电活性聚合物制造技术

本发明专利技术涉及一种包含聚氨酯的组合物，所述聚氨酯为以下组分的反应产物：多异氰酸酯、多元醇C1和多元醇C2、扩链剂，最终在催化剂的存在下，最终所述组合物包含助剂，其中多元醇C为聚硅氧烷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电活性聚合物本专利技术涉及一种将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的聚氨酯，也称为电活性聚氨酯。专利技术背景据报道，电活性聚合物为常见致动器技术(例如电磁电机、压电陶瓷和螺线管)的潜在的感兴趣的替代品。电子电活性聚合物为块状绝缘体，其对在其上排列的导电电极所携带的表面电荷作出响应。所述电荷将库仑力施加到材料上，使材料受到应力和应变。EP2509127非常概括性地记载了热塑性聚氨酯用于将机械能转化为电能的用途。US2011/0133598A1和US6,847,153B1记载了基于聚四亚甲基二醇醚的介电聚氨酯。本专利技术的一个目的是提供聚氨酯聚合物，其具有电性能和机械性能的有益平衡的特征，并且可用于在机电换能器中将机械能转化为电能或将电能转化为机械能。优选具有良好机械性能的柔性材料和/或软材料，还优选具有高体积电阻率，并且还优选具有适当的介电常数。
技术实现思路
出乎意料地，该目的可通过包含聚氨酯的组合物来实现，所述聚氨酯为以下组分的反应产物：a)多异氰酸酯b)多元醇C1和多元醇C2c)扩链剂最终在催化剂的存在下，所述组合物最终还包含助剂，其中多元醇C1为聚硅氧烷。在另一方面，本专利技术涉及组合物的膜。在另一方面，本专利技术涉及一种机电换能器，其包括所述膜，优选具有第一电极和第二电极。在另一方面，本专利技术涉及一种包含机电换能器的致动器、传感器或发电机。在另一方面，本专利技术涉及一种通过将电压施加到本文所限定的组合物而将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的方法。具体实施方式优选地，多异氰酸酯的NCO含量为20至55％，更优选20至50％。多异氰酸酯选自脂族多异氰酸酯和芳族多异氰酸酯。应理解，多异氰酸酯包括单体形式和聚合形式的多异氰酸酯。优选的多异氰酸酯为脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族异氰酸酯，进一步优选三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、七亚甲基二异氰酸酯和/或八亚甲基二异氰酸酯，2-甲基五亚甲基1,5-二异氰酸酯、2-乙基亚丁基-1,4-二异氰酸酯、1,5-五亚甲基二异氰酸酯、1,4-亚丁基二异氰酸酯、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯，IPDI)、1,4-双(异氰酸根合甲基)环己烷和/或1,3-双(异氰酸根合甲基)环己烷(HXDI)、2,4-对亚苯基二异氰酸酯(PPDI)、2,4-四亚甲基二甲苯二异氰酸酯(TMXDI)、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯和2,2'-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、1,4-环己烷二异氰酸酯、1-甲基-2,4-环己烷二异氰酸酯和/或1-甲基-2,6-环己烷二异氰酸酯，2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和/或4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯和/或2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯、3,3'-二甲基二苯基二异氰酸酯、1,2-二苯基乙烷二异氰酸酯和/或亚苯基二异氰酸酯。多异氰酸酯为单一的多异氰酸酯或为至少两种多异氰酸酯的混合物，优选单一的多异氰酸酯。更优选地，多异氰酸酯选自4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯、2,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯、聚合的亚甲基二苯基二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4'-二异氰酸根合二环己基甲烷、六亚甲基1,6-二异氰酸酯和通过引入脲酮亚胺进行改性的4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯。非常优选的多异氰酸酯为2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和/或4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，最优选的多异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯。优选地，多异氰酸酯为预聚物，并且NCO含量为8％至31.5％，更优选8％至24％。预聚物优选通过使多异氰酸酯与多元醇C2以异氰酸酯基团与羟基基团的比率(NCO/OH之比)为2:1至20:1、优选为8:1进行反应而获得。扩链剂在优选的实施方案中，有机二胺或多元胺或多元醇用作扩链剂。扩链剂的分子量优选小于450g/mol，更优选60至399g/mol。扩链剂具有至少两个对异氰酸酯具有反应性的官能团，优选这些官能团为胺基或羟基。在一个优选的实施方案中，扩链剂单独使用，在另一个优选的实施方案中，扩链剂以包含至少两种扩链剂的混合物的形式使用。优选使用分子量小于400g/mol、更优选50至399g/mol且尤其是60至150g/mol的二醇和/或三醇。优选的实例包括具有2至14个且优选2至10个碳原子的脂族、脂环族和/或芳脂族扩链剂。更优选的扩链剂选自乙二醇、丙烷-1,3-二醇、癸烷-1,10-二醇、1,2-二羟基环己烷、1,3-二羟基环己烷、1,4-二羟基环己烷、二乙二醇、二丙二醇和丁烷-1,4-二醇、己烷-1,6-二醇和双(2-羟乙基)对苯二酚；三醇，例如1,2,4-三羟基环己烷、1,3,5-三羟基环己烷、丙三醇和三羟甲基丙烷；以及含有羟基且基于环氧乙烷和/或1,2-环氧丙烷的聚环氧烷。在其他优选的实施方案中，扩链剂为芳族胺，更优选选自二乙基甲苯二胺、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、3,5-二氨基-4-氯异丁基苯甲酸酯、4-甲基-2,6-双(甲硫基)-1,3-二氨基苯、三亚甲基二醇二对氨基苯甲酸酯。扩链剂更优选选自单乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷，或其混合物。甚至更优选地，扩链剂选自1,3-丙二醇和1,4-丁二醇。在一个优选的实施方案中，扩链剂为1,3-丙二醇，且更优选用作唯一的扩链剂。多元醇聚氨酯聚合物衍生自多元醇C2和多元醇C1。多元醇C1和多元醇C2的重均分子量各自独立地为400g/mol至12x103g/mol，优选400g/mol至8.0x103g/mol，更优选400g/mol至6.0x103g/mol，优选根据DIN55672-1测定。多元醇C1和多元醇C2的官能度各自独立地为1.5至6.0。在一个优选的实施方案中，当聚氨酯为热塑性聚氨酯时，多元醇的官能度为1.8至2.2，更优选1.9至2.1，更优选1.95至2.05，且最优选2.0。多元醇C1和多元醇C2的总表面能为22mN/m至50mN/m，根据DIN55660-3测定。优选地，多元醇C1和多元醇C2的总表面能各自为22mN/m至47mN/m，更优选22mN/m至41mN/m，根据DIN55660-3测定。多元醇C2为单一多元醇或不同多元醇的混合物，在优选的实施方案中，多元醇C2为单一多元醇。优选地，多元醇C1和多元醇C2的羟值各自独立地为5KOH/g至350mgKOH/g。优选地，多元醇C2选自聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇和聚烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.包含聚氨酯的组合物，所述聚氨酯为以下组分的反应产物：/na)多异氰酸酯/nb)多元醇C1和多元醇C2/nc)扩链剂/n最终在催化剂的存在下/n最终还包含添加剂/n其中多元醇C1为聚硅氧烷。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180412 EP 18167017.51.包含聚氨酯的组合物，所述聚氨酯为以下组分的反应产物：
a)多异氰酸酯
b)多元醇C1和多元醇C2
c)扩链剂
最终在催化剂的存在下
最终还包含添加剂
其中多元醇C1为聚硅氧烷。


2.根据权利要求1所述的组合物，其中多元醇C1和多元醇C2的总表面能各自独立地为22至47mN/m，根据DIN55660-3测定。


3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中多元醇C2为聚醚或聚酯。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中多元醇C1与多元醇C2的重量比为1:100至1:2，更优选1:70至1:3，更优选1:50至1:5。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·博克尔，J·吉尼根，I·亨尼格，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE