異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)是聚醚多元醇。在本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選實(shí)施方案的范圍內(nèi)，組分A)和B)僅由聚醚多元醇固化，并且最特別優(yōu)選僅由聚丙二醇固化?；贏)、B)、C)和任選另外組分的最終反應(yīng)混合物，優(yōu)選的重量份為 1 - 30重量份A)，優(yōu)選4 一 20重量份，
1 - 50重量份B)，優(yōu)選25 - 40重量份，
10 - 70重量份C)，優(yōu)選30 - 65重量份，以及任選的
0 - 50重量份另外的輔助物質(zhì)、添加料或添加劑，優(yōu)選0 — 20重量份。在每一情形中， 上述份數(shù)使得所有重量份的總和為100。包含組分A)、B)和C)的反應(yīng)混合物一方面可以直接施加到電極并且可以在其上固化。另一方面，可以首先由反應(yīng)混合物制備膜或箔，該膜或箔任選地完全固化并且然后與電極組合。在此情況下，可以使用粘合劑，或者可以利用反應(yīng)混合物本身的粘性。根據(jù)本發(fā)明的成膜反應(yīng)混合物可以通過(guò)本身已知的任何施加方法施加；可以提及例如刀涂、涂覆、傾倒、旋涂、噴涂或擠出。除了組分A)、B)和C)外，反應(yīng)混合物可以另外還包含輔助物質(zhì)和添加劑。這類輔助物質(zhì)和添加劑的例子是交聯(lián)劑、增稠劑、助溶劑、觸變劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、乳化劑、表面活性劑、粘合劑、增塑劑、疏水劑、顏料、填料和流動(dòng)改進(jìn)劑。除了組分A)、B)和C)外，反應(yīng)混合物可以另外還包含填料。填料可以例如調(diào)節(jié)聚合物元件的介電常數(shù)。反應(yīng)混合物優(yōu)選包含用于增加介電常數(shù)的填料，例如具有高介電常數(shù)的填料。其例子是陶瓷填料，特別是鈦酸鋇、二氧化鈦和壓電陶瓷例如石英或鉛鋯鈦酸鹽，以及有機(jī)填料，特別是具有高電極化性的那些，例如酞菁。另外，也可以通過(guò)引入低于滲濾閾值的導(dǎo)電填料實(shí)現(xiàn)高介電常數(shù)。其例子是炭黑， 石墨，單壁或多壁碳納米管，導(dǎo)電聚合物例如聚噻吩、聚苯胺或聚吡咯，或它們的混合物。在這方面特別重要的是表現(xiàn)出表面鈍化并且因此在低于滲濾閾值的低濃度下增加介電常數(shù)并且盡管如此不會(huì)導(dǎo)致聚合物的導(dǎo)電性增加的那些炭黑類型。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在成膜后也可以加入用于增加介電常數(shù)和/或電擊穿場(chǎng)強(qiáng)的添加劑。這可以例如通過(guò)制備一個(gè)或多個(gè)另外的層或者通過(guò)使添加劑穿透聚合物元件，例如通過(guò)使它們擴(kuò)散到聚合物元件中進(jìn)行。此外，伴隨著任選中間插入的干燥步驟的反應(yīng)混合物的多層施加也是可能的。反應(yīng)混合物的干燥和固定可以在30°C，優(yōu)選10°C — 200°C的溫度下進(jìn)行?？梢砸虼藢⑼扛驳幕脑跓岜砻胬巛伾陷斔汀Ｊ┘雍透稍锟梢愿髯圆贿B續(xù)或連續(xù)進(jìn)行。該方法優(yōu)選完全連續(xù)。根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件可以帶有另外的功能層，例如導(dǎo)電層、相對(duì)于溶劑和氣體的阻隔層，和/或粘附層。這可以在一層或多個(gè)疊置的層中在一側(cè)或兩側(cè)上通過(guò)涂覆聚合物元件的整個(gè)表面或部分表面進(jìn)行。用于由反應(yīng)混合物制備聚合物膜的合適載體材料特別為玻璃、離型紙、箔和塑料， 從所述載體材料上可以任選地以簡(jiǎn)單方式取下制得的聚合物膜。反應(yīng)混合物的單個(gè)層的加工可以通過(guò)傾倒或通過(guò)人工或者通過(guò)機(jī)器進(jìn)行的刀涂來(lái)實(shí)施。對(duì)此，印刷、絲網(wǎng)印刷、噴射和浸漬同樣是可能的加工技術(shù)。交聯(lián)后，聚合物膜、聚合物箔或聚合物涂料形式的根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件可以具有 0.1 μ m— 1500 μ ，例如 1 μπι— 500 μ m，特別為 5 μ m — 200 μ m，優(yōu)選 10 ym-100 μπι的層厚。本發(fā)明進(jìn)一步提供能由包含以下組分的反應(yīng)混合物得到的聚合物元件作為機(jī)電元件，例如作為傳感器、執(zhí)行器和/或發(fā)電機(jī)，特別地作為傳感器、執(zhí)行器和/或發(fā)電機(jī)中的機(jī)電元件的用途
Α)多異氰酸酯
B)多異氰酸酯預(yù)聚物，和
C)具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物。本發(fā)明進(jìn)一步提供包含根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電換能器的電子和/或電氣設(shè)備，特別是結(jié)構(gòu)組件、自動(dòng)機(jī)器、儀器或組件。本發(fā)明進(jìn)一步提供根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電換能器在電子和/或電氣設(shè)備，特別是在執(zhí)行器、傳感器和/或發(fā)電機(jī)中的用途。有利地，本發(fā)明可以在機(jī)電和電聲領(lǐng)域，特別在由機(jī)械振動(dòng)獲得能量(能量收獲)、聲學(xué)、超聲、醫(yī)學(xué)診斷、聲顯微術(shù)、機(jī)械傳感器，特別是壓力、 力和/或應(yīng)變傳感器，機(jī)器人和/或通信技術(shù)的領(lǐng)域中，在大量非常不同的應(yīng)用中實(shí)施。其的典型例子是壓力傳感器、電聲換能器、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、振動(dòng)換能器、光偏轉(zhuǎn)器、隔膜、用于玻璃纖維光學(xué)的調(diào)制器、熱電檢測(cè)儀、電容器和控制系統(tǒng)以及“智能”地板，以及用于將水波能，特別是海洋波能轉(zhuǎn)化成電能的系統(tǒng)。例如WO 01/06575中所述，為了構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的換能器，可以將根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件兩側(cè)涂覆以電極。該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以有利地用于廣泛種類的構(gòu)造以制造傳感器、 執(zhí)行器和/或發(fā)電機(jī)。有利地，用于根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電換能器的聚合物元件具有特別好的機(jī)械和電性能。根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電換能器可用于許多不同應(yīng)用。將借助于下面給出的實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但不限于此。實(shí)施例
除非另外說(shuō)明，所有百分比數(shù)據(jù)以重量計(jì)。除非另外說(shuō)明，所有分析測(cè)量基于23°C的溫度。除非另外明確說(shuō)明，NCO含量根據(jù)DIN-EN ISO 11909用體積法測(cè)量。所示的粘度根據(jù)DIN 53019借助于旋轉(zhuǎn)粘度測(cè)定法在23°C使用得自Anton Paar Germany GmbH,德國(guó)，Helmuth-Hirth-Str. 6，73760 Ostfildern 的旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量。填料引入根據(jù)本發(fā)明的分散體使用Speedmixer (得自Hauschild & Co. KG,德國(guó)，Waterkamp 1，59075 Hamm 的型號(hào) 150 FV)進(jìn)行。膜層厚使用得自Dr. Johannes Heidenhain GmbH, 德國(guó)， Dr. -Johannes-Heidenhain-Str. 5，83301 Traunreut 的機(jī)械度規(guī)測(cè)量。試驗(yàn)樣品在三個(gè)不同位置測(cè)量并且使用平均值(Mittelwert)作為代表性測(cè)量值。拉伸試驗(yàn)根據(jù)DIN 53 504借助于得自Zwick的拉伸試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)1455，裝有用于 1 kN的總測(cè)量范圍的測(cè)力計(jì)，在50 mm/分鐘的牽引速度下進(jìn)行。使用S2拉伸棒作為試驗(yàn)樣品。每一測(cè)量在相同方式制備的三個(gè)試驗(yàn)樣品上進(jìn)行，并且使用所得數(shù)據(jù)的平均值用于評(píng)價(jià)。特別地為此，除了以[MPa]計(jì)的拉伸強(qiáng)度和以[%]計(jì)的斷裂伸長(zhǎng)率外，還測(cè)量在100% 和200%伸長(zhǎng)率下以[MPa]計(jì)的應(yīng)力。永久伸長(zhǎng)率借助于得自Zwick/Roell的Zwicki拉伸試驗(yàn)機(jī)(裝有用于50 N的總
11測(cè)量范圍的測(cè)力計(jì))在待試驗(yàn)的S2樣品棒上測(cè)量。在該測(cè)量中，在50 mm/分鐘的速率下將樣品拉伸至nX 50%;當(dāng)達(dá)到該變形時(shí)，將施加到該樣品的力減小為力=0 N，并且然后測(cè)量余下的伸長(zhǎng)率。此后，下一個(gè)測(cè)量循環(huán)用η = η + 1立即開始；η的值增加直到樣品撕裂。這里僅測(cè)量50%形變的值。蠕變同樣在Zwicki拉伸試驗(yàn)機(jī)上測(cè)量；所述儀器對(duì)應(yīng)于用于測(cè)量永久伸長(zhǎng)率的試驗(yàn)。該情形中使用的試驗(yàn)樣品是尺寸為60 χ 10 mm2的條形式的樣品，其以50 mm的夾具間距被夾住。在每次快速變形至55 mm后，將該變形保持恒定30分鐘時(shí)間并且在該時(shí)間期間測(cè)量力的曲線。30分鐘后的蠕變是基于形變至55 mm后即刻的初始值，力的降低百分比。介電常數(shù)的測(cè)量根據(jù)ASTM D 150-98 使用得自 Novocontrol Technologies GmbH & Co. KG, Obererbacher StraBe 9，56414 Hundsangen,德國(guó)的測(cè)量裝置(測(cè)量橋 Alpha-A分析儀，測(cè)量頭ZGS活性樣品池試驗(yàn)界面)用20 mm直徑的試驗(yàn)樣品進(jìn)行。測(cè)試 IO7 Hz - 10_2 Hz的頻率范圍。選擇在10_2 Hz下介電常數(shù)的實(shí)部作為測(cè)試材料的介電常數(shù)
的量度。擊穿場(chǎng)強(qiáng)根據(jù)ASTM D 149_97a 使用得自 Heinzinger, Anton-Jakob-Str. 4，83026 Rosenheim,德國(guó)的高壓電源型號(hào) LNC 20000_3pos 和在 DKI (Deutsches Kunststoffinstitut, SchloBgartenstr. 6，64289 Darmstadt,德國(guó))上自行構(gòu)造的樣品夾具測(cè)量。樣品夾具僅以小的機(jī)械預(yù)負(fù)荷與均勻厚度的聚合物樣品接觸，并且防止使用者接觸電壓。在該體系中，將沒(méi)有預(yù)先施加電壓的聚合物膜無(wú)規(guī)地載以不斷增加的電壓一在硅油中，以相對(duì)于空氣中的擊穿放電絕緣一直到電穿透通過(guò)箔進(jìn)行。測(cè)量結(jié)果是基于聚合物膜的厚度，以[ν/μπι]計(jì)的穿透時(shí)達(dá)到的電壓。使用的物質(zhì)和縮寫
Desmodur N 3300:基于六亞甲基二異氰酸酯的異氰脲酸酯，NCO含量21. 8 士 0.3% (根據(jù) DIN EN ISO 11 909)，在 23°C 的粘度 3000 士 750 mPa.s，Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE (組分 A)
Desmodur XP 2410基于六亞甲基二異氰酸酯的低粘度脂族多異氰酸酯樹脂，NCO含量 23. 5 士 0.5 重量 ％ (DIN EN ISO 11 909)，在 23°C 的粘度 730 士 100 mPa · s, Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE (組分 A)
Desmodur XP 2599基于六亞甲基_1，6-二異氰酸酯(HDI)的脂族含醚基的預(yù)聚物， 異氰酸酯含量6 士 0.5% (DIN EN ISO 11 909)，在23°C的粘度2500 士 500 mPa*s，Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE (組分 B)
DBTDL 二月桂酸二丁基錫，得自 E-Merck KGaA, Frankfurter Str. 250, D-64293 Darmstadt, ^M ο實(shí)施例1
制備二異氰酸酯官能的多異氰酸酯預(yù)聚物作為組分B)
伴隨著攪拌將1300 g六亞甲基-1，6-二異氰酸酯(HDI)、1.3 g苯甲酰氯和1.3 g 對(duì)-甲苯磺酸甲酯預(yù)先置入4-升四頸燒瓶。在3小時(shí)期間，在80°C加入1456 g具有2000 g/mol數(shù)均分子量的二官能聚丙二醇聚醚，并且然后在相同溫度下進(jìn)行攪拌1小時(shí)。然后在 130和0. 1托下通過(guò)薄層蒸餾蒸出過(guò)量的HDI ；在接收器中發(fā)現(xiàn)1 g氯丙酸。所得的NCO預(yù)聚物具有3. 23%的NCO含量和1650 mPas (25 °C )的粘度。對(duì)比例VI:
制備非本發(fā)明的聚合物元件
使用的原料不單獨(dú)脫氣。在聚丙烯燒杯中在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/分鐘下使10 g Desmodur XP 2599 (組分B)與28. 1 g具有6000 g/mol數(shù)均分子量和0重量％環(huán)氧乙燒單元含量的三官能聚丙二醇-聚乙二醇聚醚(組分C)并且與0.028 g DBTDL混合3分鐘。 由仍然呈液態(tài)的反應(yīng)混合物在玻璃板上用手刮涂具有1 mm濕層厚的膜。制備后，所有膜在干燥箱中在80°C干燥過(guò)夜并且然后在120°C后回火5分鐘?；鼗鸷?，膜可以用手簡(jiǎn)單地從玻璃板上分離。對(duì)比例V2:
制備非本發(fā)明的聚合物元件
使用的原料不單獨(dú)脫氣。在聚丙烯燒杯中在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/分鐘下使10 g Desmodur XP 2599 (組分B)與28. 06 g具有4000 g/mol數(shù)均分子量和0重量％環(huán)氧乙烷單元含量的二官能聚丙二醇-聚乙二醇聚醚(組分C)和與0.028 g DBTDL混合3分鐘。 由仍然呈液態(tài)的反應(yīng)混合物在玻璃板上用手刮涂具有1 mm濕層厚的膜。制備后，所有膜在干燥箱中在80°C干燥過(guò)夜并且然后在120°C后回火5分鐘。回火后，膜可以用手簡(jiǎn)單地從玻璃板上分離。對(duì)比例V3:
制備非本發(fā)明的聚合物元件
使用的原料不單獨(dú)脫氣。在聚丙烯燒杯中在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/分鐘下使3. 91 g Desmodur N3300 (組分A)與39. 88 g具有4000 g/mol數(shù)均分子量和0重量％環(huán)氧乙燒單元含量的二官能聚丙二醇_聚乙二醇聚醚(組分C)并且與0. 12 g DBTDL混合3分鐘。 由仍然呈液態(tài)的反應(yīng)混合物在玻璃板上用手刮涂具有1 mm濕層厚的膜。制備后，所有膜在干燥箱中在80°C干燥過(guò)夜并且然后在120°C后回火5分鐘?；鼗鸷?，膜可以用手簡(jiǎn)單地從玻璃板上分離。對(duì)比例V4:
制備非本發(fā)明的聚合物元件
使用的原料不單獨(dú)脫氣。在聚丙烯燒杯中在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/分鐘下使3. 58 g Desmodur XP2410 (組分A)與39. 88 g具有6000 g/mol數(shù)均分子量和0重量％環(huán)氧乙烷單元含量的三官能聚丙二醇-聚乙二醇聚醚(組分C)并且與0. 12 g DBTDL混合3分鐘。 由仍然呈液態(tài)的反應(yīng)混合物在玻璃板上用手刮涂具有1 mm濕層厚的膜。制備后，所有膜在干燥箱中在80°C干燥過(guò)夜并且然后在120°C后回火5分鐘?；鼗鸷?，膜可以用手簡(jiǎn)單地從玻璃板上分離。對(duì)比例V5:
制備非本發(fā)明的聚合物元件
使用的原料不單獨(dú)脫氣。在聚丙烯燒杯中在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/分鐘下使3. 91 g Desmodur N3300 (組分A)與39. 88 g具有6000 g/mol數(shù)均分子量和0重量％環(huán)氧乙燒單元含量的三官能聚丙二醇_聚乙二醇聚醚(組分C)并且與0. 12 g DBTDL混合3分鐘。 由仍然呈液態(tài)的反應(yīng)混合物在玻璃板上用手刮涂具有1 mm濕層厚的膜。制備后，所有膜在
13干燥箱中在80°C干燥過(guò)夜并且然后在120°C后回火5分鐘?；鼗鸷螅た梢杂檬趾?jiǎn)單地從玻璃板上分離。對(duì)比例V6:
制備非本發(fā)明的聚合物元件
使用的原料不單獨(dú)脫氣。在聚丙烯燒杯中在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/分鐘下使10. 0 g得自實(shí)施例1的預(yù)聚物(組分B)與39. 88 g具有4000 g/mol數(shù)均分子量和0重量％環(huán)氧乙烷單元含量的二官能聚丙二醇-聚乙二醇聚醚(組分C)并且與0.03 g DBTDL混合3 分鐘。由仍然呈液態(tài)的反應(yīng)混合物在玻璃板上用手刮涂具有1 mm濕層厚的膜。制備后，所有膜在干燥箱中在80°C干燥過(guò)夜并且然后在120°C后回火5分鐘。由該配方不能制得試驗(yàn)樣品。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例El: 制備根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件
使用的原料不單獨(dú)脫氣。將3.0 g Desmodur N 3300 (基于HDI的異氰脲酸酯，組分 A)和7. 0 g得自實(shí)施例1的預(yù)聚物(組分B)稱量到聚丙烯燒杯中并且在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/分鐘下彼此混合1分鐘。然后在聚丙烯燒杯中在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/ 分鐘下使該混合物與41. 2 g具有4000 g/mol數(shù)均分子量和0重量％環(huán)氧乙烷單元含量的二官能聚丙二醇_聚乙二醇聚醚(組分C)和0. 041 g量的DBTDL混合3分鐘。由仍然呈液態(tài)的反應(yīng)混合物在玻璃板上用手刮涂具有1 mm濕層厚的膜。制備后，所有膜在干燥箱中在80°C干燥過(guò)夜并且然后在120°C后回火5分鐘?；鼗鸷?，膜可以用手簡(jiǎn)單地從玻璃板上分離。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例E2: 制備根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件
使用的原料不單獨(dú)脫氣。將3.0 g Desmodur N 3300 (基于HDI的異氰脲酸酯，組分 A)和7. 0 g得自實(shí)施例1的預(yù)聚物(組分B)稱量到聚丙烯燒杯中并且在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/分鐘下彼此混合1分鐘。然后在聚丙烯燒杯中在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/ 分鐘下使該混合物與41. 2 g具有6000 g/mol數(shù)均分子量和0重量％環(huán)氧乙烷單元含量的三官能聚丙二醇_聚乙二醇聚醚(組分C)和0. 041 g量的DBTDL混合3分鐘。由仍然呈液態(tài)的反應(yīng)混合物在玻璃板上用手刮涂具有1 mm濕層厚的膜。制備后，所有膜在干燥箱中在80°C干燥過(guò)夜并且然后在120°C后回火5分鐘?；鼗鸷?，膜可以用手簡(jiǎn)單地從玻璃板上分離。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例E3: 制備根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件
使用的原料不單獨(dú)脫氣。將4.0 g Desmodur N 3300 (基于HDI的異氰脲酸酯，組分 A)和16. 0 g得自實(shí)施例1的預(yù)聚物(組分B)稱量到聚丙烯燒杯中并且在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/分鐘下彼此混合1分鐘。然后在聚丙烯燒杯中在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/ 分鐘下使該混合物與66. 16 g具有4000 g/mol數(shù)均分子量和基于聚醚的20重量％環(huán)氧乙烷單元含量的二官能聚丙二醇-聚乙二醇聚醚和0. 132 g量的DBTDL混合3分鐘。由仍然呈液態(tài)的反應(yīng)混合物在玻璃板上用手刮涂具有1 mm濕層厚的膜。制備后，所有膜在干燥箱中在80°C干燥過(guò)夜并且然后在120°C后回火5分鐘?；鼗鸷?，膜可以用手簡(jiǎn)單地從玻璃板上分離。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例E4: 制備根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件
使用的原料不單獨(dú)脫氣。將1.0 g Desmodur N 3300 (基于HDI的異氰脲酸酯，組分 A)和9. 0 g得自實(shí)施例1的預(yù)聚物(組分B)稱量到聚丙烯燒杯中并且在Speedmixer中在 3000轉(zhuǎn)/分鐘下彼此混合1分鐘。然后在聚丙烯燒杯中在Speedmixer中在3000轉(zhuǎn)/分鐘下使該混合物與24. 22 g具有4000 g/mol數(shù)均分子量和基于聚醚的20重量％環(huán)氧乙烷單元含量的二官能聚丙二醇-聚乙二醇聚醚和0.048 g量的DBTDL混合3分鐘。由仍然呈液態(tài)的反應(yīng)混合物在玻璃板上用手刮涂具有1 mm濕層厚的膜。制備后，所有膜在干燥箱中在80°C干燥過(guò)夜并且然后在120°C后回火5分鐘?；鼗鸷螅た梢杂檬趾?jiǎn)單地從玻璃板上分離。對(duì)樣品進(jìn)行各種測(cè)量。不根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例和根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件的實(shí)施例的結(jié)果示于下表1中。表1 實(shí)施例Vl — V5和El — E4中制備的膜的性能
權(quán)利要求
1.具有至少兩個(gè)電極和至少一個(gè)電活性聚合物元件的機(jī)電換能器，其中所述聚合物元件布置在兩個(gè)電極之間，特征在于該聚合物元件能由包含以下組分的反應(yīng)混合物獲得A)多異氰酸酯B)多異氰酸酯預(yù)聚物，和C)具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電換能器，特征在于該機(jī)電換能器是傳感器和/或執(zhí)行器和/ 或發(fā)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電換能器，特征在于組分A)是包含異氰脲酸酯基團(tuán)或脲二酮基團(tuán)的多異氰酸酯或其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電換能器，特征在于組分A)是具有> 2的NCO官能度并且具有脲二酮、異氰脲酸酯、縮二脲、亞氨基 Il 二嗪二酮或Hi 二嗪三酮結(jié)構(gòu)的二異氰酸酯或其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電換能器，特征在于組分A)是具有2- 4的平均NCO官能度，僅含脂族或脂環(huán)族連接的異氰酸酯基團(tuán)的多異氰酸酯或多異氰酸酯混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電換能器，特征在于組分B)是得自一種或多種二異氰酸酯與一種或多種羥基官能多元醇的反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的機(jī)電換能器，特征在于所述二異氰酸酯與羥基官能多元醇以 2:1 - 20:1的異氰酸酯基團(tuán)/羥基的比例反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電換能器，特征在于組分C)是具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的多元胺或多元醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電換能器，特征在于組分 C)是聚合物多元醇。
10.制備根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電換能器的方法，包括以下步驟a)制備至少兩個(gè)電極，和b)通過(guò)包含以下組分的反應(yīng)混合物反應(yīng)來(lái)制備聚合物元件A)多異氰酸酯B)多異氰酸酯預(yù)聚物，和C)具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物，c)將聚合物元件布置在兩個(gè)電極之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，特征在于通過(guò)將該反應(yīng)混合物施加到至少一個(gè)電極和讓該反應(yīng)混合物反應(yīng)，制備該聚合物元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的方法，特征在于將A)、B)和C)的反應(yīng)混合物干燥和/或回火。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，特征在于使用的來(lái)自A)的異氰酸酯基團(tuán)與來(lái)自B)的異氰酸酯基團(tuán)的當(dāng)量比為1:10 — 10:1。
14.能由包含以下組分的反應(yīng)混合物得到的電活性聚合物元件作為機(jī)電元件的用途Α)多異氰酸酯B)能由一種或多種二異氰酸酯與一種或多種羥基官能的多元醇反應(yīng)得到的多異氰酸酯預(yù)聚物，和C)具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物。
15.包含根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電換能器的電子和/或電氣設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)電換能器，特別是機(jī)電傳感器、執(zhí)行器和/或發(fā)電機(jī)，其包含能由包含多異氰酸酯、多異氰酸酯預(yù)聚物和具有至少兩個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性羥基的化合物的反應(yīng)混合物得到的聚合物元件。本發(fā)明另外涉及制備該機(jī)電換能器的方法和根據(jù)本發(fā)明的聚合物元件作為機(jī)電元件的用途。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包含根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電換能器的電子和/或電氣設(shè)備，和根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電換能器在電子和/或電氣設(shè)備中的用途。
文檔編號(hào)C08G18/10GK102471436SQ201080034091
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者瓦格納 J., 德?tīng)?S., 延寧格 W. 申請(qǐng)人:拜爾材料科學(xué)股份公司