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TW201221532A - Electromechanical converter, including a polyurethane polymer with polyester and/or polycarbonate units - Google Patents

Electromechanical converter, including a polyurethane polymer with polyester and/or polycarbonate units Download PDF

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TW201221532A
TW201221532A TW100128089A TW100128089A TW201221532A TW 201221532 A TW201221532 A TW 201221532A TW 100128089 A TW100128089 A TW 100128089A TW 100128089 A TW100128089 A TW 100128089A TW 201221532 A TW201221532 A TW 201221532A
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TW
Taiwan
Prior art keywords
isocyanate
polymer
acid
electrode
polyester
Prior art date
Application number
TW100128089A
Other languages
English (en)
Inventor
Joachim Wagner
Werner Jenninger
Sebastian Doerr
Original Assignee
Bayer Materialscience Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP10172246A external-priority patent/EP2418230A1/de
Priority claimed from EP10172247A external-priority patent/EP2418231A1/de
Application filed by Bayer Materialscience Ag filed Critical Bayer Materialscience Ag
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Description

201221532 六、發明說明： 【發明所屬之技術領威】 本發明有關一種機電轉換器，包含與第〜電極及第 二電極接觸之介電彈性體，其中介電彈性體包含聚胺基 曱酸酯聚合物。聚胺基甲酸酯聚合物於此個案中包含至 少一個聚酯及/或聚碳酸酯單元。本發明進〜步有關一 種製造此種機電轉換器之方法，所涉及的介電彈性體之 用途及包含根據本發明機電轉換器之電氣及〆或電子 設備。 【先前技術】 機電轉換器在將電能轉換成機械能且反之亦然於 演重要角色。針對此理由，可使用機電轉換器作為 器、致動器及/或產生器（generators)。此實例可被發現 於W0-A 2001/006575中提及使用經預拉的聚合物^系 統。 . ° ’、 此種轉換器等級係基於電氣活性聚合物。提升電氣 活性聚合物性質（特別是電阻及抗破裂性）為不變目 標。然而同時’聚合物力學應使其適合用於機電轉換器。 提高介電常數之方式係添加若干增效°劑 (extenders)。例如，W〇_A2〇〇8/〇95621 敘述以碳黑填充 之聚胺基曱酸g旨組成物，其至少包括併人多元醇成分之 聚謎胺基=酉久1旨’且其以5〇至⑽重量％由撕C催化 製造之3氣烷（特別是聚環氡丙烷）及0至50重量 %無觸餘物之h醇（特別是—或再結晶純 201221532 化或尚未由氧雜環開環聚合製造之彼等多元醇）為基 貝。t月女基甲酸醋組成物進一步含有〇.1至3〇重 碳黑。 包括成臈以水為主的聚胺基甲酸酯分散液之能量 轉換器係揭示於W0-A 2_/G74192。那裏亦強調獲得 聚胺基曱酸酯膜之高介電常數及良好機械性質。 US-A 597768 wp_A 〇724〇544、_85339 及 JP_B 3咖43揭示含㈣胺基甲酸_性體之機電轉 換器，該聚胺基甲酸酯彈性體由巨分子多元醇、有機聚 旨及鏈伸長化合物構成’其中聚異氰㈣之腳 基與多元醇之OH基的莫耳比率範圍 【發明内容】 · 對具介電彈性體之機電仍有需求同 夺，、有冋電阻及Μ潰場強度數值(breaks脇 ΓΠη叹在雜器+ _甚至更高程度的 效率。再者，必須進一步改良介番 又 變形性質。 Η “奸性體之撓性與可逆 -電發！:因此提出一種機電轉換器，包含與第 包含聚胺二=之介電彈性體’其中介電彈性體 聚胺基他二=根據本發明轉換器特㈣ Α) !ί:二脲及/或異三聚氰酸酯結構之三 吕月匕聚異氰酸酯與 B)具有至少兩個異氰酸g旨反應性基之化合物 5 201221532 反應而獲得， 其中該具有至少兩個異氰酸醋反應性基之化合物 B)包含聚酯及/或聚碳酸酯單元，且 口 其中A)中異氰_旨基與B)中異氰動旨反應性基 之莫耳比率為0.8: 1.0至i 3: ! 〇、較好〇 9.工〇 L 2 . 1.0。驚人地，已發現根據本發明機電轉換·供之 聚胺基甲酸醋聚合物具有特別高電阻數值鱼 強度數值之組合。同時’聚胺基甲軟 在。此性質組合導致有彻於機電轉_生體存 ♦當機械貞賴運祕_賴器上時 t者其厚度及其表面變形，且在電 、強 轉換器作為產生器及感測器。 】使用根據本啦明 另一方面，根據本發明轉換 效果之致動器，即將電能轉&士。’、可旎擔任利用相反 適合電極原則上為具有足 ^犯 隨介電彈性體伸長之任何材料。°阿導電性且可有利跟 合物、傳導油墨、或碳黑構成°。例如’電極可由導電聚 本發明關於此點，介電彈性 果而可改變其等形狀之彼 係由於施予電場的結 下，隨著表面方向中膜之=生體。在彈性體膜情況 度。 、、、延伸可例如同時減少厚 介電__之厚餘好 g ΙΟμιη 至 S 150μιη。其 μΐϊ11$5〇〇μιη、更好 為1式❹件式建造。例 201221532 如，互相於頂部層合個別膜可獲得多件式膜。 除了根據本發明提供之聚胺基甲酸酯聚合物外，介 ^•彈性體亦可含有進一步成分。該成分為例如交聯劑、 增稠劑、共溶劑、觸變劑、穩定劑、抗氧化劑、光穩定 劑、乳化劑、介面活性劑、黏著劑、塑化劑、拒水劑、 顏料、增效劑(externders)及均染劑。 彈性體中增效劑可例如調整聚合物之介電常數。此 等實例為陶瓷增效劑，特別是鈦酸鋇、二氧化鈦與壓電 陶瓷（例如石英或鈦酸鉛錯），及有機增效劑，特別是 具有高電極化能力者，例如酞青素。 此外亦有了肖big·由合併低於渗滤闕值(perc〇lati〇n thresh〇ld)_電增效劑達到高介電常數。此等實例為礙 黑、石墨、單或多壁碳奈米管、導電聚合物例如聚嗔 吻:聚苯胺或聚^叫或其混合物。_於此點特別有興趣 f係具有表面鈍化及因而在低於渗濾、闕值的低濃度提 问介電常數且還未導致聚合物導電性增加之彼等碳黑 類型。 藉由具有縮二脲及/或異三聚氰酸酯結構之三官 能聚異氰酸S旨與具有至少兩個異氰義反應性基之化 合物B)反應’其中A)中異氰酸g旨基與B)中異氰酸 醋反應性基之莫耳比率為〇 8:1力至丨3:1 Q、較好〇 9·· 1.0至1.2 : 1.0 ’可獲得根據本發明機電轉換器中提供 之聚胺基甲酸S旨聚合物。此處，B)包含聚§|及/或聚 碳酸S旨單元。 201221532 例如藉由聚異氰酸酯A)與聚酯多元醇及/或聚碳 酸酯多元醇反應可獲得聚胺基曱酸酯聚合物中之聚酯 及/或聚碳酸酯單元。 例如及根據本發明之適合具有縮二脲及/或異三 聚氰酸酯結構之三官能聚異氰酸酯A)為以下列為主之 彼等化合物：1，4-伸丁二異氰酸酯、1，6-六亞曱二異氰 酸酯（HDI)、異佛酮二異氰酸酯（IPDI)、2,2,4及/ 或2,4,4-三曱基六亞曱二異氰酸酯、異構雙(4,4’-異氰酸 基環己基）曱烷或其具任何異構物含量的混合物、1,4-伸環己基二異氰酸酯、4-異氰酸基曱基-1,8-辛烷二異氰 酸酯（壬烷三異氰酸酯）、1，4-伸苯基二異氰酸酯、2,4-及/或2,6-伸曱苯基二異氰酸酯、1，5-伸萘基二異氰酸 酯、2,2’-及/或2,4’-及/或4,4’-二苯基曱烷二異氰酸 酯、1,3-及/或1,4-雙-(2-異氰酸基丙-2-基）苯 (TMXDI)、1，3-雙（異氰酸基甲基）苯（XDI)、及亦 具1至8個碳原子烷基之烷基-2,6-二異氰酸基己酸酯 (離胺酸二異氰酸酯）及其混合物。較好使用以1，6-六 亞曱二異氰酸酯（HDI)、異佛酮二異氰酸酯（IPDI)、 雙(4,4’_異氰酸基環己基）曱烷、伸曱苯基二異氰酸酯及 /或二苯基曱烷二異氰酸酯為主之成分。 本發明上下文内，成分B)原則上可為具有至少兩 個異氰酸酯反應性基之化合物，較好為胺基及/或羥 基，特別好為羥基。例如，成分B)可為具有至少兩個 異氰酸酉旨反應性經基之多元醇。 201221532 可使用作為成分B)之聚酯成分為二醇及若適當三 醇和四醇與二羧酸及若適當三羧酸和四羧酸或羥羧酸 或内酯之本身已知聚縮物。代替自由聚羧酸，亦有可能 使用低級醇之對應聚羧酸酐或對應聚羧酸酯以製得聚 酯。較佳者，使用具有數量平均分子量Μη為400至 8000g/mol、特別好600至3000g/mol之聚醋多元醇。 製得聚酯多元醇之適合二醇實例為乙二醇、丁二 醇、二乙二醇、三乙二醇、聚烷二醇如聚乙二醇、及進 一步1，2-丙烷二醇、1，3-丙烷二醇、丁烷二醇（1，3)、 丁烷二醇（1，4)、己烷二醇（1，6)及異構物、新戊二 醇或新戊二醇羥三曱基乙酯，其中己烷二醇（1，6)及 異構物、丁烷二醇（1，4)、新戊二醇及新戊二醇羥三 曱基乙S旨為較佳。此外，亦可能使用多元醇，例如三經 曱基丙烷、甘油、赤藻糖醇、新戍四醇、三羥曱基苯或 參羥乙基異三聚氰酸酯。 製得聚酯多元醇之可能二羧酸為例如酞酸、異酞 酸、對S太酸、四氫酞酸、六氫g太酸、環己烧二叛酸、己 二酸、壬二酸、癸二酸、戊二酸、四氯酞酸、順丁烯二 酸、反丁烯二酸、伊康酸、丙二酸、辛二酸、2-甲基琥 珀酸、3,3-二曱基戊二酸及/或2,2-二曱基琥珀酸。亦 可使用對應酐作為酸之來源。 若經歷酯化的多元醇之平均官能度>2，亦可能另 外使用單羧酸，例如苄酸及己烷羧酸。 製得聚酯多元醇之較好酸為上述類型之脂族及/ 201221532 或芳香族酸。己二酸、異酿酸及醜酸為特別佳。 製得具終端羥基的聚酯多元醇中可另外使用作為 反應物之羥羧酸為例如羥己酸、羥丁酸、羥癸酸、羥硬 脂酸及相似者。適合内酯為己内酯、丁内酯及同系物。 己内s旨為較佳。 可使用作為成分B)之聚碳酸酯成分為具有羥基之 聚碳酸酯（較好為聚碳酸酯二醇），其具有數量平均分 子量 Μη 為 400 至 8000g/m〇l、特別好 6〇〇 至 3〇〇〇g/nJ。 此等可藉由二氧化碳、碳酸衍生物（如碳酸二苯酯、碳 酸二曱酯或光氣）與多元醇（較好為二醇）反應獲得。 s亥二醇實例為乙一醇、1，2-與丙烷二醇、13-與1，4-丁烷二醇、1,6-己烷二醇、丨，8_辛烷二醇、新戊二 醇、M-雙經曱基環己烧、2_甲基十3·丙烧二醇、2,2,4_ 三曱基戊烷二醇-1,3、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇、 聚丁二醇、雙酚A及上述類型經内酯改質之二醇。 較佳者，二醇成分含有40至1〇〇重量％己烷二醇， 以己烧二醇及/或己烧二醇街生物為較佳 。此種己 烧二醇衍生物係以己烧二醇為主，且除終端0H基以外 包含酉旨或喊。獲得此種衍生物可藉由己烧二醇與過量 己内酯反應或藉由己烧二_其本㈣化时成二_或 三己二醇。 代替或除了純聚碳㈣二醇Μ，亦可使用聚㈣ 碳酸醋二醇。具有經基之聚碳酸酷較好呈直鍵結構。 在本發明上下文内，與成分Α)及Β)結合使用之 201221532 術語「一」並非用以指示數值，而是作為不定冠詞。 根據本發明機電轉換器之具體實例中，藉由具有縮 二脲及/或異三聚氰酸酯結構之三官能聚異氰酸酯A) 與聚酯及/或聚碳酸酯多元醇B)反應可獲得聚胺基曱 酸酯聚合物。較佳者，具有縮二脲及/或異三聚氰酸酯 結構之三官能聚異氰酸酯於各個案中係以脂族二異氰 酸酯為主，特別好於各個案中六亞曱二異氰酸酯。 根據本發明機電轉換器之進一步具體實例中，聚胺 基曱酸酯聚合物中聚酯及/或聚碳酸酯單元之比例為 2 20重量％至$ 90重量％。較佳者，此比例為2 25重 量％至$80重量％、特別好230重量％至$50重量％。 根據本發明機電轉換器之進一步具體實例中，聚胺 基曱酸酯聚合物於伸長50%具有彈性模數20.IMPa至 S15MPa。此情況中模數係以DIN EN 150 672 1-1決 定，且亦可為2〇.2MPa至S5MPa。進一步，聚胺基曱 酸酯聚合物可具有最大張力2 0.2MPa、特別是 20.4MPa至S50MPa，及最大伸長2 250%、特別是 2350%。再者，根據本發明聚合物元素可具有使用伸 長範圍 250% 至 $200%，張力 gO.IMPa 至 SIMPa、 例如 20.15MPa 至 S0.8MPa、特別是 20.2MPa 至 S0.3MPa (以 DIN 53504 決定）。 本發明進一步有關一種製造機電轉換器之方法，包 含下列步驟： 1) 製備第一電極及第二電極； 11 201221532 2) 製備介電彈性體，其中介電彈性體包含聚胺 基甲酸酯聚合物，且聚胺基甲酸酯可藉由 A) 具有縮二脲及/或異三聚氰酸酯結 構之三官能聚異氰酸酯與 B) 具有至少兩個異氰酸酯反應性基之 化合物 反應而獲得， 其中該具有至少兩個異氰酸酯反應性基之 化合物B)包含聚酯及/或聚碳酸酯單元， 且 其中A)中異氰酸酯基與b)中異氰酸酯反 應性基之莫耳比率為0.8 : 1.〇至1.3 : 1.〇、 較好 0.9 : 1.0 至 1.2 : 1.0 ; 3) 使介電彈性體配置於第一電極及第二電極 間。 聚胺基曱酸酯聚合物之細節（包含其具體實例）已 與根據本發明設備結合敘述。為了避免不必要重複，就 方法而論，讀者參考此。 根據本發明方法中，製備介電彈性體較好係將生成 聚胺基甲酸酯聚合物之反應混合物塗敷於第一及/或 第二電極。此方式的優勢特別為固化彈性體可對電極建 立良好黏著之事實。 塗敷反應混合物可例如错由刀塗、刷、洗注、旋塗、 噴灌或擠壓。 12 201221532 /較佳者…旦已塗敷反應混合物，乾燥及/或回火 系統。乾燥/回火於此情況可在溫度範圍〇。〇至2⑽。^ 執行例如0.1分鐘至48小時、特別是6小時至18小時； 在溫度範圍60〇C至120〇C乾燥/回火期間丨5分鐘至3〇 分鐘為特別佳。 本發明進一步有關在機電轉換器中使用介電彈性 體作為致動器、感測器及/或產生器，其中介電彈性體 包含聚胺基甲酸酯聚合物，且聚胺基甲酸酯聚合物可藉 由 A) 具有縮二腺及/或異三聚氰酸酯結構之三 官能聚異氰酸酯與 B ) 具有至少兩個異氰酸酯反應性基之化合物 反應而獲得， 其中該具有至少兩個異氰酸酯反應性基之化合物 B) 包含聚酯及/或聚碳酸酯單元’且 其中A)中異氰酸酯基與B)中異氰酸酯反應性基 之莫耳比率為0.8 : 1.0至1.3 : 1.0、較好〇.9 : [Ο 至 1.2 : l.o 。 聚胺基甲酸酯聚合物之細節（包含其具體實例）已 與根據本發明設備結合敘述。為了避免不必要重複’就 其用途而論，讀者參考那裏。 用途可施予極度多變應用範圍於機電與電聲部分 (特别是從力學波能量回收的部分（能量收獲））、聲 學、超音、醫學診斷、掃描聲學顯微術、機械感測器技 13 201221532 術（特別是有關壓力、力及/或膨脹的感測器技術）、 機器人及/或通訊技術。此典型實例為壓力感測器、電 聲轉換器、麥克風、揚聲器、振動換能器、光偏轉器、 光闌、玻璃纖維光學的調制器、熱電偵測器、電容及控 制系統與智慧型地板、及將水波能量（特別是海波能量） 轉換成電能的系統。 本發明進一步有關一種包含根據本發明機電轉換 器之電氣及/或電子設備。 【實施方式】 實施例 除非另予指明，否則所有百分率數量係指重量，所 有分析測量法於溫度23°C執行。除非另予明確陳述， 否則NCO含篁係根據DIN-EN ISO 11909以體積決定。 根據DIN 53019於23。(：透過黏度旋轉法使用來自 Anton Paar Germany GmbH的旋轉黏度計決定陳述之黏 度。 使用來自Zwick(模型號1455 )之張力試驗機器， 根據DIN 53 504對整體測量範圍安裝有負載元件(丨〇ad cell)lkN，以牽引速度50mm/分鐘執行拉伸試驗。使用 S2拉桿作為試件。在以相同方式已製備之三個試件上 執行各測量，獲得之平均數據用於估計。決定延伸5〇 %之張力呈〔MPa〕。 根據ASTM D 257 (決定物質絕緣電阻之方法）， 透過來自 Keithley Instruments (模型號 6517A 及 8009) 201221532 的實驗室設置決定電阻。 崩潰場強度決定ASTM D 149-97a使用高電壓源 (來自 Associated Research Inc.之 hypotMAX 模型）及 試驗者自己設計之樣品夾。樣品夾僅以小初始機械負載 而與均勻厚度之聚合物樣品接觸，且防止使用者以免接 觸電位。以此建造，使未經預拉的聚合物膜隨增加電壓 處於靜負載下，直到膜經歷電崩潰。測量結果係與聚合 物膜厚度有關，於崩潰達到之電壓呈〔ν/μιη〕。在各 膜上執行五次測量並建立平均。 使用的物質及縮寫：
Desmodur® N 100 以六亞曱二異氰酸酯為主之三官 能縮二脲（HDI縮二脲），NCO 含量 21.95±0.3% (根據 DIN ΕΝ ISO 11 909 )，於 23°C 黏度 9630±750mPa-s ， Bayer
MaterialScience AG, Leverkusen, 德國。
Desmodur® N 3300以六亞曱二異氰酸酯為主之三官 能異三聚氰酸酯（HDI三聚體）， NCO 含量 21.8±0.3% (根據 DIN ΕΝ ISO 11 909)，於 23°C黏度 3000士750mPa，s ， Bayer
MaterialScience AG, Leverkusen, 15 201221532
Desmodur® 44M 德國。 4,4’-亞甲基二苯基二異氰酸酯， Bayer MaterialScience AG, Leverkusen，德國。 De$modur®XP 2599含有醚基且以HDI為主之脂族預
Terathane® 2000 聚物，Bayer MaterialScience AG, Leverkusen，德國。 具Mn=2000g/mol之聚四亞曱基 醚二醇，INVISTA Resins & Fibers, Hattersheim am Main，德國。 Terathane® 2900 具Mn=2900g/mol之聚四亞曱基 醚二醇，INVISTA Resins & Fibers， Hattersheim am Main，德國。 Terathane® 650 具Mn = 650g/mol之聚四亞曱基醚 二醇，INVISTA Resins & Fibers， Hattersheim am Main，德、國。 PolyTHF® 2000 具Mn=2000g/mol之二官能聚四 甘醇聚 ，BASF SE，Ludwigshafen, 德國。 PolyTHF® 2900 具Mn=2900g/mol之二官能聚四 甘醇聚鱗，BASF SE，Ludwigshafen， 德國。 Arcol® PPG 2000 具Mn=2000g/mol之二官能聚丙 二醇聚醚，Bayer MaterialScience 16 201221532 AG，Leverkusen,德國。
Acclaim® 6320 具 Mn= 6000g/mol 及環氧乙炫(單 元比例為20重量％之三官能聚環 氧丙烷聚環氧乙烷聚醚，Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德國。
Acclaim® 6300 具 Mn=6000g/mol 之三官能聚環 氧丙烧聚醚，Bayer MaterialScience AG，Leverkusen，德國。
Desmophen® 670 含有經基具低程度分支之聚酯，經 基含量4.3±0·4% (根據DIN 53 240/2 )，Bayer MaterialScience AG, Leverkusen,德國。
Desmophen® P 200 H/DS 含有經基之直鏈聚S旨，Bayer
MaterialScience AG, Leverkusen, 德國。
Desmophen® C 2200具有終端經基及分子量大約 2000g/mol之直鏈脂族聚碳酸酯二 醇，Bayer MaterialScience AG， Leverkusen，德國。
Desmophen® C 2201具分子量大約2000g/mol之己烷二 醇·碳酸二曱酯的聚酯，Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德國。 17 201221532
Desmophen®2001KS具分子量大約2000g/mol之聚伸乙 基/聚伸丁基己二酸酯二醇的聚酯
Mesamoll® 多元醇，Bayer MaterialScience AG， Leverkusen,德國。 紛的烧基續酸酯 Lanxess Deutschland GmbH, Leverkusen, 德國。 DBTDL 二月桂酸二丁基錫，E. Merck KGaA，Darmstadt，德、國。 Desmorapid® SO 2-乙基己酸錫（II ) ，Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德國。 Irganox® 1076 十八基-3-(3,5-二-第三丁基-4-經苯 基）-丙酸醋，Ciba Specialty Chemicals Inc., Basle,瑞士。 Fascat® 4102 丁基錫-畚-2-乙基己酸鹽，Arkema Inc. Philadelphia, USA。 實施例1:製備二異氰酸酯官能的聚異氰酸酯預聚物 將130〇g六亞曱基·1，6-二異氰酸酯（HDI)及〇.27g 鱗酸二丁酯放置於4公升4頸燒瓶伴隨攪拌。在3小時 内於80 C添加I456g Arcol® PPG 2000，在相同溫度持 續授拌1小時。然後於130°C及0.1托進行薄膜蒸德以 蒸餾掉過量HDI。獲得之NCO預聚物具有NC0含量 201221532 3.27%及黏度 i68〇mPas (25°C )。 實施例2:製備四異氰酸酯官能的聚異氰酸酯預聚物 將1000g六亞甲基_1，6_二異氰酸酯（HDI)及〇 15g 辛酸錘放置於4公升4頸燒瓶伴隨攪拌。於8(rc添加 l〇〇〇g PolyTHF® 2000，在115¾持續攪拌5小時’伴
Ik在二次間隔一小時的時刻額外添加〇.丨巧辛酸錯。一 旦此時間過去，添加〇.5g磷酸二丁酯。然後於13(rc& 0.1托進行薄膜蒸餾以蒸餾掉過量HDI。獲得之NC〇預 聚物具有1^(：0含量6.18%及黏度2570〇1^33(25。(：）。 實施例3:製備二異氰酸酯官能的聚異氰酸酯預聚物 為了製備預聚物’將7.15kg Desmodur 44M®在溫 度50 C放置於具授拌器之容器，在μ分鐘 内添加 45.85kg已引向室溫之聚喊Acclaim 6300® (然而，視情 況亦可能提供聚喊於5〇°C，然後添加亦溫熱至5〇。〇之 異氰酸醋）。 然後使混合物加熱至1 〇 〇。(：以引起反應且於此溫度 維持另外7小時。冷卻後，獲得具有NCO含量2.70±0.1 重量/及於70 C黏度大約4200±600mPas之產物。 實施例4 (比較）：製備非根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。在每分鐘3〇〇迴轉操作之 速度混合機中’將8.65g實施例2的預聚物及25.0g 201221532
Acclaim® 6320與一些〇.〇75g DBTDL於聚丙婦燒杯混 合1分鐘。將仍舊液體反應混合物藉由手以具有濕膜厚 度1mm的膜用於刀塗玻璃板製備後，將所有膜於8(r(： 乾燥櫥中乾燥隔夜，然後於120°C施予進一步回火5分 鐘。回火後，藉由手可從玻璃板容易地移除膜。 實施例5 (比較）：製備非根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。將5.0g Desmodur® N 3300及20.〇g實施例1的預聚物放置於聚丙烯燒杯，並 在每分鐘300迴轉操作之速度混合機中一起混合1分 鐘。在每分鐘300迴轉操作之速度混合機中，然後將此
混合物與 38.54g Terathane® 2000 及一些 〇.〇ig DBTDL 於聚丙烯燒杯混合1分鐘。將仍舊液體反應混合物藉由 手以具有濕膜厚度lmm的膜用於刀塗玻璃板。製備 後’將所有膜於80°c乾燥櫥中乾燥隔夜，然後於12〇〇c 施予進一步回火5分鐘。回火後，藉由手可從玻璃板容 易地移除膜。 實施例6 (比較）：製備非根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。在每分鐘3〇〇迴轉操作之 速度混合機中，將19.94g實施例2的預聚物及'3〇〇g Terathane® 2_與一些0.03g DBTDL於聚丙烯燒杯混 合1分鐘。將仍舊液體反應混合物藉由手以具有=膜& 度lmm的膜用於刀塗玻璃板。製備後，將所有膜^''肋t 20 201221532 乾燥櫥中乾燥隔夜，然後於12〇°C施予進一步回火5八 鐘。回火後，藉由手可從玻璃板容易地移除膜。 刀 實施例7 (比較）：製備非根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。在每分鐘300迴轉操作之 速度混合機中’將l4.27g實施例2的預聚物與3〇〇 Terathane® 2900及一些〇.〇3g DBTDL於聚丙埽燒杯混 合1分鐘。將仍舊液體反應混合物藉由手以具有濕膜^ 度1mm的膜用於刀塗玻璃板。製備後，將所有膜於8〇七 乾燥櫥中乾燥隔夜，然後於12〇°c施予進一步回火5分 鐘。回火後’藉由手可從玻璃板容易地移除膜。 實施例8 (比較）：製備非根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。在每分鐘3〇〇迴轉操作之 速度混合機中，將 1.96g Desmodur® N3300 與 i〇.〇g Temthane® 2000及一些0.005g DBTDL於聚丙烯燒杯混 合1分鐘。將仍舊液體反應混合物藉由手以具有濕膜厚 度1mm的膜用於刀塗玻璃板。製備後，將所有膜於8〇〇c 乾燥櫥中乾燥隔夜，然後於120°C施予進一步回火5分 鐘。回火後’藉由手可從玻璃板容易地移除膜。 實施例9 (比較）：製備非根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。在每分鐘3〇〇迴轉操作之 速度混合機中，將6.7g Desmodur® N3300與50.0g 21 201221532
Terathane® 2900及一些0.05g DBTDL於聚丙烯燒杯混 合1分鐘。將仍舊液體反應混合物藉由手以具有濕膜厚 度1mm的膜用於刀塗玻璃板。製備後，將所有膜於80°C 乾燥櫥中乾燥隔夜，然後於120°C施予進一步回火5分 鐘。回火後，藉由手可從玻璃板容易地移除膜。 實施例10 (比較）：製備非根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。在每分鐘300迴轉操作之 速度混合機中，將 25g Desmophen® 2001 KS 與 〇.〇25g Irganox® 1076於60°CPP燒杯混合。一旦穩定劑已完全 溶解，添加0.025g DBTDL，使混合物在每分鐘300迴 轉操作之速度混合機中再次混合1分鐘。然後添加 38.964g實施例1的預聚物，使混合物在每分鐘3〇〇迴 轉操作之速度混合機中再次混合1分鐘。 使用自動膜鑄塑儀器（ZAA 2300類型，Zinser
Analytik) ’將仍舊液體反應混合物以具有濕膜厚度 0.25mm的膜用於刀塗矽化膜rn 75 2SLK。製備後，將 所有膜於100°C乾燥櫥中回火1小時。 實施例11 (比較）：製備非根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。在每分鐘300迴轉操作之 速度混合機中，將50g Desmophen® C2201與〇.〇5g Irganox®於l〇〇°C混合。一旦穩定劑已完全溶解，添加 0.5gDesmorapid® SO,使混合物在每分鐘300迴轉操作 22 201221532 之速度混合機中再次混合1分鐘。然後添加34 3〇5g Desmodur® XP2599，使混合物在每分鐘300迴轉操作 之速度混合機中再次混合1分鐘。 使用自動膜鑄塑儀器（ZAA 2300類型，Zinser Analytik) ’將仍舊液體反應混合物以具有濕膜厚度 0.25mm的膜用於刀塗石夕化膜RN 75 2SLK。製備後，將 所有膜於100°C乾燥櫥中回火1小時。 實施例12 :製備根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。將50.0g Desmophen® 670 及0.05g Irganox® 1076放置於聚丙稀燒杯，在每分鐘 300迴轉操作之速度混合機中混合1分鐘，然後加熱至 60°C。一旦穩定劑（Irganox® 1076)已完全溶解，添加 0.025gDesmorapid® SO’使混合物在每分鐘3〇〇迴轉操 作之速度混合機中再次混合1分鐘。將25.24g Desmodur® N 100添加於此均質混合物，然後在每分鐘 300迴轉操作之速度混合機中再次混合1分鐘。 將仍舊液體反應混合物藉由手以具有濕膜厚度 1mm的膜用於刀塗玻璃板。製備後，將所有膜於1〇〇。〇 乾燥櫥中固化1小時。固化後，藉由手可從玻璃板容易 地移除膜。 實施例13 :製備根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。將5〇.〇g Desmophen® 23 201221532 C2201及〇.〇5g irganox® i〇76放置於聚丙烯燒杯，在每 分鐘300迴轉操作之速度混合機中混合1分鐘，然後加 熱至60 C。一旦穩定劑（Irganox® 1076)已完全溶解， 添加O.OlgDBTDL，使混合物在每分鐘300迴轉操作之 速度混合機中再次混合1分鐘。將l〇.79gDesmodur®N 3300添加於此均質混合物，然後在每分鐘3〇〇迴轉操 作之速度混合機中再次混合1分鐘。 將仍舊液體反應混合物藉由手以具有濕膜厚度 1mm的膜用於刀塗玻璃板。製備後，將所有膜於ι〇(Γ(： 乾燥櫥中固化1小時。固化後’藉由手可從玻璃板容易 地移除膜。 實施例14 :製備根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。將50.0g Desmophen® C2200及0.05g Irganox® 1076放置於聚丙締燒杯，在每 分鐘300迴轉操作之速度混合機中混合1分鐘，然後加 熱至60°C。一旦穩定劑（Irganox® 1076)已完全溶解， 添加0.15g Desmorapid® SO，使混合物在每分鐘3〇〇迴 轉下再次混合1分鐘。將11.48g Desmodur® N 1〇〇添加 於此均質混合物，然後在每分鐘300迴轉操作之速度混 合機中再次混合1分鐘。 將仍舊液體反應混合物藉由手以具有濕膜厚度 lmm的膜用於刀塗玻璃板。製備後，將所有膜於100。〇 乾燥櫥中固化1小時。固化後’藉由手可從玻璃板容易 24 201221532 地移除膜。 實施例15 ··製備根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。在每分鐘300迴轉操作之 速度混合機中，將50g Desmophen® C2201與〇.〇5g Irganox® 1076於100°C混合。一旦穩定劑已完全溶解， 添加0.007g DBTDL，使混合物在每分鐘300迴轉操作 之速度混合機中再次混合1分鐘。然後添加l〇7l6g Desmodur® N100，使混合物在每分鐘300迴轉操作之 速度混合機中再次混合1分鐘。 使用自動膜鑄塑儀器（ZAA 2300類型，Zinser Analytik) ’將仍舊液體反應混合物以具有濕膜厚度 0.25mm的膜用於刀塗石夕化膜RN 75 2SLK。製備後，將 所有膜於100°C乾燥櫥中回火1小時。 實施例16 :製備根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。將50.0g Desmophen® P 200 H/DS液體及〇 〇5g Desmorapid® SO放置於聚丙烯 燒杯’加熱至6(TC，在每分鐘300迴轉操作之速度混 合機中混合20分鐘。一旦穩定劑（Irganox® 1076)已 完全溶解，添加0.0025g Fascat® 4102，使混合物在每 分鐘300迴轉下再次混合1分鐘。將10.72g Desmodur® N 100添加於此均質混合物，然後在每分鐘3〇〇迴轉操 作之速度混合機中再次混合1分鐘。 25 201221532 使用自動膜鑄塑儀器（ZAA 2300類型，Zinser Analytik) ’將仍舊液體反應混合物以具有濕膜厚度 〇.25mm的膜用於刀塗矽化膜RN 75 2SLK。製備後，將 所有膜於100°C乾燥橋中回火J小時。 實施例17 :製備根據本發明使用之聚合物 使用之原料未分開除氣。將40.0g Desmophen® 670、15gMesamoll®及 〇.〇5gIrganox® 1〇76 放置於聚丙 稀燒杯’在每分鐘300迴轉操作之速度混合機中混合 20分鐘，然後加熱至60〇c。一旦穩定劑（Irgan〇_ 1〇76) 已元王，谷解，添加〇 〇12g Desmorapid® SO，使混合物 在每分鐘300迴轉下再次混合1分鐘。將2218g Desmodur® N 100添加於此均質混合物，然後在每分鐘 300迴轉操作之速度混合機中再次混合1分鐘。 使用自動膜鑄塑儀器（ZAA 2300類型，Zinser Analytik )’將仍舊液體反應混合物以具有濕膜厚度 0.25mm的膜用於刀塗石夕化膜RN 75 2SLK。製備後，將 所有膜於100°C乾燥櫥中回火1小時。 實施例18 :製備根據本發明使用之聚合物 將 50.0g Desmophen® P 200 H/DS 液體、0.05g Desmorapid® SO 及 〇.〇5g Irganox® 1076 放置於聚丙烯 燒杯，加熱至60°C，在每分鐘300迴轉操作之速度混 合機中混合20分鐘。一旦穩定劑（irganox⑧ίο%)已 26 201221532 凡王'合解’將10.79g Desmodur® N 3300添加於此均質 混合物，然後在每分鐘3〇〇迴轉操作之速度混合機中二 次混合1分鐘。 使用自動膜鑄塑儀器（ZAA 2300類型，Zinser Analytik )，將仍舊液體反應混合物以具有濕膜厚度 〇.25mm的膜用於刀塗矽化膜RN 75 2SLK。製備後，將 所有膜於l〇〇°C乾燥櫥中回火1小時。 測量樣品之電阻及崩潰場強度。非根據本發明實施 例及根據本發明聚合物元素實施例之結果係顯示於以 下表1。體積電阻率之數值係以指數標記指示。因而， 實施例4中數值對應於體積電阻率7.46.1010 cm。 表1亦顯示根據DIN ΕΝ 150 672 1·1聚合物於延伸5〇 %之彈性模數〇 實施例 體積電阻率 崩潰場強度 彈性模數 ·— 〔ohm cm〕 〔V/μιη〕 〔MPa〕 4 (比較） 7.46E+10 32.0 0.60 5 (比較） 2.15E+11 45.8 0.95 6 (比較） 5.256E+12 57.0 1.84 7 (比較） 3.216E+12 55.4 1.66 8 (比較） ----- 1.002E+11 26.1 1.89 9 (比較） ---— _ 3.318E+12 64.0 1.77 10 (比較） 5.803E+11 34.1 0.70 11 (比較） 3.818E+11 30.3 0.81 12 5.16E+15 82.5 10.26 27 201221532 13 1.435E+14 69.4 2.22 14 9.10E+13 72.4 1.99 15 7.83E+14 132.6 2.39 16 4.10E+14 96.7 1.57 17 2.99E+14 104.0 2.85 18 4.97E+13 93.6 1.52 表1 : 實施例4至11 (比較）及12至18 (根據本發 明）製備之膜性質 試驗顯示根據本發明呈膜形式之聚合物較先前技 藝具有顯著優勢。 當使用根據本發明膜時，特別有利者係非常高電 阻、高崩潰場強度及高模數之組合。可有利地使用根據 本發明聚合物，獲得以其製造的機電轉換器特別合宜效 率程度。 【圖式簡單說明】 無 【主要元件符號說明】 無 28

Claims (1)

  1. 201221532 七、申請專利範圍： 1. 一種機電轉換器，其包含與第一電極及第二電極 接觸之介電彈性體，其中該介電彈性體包含聚胺 基曱酸酯聚合物，其特徵在於該聚胺基曱酸酯可 藉由 A) 具有縮二脲及/或異三聚氰酸酯結構之三 官能聚異氰酸酯與 B ) 具有至少兩個異氰酸S旨反應性基之化合物 反應而獲得， 其中該具有至少兩個異氰酸酯反應性基之化合物 B) 包含聚酯及/或聚碳酸酯單元，且 其中A)中異氰酸酯基與B)中異氰酸酯反應性 基之莫耳比率為0.8 : 1.0至1.3 : 1.0。 2. 根據申請專利範圍第1項之機電轉換器，其中成 分A)係以具有縮二脲及/或異三聚氰酸酯結構 之脂族三官能聚異氰酸酯為主。 3. 根據申請專利範圍第1或2項之機電轉換器，其 中成分A)係以六亞曱二異氰酸酯為主。 4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項之機電轉 換器，其特徵在於成分B)為聚酯多元醇及/或 聚碳酸酯多元醇。 5. 根據申請專利範圍第1至4項中任一項之機電轉 換器，其中在該聚胺基曱酸酯聚合物中聚酯及/ 或聚碳酸酯單元之比例為2 20重量％至S 90重量 29 % 0 % 0201221532 6.根據申請專利範圍第1至5項中任一項之機電轉 換器’其中該聚胺基甲酸醋聚合物於伸長5〇%具 有彈性模數SO.lMPa至$ 15MPa。 7* 一種製造機電轉換器之方法，其包含下列步驟： 1^ 製備第一電極及第二電極； 2) 製備介電彈性體，其中該介電彈性體包含 聚胺基甲酸酯聚合物，且該聚胺基甲酸酯 可藉由 A) 具有縮二脲及/或異三聚氰酸酯結 構之二g能聚異氰酸自旨與 B) 具有至少兩個異氰酸酯反應性基之 化合物 反應而獲得， 其中該具有至少兩個異氰酸酯反應性基之 化合物B)包含聚酯及/或聚碳酸酯 元，且 其中A)中異氰酸g旨基與B) _異氛酸醋 反應性基之莫耳比率為0.8:1.0至1.3:1.0; 3)使該介電彈性體配置於第—電極及第二電 極間。 8.根據=請專利範圍第7項之方法，其中介電彈性 體係耩由將生成聚胺基甲酸龍聚合物之反應混合 物塗敷於第-及/或第二電極而製備。 201221532 9. 一種介電彈性體在機電轉換器中作為致動器、感 測器及/或產生器（generator)之用途，其中該介電 彈性體包含聚胺基曱酸酯聚合物，且該聚胺基曱 酸酯聚合物可藉 A) 具有縮二脲及/或異三聚氰酸酯結 構之三官能聚異氰酸酯與 B) 具有至少兩個異氰酸酯反應性基之 化合物 反應而獲得， 其中該具有至少兩個異氰酸酯反應性基之 化合物B)包含聚酯及/或聚碳酸酯單 元，且 其中A)中異氰酸酯基與B)中異氰酸酯 反應性基之莫耳比率為0.8:1.0至1.3:1.0。 10. —種電氣及/或電子設備，其包含根據申請專利 範圍第1至6項中任一項之機電轉換器。 31 201221532 四、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：無。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 無 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化 學式= 無
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