EP2307474A1 - Elektromechanischer wandler mit einem polymerelement auf polyisocyanat-basis - Google Patents

Elektromechanischer wandler mit einem polymerelement auf polyisocyanat-basis

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EP2307474A1
EP2307474A1 EP09802449A EP09802449A EP2307474A1 EP 2307474 A1 EP2307474 A1 EP 2307474A1 EP 09802449 A EP09802449 A EP 09802449A EP 09802449 A EP09802449 A EP 09802449A EP 2307474 A1 EP2307474 A1 EP 2307474A1
Authority
EP
European Patent Office
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polyisocyanate
polymer element
reaction mixture
electromechanical transducer
electrodes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09802449A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Jenninger
Sebastian Dörr
Joachim Wagner
Burkhard KÖHLER
Heike Heckroth
Mathias Matner
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Bayer Intellectual Property GmbH
Original Assignee
Bayer MaterialScience AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayer MaterialScience AG filed Critical Bayer MaterialScience AG
Priority to EP09802449A priority Critical patent/EP2307474A1/de
Publication of EP2307474A1 publication Critical patent/EP2307474A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
    • H10N30/098—Forming organic materials
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    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Definitions

  • the present invention relates to an electromechanical transducer, in particular an electromechanical sensor, actuator and / or generator comprising a polymer element which consists of a reaction mixture comprising a polyisocyanate or a polyisocyanate prepolymer or a mixture thereof and a compound having at least two isocyanate-reactive amino groups, is available.
  • the present invention relates to a method for producing such an electromechanical transducer and the use of such a polymer element as an actuator, sensor and / or generator Femer
  • the present invention relates to an electronic and / or electrical device comprising an inventive electromechanical transducer, and the Use of an inventive electromechanical transducer in an electronic and / or electrical device.
  • Em electromechanical transducer converts electrical energy m mechanical energy and vice versa
  • Electromagnetic converters can therefore be used as sensors, actuators and / or generators
  • an electroactive polymer is understood as meaning a polymer which changes its volume and / or its shape as a function of a voltage applied thereto and / or which can generate a voltage by means of a change in volume and / or shape
  • WO 01/06575 A1 discloses that these properties may include, for example, silicone elastomers, acrylic elastomers, polyurethanes, thermoplastic elastomers, copolymers comprising polytetrafluoroethylene, fluoroelastomers and polymers comprising silicone and acrylic groups
  • a polymer element which is obtainable from a reaction mixture comprising a polyisocyanate or a polyisocyanate prepolymer or a mixture thereof and a compound having at least two isocyanate-reactive amino groups, in particular an ammofunctional aspartic acid ester
  • a "polyisocyanate” or “polyisocyanate prepolymer” is understood as meaning a compound which has at least two free isocyanate groups.
  • a "polyisocyanate” or “polyisocyanate prepolymer” is meant a compound which is at least two-fold isocyanate-functional
  • the present invention therefore em electromechanical transducer having at least two electrodes and at least one polymer element, wherein the polymer element is disposed between two electrodes and in particular contacted at least one of the electrodes, and wherein the polymer element erf ⁇ ndungshunt from a, for example, film-forming, reaction mixture comprising the following components
  • the transducer When a mechanical stress is applied to such a transducer, the transducer deforms along its thickness, for example, and a strong electrical signal can be detected at the electrodes. This converts mechanical energy into electrical energy.
  • the converter according to the invention can consequently be used both as a generator and as a sensor
  • the converter according to the invention can equally serve as an actuator.
  • the polymer element is arranged between two electrodes such that they adjoin the same on opposite sides of the polymer element.
  • the polymer element can be coated on both sides with electrodes
  • Another object of the present invention is a method for producing an electromechanical transducer according to the invention, in which
  • At least two electrodes are provided, and
  • reaction mixture comprising the following components
  • the polymer element is placed between two electrodes.
  • the polymer element can be arranged between two electrodes such that the polymer element contacts at least one of the electrodes.
  • the polymer element is provided by applying the reaction mixture to at least one of the electrodes. This can be done, for example, by knife coating, brushing, casting, spin coating, spraying or extrusion. However, it is within the scope of the present invention also possible to produce the electrodes and the polymer element in separate steps and add together later.
  • the reaction mixture is dried and / or annealed Drying may be fed in a temperature range of ⁇ O ° C to ⁇ 200 0 C, for example,> 0, l min h to ⁇ 48, in particular for> 6 h to ⁇ 18 h.
  • the tempering may, for example, in a temperature range of> 80 0 C to ⁇ 250 ° C, for example, for> 0, l min to ⁇ 24 h, take place.
  • Another object of the present invention is the use of a polymer element obtainable from a reaction mixture comprising the following components
  • electromechanical element for example as a sensor, actuator and / or generator, in particular as an electromechanical element in a sensor, actuator and / or generator.
  • Another object of the present invention is an electronic and / or electrical device, in particular a module, automaton, instrument or component, comprising an inventive electromechanical transducer.
  • the present invention relates to the use of an electromechanical transducer according to the invention in an electronic and / or electrical device, in particular in a module, automaton, instrument or in a component.
  • the polymer element may be a polymer layer, in particular a polymer film, a polymer film or a polymer coating.
  • the polymer layer may have a layer thickness of
  • > 0.1 ⁇ m to ⁇ 1500 ⁇ m for example from> 1 ⁇ m to ⁇ 500 ⁇ m, in particular from> 5 ⁇ m to
  • ⁇ 200 ⁇ m preferably from> 5 ⁇ m to ⁇ 100 ⁇ m.
  • component A) may in principle be a polyisocyanate or a polyisocyanate prepolymer or a mixture thereof.
  • component A) may be an isocyanurate group and / or urethane group-containing polyisocyanate or an isocyanurate group- and / or urethane group-containing polyisocyanate prepolymer or a mixture thereof.
  • Suitable polyisocyanates A) include, for example, 1,4-butylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (EPDI), 2,2,4 and / or 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, and the isomeric bis (4, 4'-isocyanatocyclohexyl) methanes or mixtures thereof of any isomer content, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 4-isocyanatomethyl-1,8-octane diisocyanate (nonane triisocyanate), 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- and / or 2,6- Toluylend ⁇ socyanat, 1,5-Naphthylendnsocyanat, 2,2'- and / or 2,4'- and / or 4,4'- Diphenylmethand ⁇ socyanat, 1,3- and / or 1,
  • proportionally modified isocyanates which have a functionality of ⁇ 2, with uretdione, isocyanurate, urethane, allophanate, biuret, imidoxadiazmdione or oxadiazinylone structure, and mixtures thereof.
  • polyisocyanates or polyisocyanate mixtures of the aforementioned type with exclusively aliphatically or cycloahphatically bonded isocyanate groups or mixtures of these and an average NCO functionality of the mixture of ⁇ 2 to ⁇ 4, preferably> 2 to ⁇ 2.6 and more preferably ⁇ 2 to ⁇ 2.4
  • Polyisocyanates based on hexamethylene diisocyanate, isophorone isocyanate or the isomeric bis (4,4'-isocyanatocyclohexyl) methanes and mixtures of the abovementioned diisocyanates are particularly preferably used as component A).
  • polyisocyanate prepolymers which can likewise be used as component A) can be obtained by reacting polyisocyanates with hydroxy-functional, in particular polymeric, polyols, if appropriate with the addition of catalysts and auxiliaries and additives
  • Hydroxy-functional, polymeric polyols can be, for example, polyester polyols, polyacrylate polyols, polyurethane polyols, polycarbonate polyols, polyether polyols,
  • Polyester polyacrylate polyols polyurethane polyacrylate polyols, polyurethane polyester polyols, polyurethane polyether polyols, polyurethane polycarbonate polyols and / or
  • Polyesterpolycarbonatpolyole be. These can be used to prepare the polyisocyanate prepolymer individually or in any mixtures with each other.
  • polyisocyanates preferably dinocyanates
  • polyols at an NCO / OH ratio generally of> 4.1 to ⁇ 20.1, for example of 8: 1.
  • the proportion of unreacted polyisocyanates can subsequently be separated off.
  • the Dunn Anlagendestülation can be used, wherein low-residue monomers having residual monomer contents of, for example ⁇ l weight percent, preferably ⁇ 0.5 weight percent, particularly preferably ⁇ 0, 1 weight percent, are obtained.
  • the reaction temperature may be> 20 0 C to ⁇ 120 ° C, preferably> 60 0 C to ⁇ 100 0 C,
  • stabilizers such as Benzoylchlo ⁇ d, Isophthaloylchlo ⁇ d, dibutyl phosphate, 3-chloropropionic acid or methyl tosylate can be added during the preparation.
  • Suitable polyester polyols for the preparation of the polyisocyanate prepolymers may be polycondensates of di- and optionally Tn and tetraols and di- and optionally Tn and tetracarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids or lactones.
  • the corresponding polycarboxylic anhydrides or corresponding polycarboxylic acid esters of lower alcohols can also be used to prepare the polyesters
  • diols examples include ethylene glycol, borylene glycol, diethylene glycol, ethylene glycol, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, furthermore 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, butanediol (1,3), butanediol (1,4), hexanediol (1,6) and isomers, neopentyl glycol or hydroxypic acid neopentyl glycol esters or mixtures thereof, with hexanediol (1,6) and isomers, butanediol (1,4), neopentyl glycol and neopentyl glycol hydroxypivalate being preferred.
  • polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, furthermore 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, butanediol (1,3), butanediol (1,4), hexan
  • polyols such as methylmethylolpropane, glycene, erythamine, pentaerytene, methylmethylbenzene or methylhydroxyisocyanurate, or mixtures thereof.
  • phthalic acid As dicarboxylic acids, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, glutaric acid, terrachlorophthalic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, malonic acid, suberic acid, 2-methylsuccinic acid, 3,3-diethylglutaric acid and / or 2, 2 Dimethylbernstemsaure be used.
  • the corresponding Anhydnde can be used as an acid source.
  • monocarboxylic acids such as benzoic acid and hexanecarboxylic acid may additionally be used.
  • Preferred acids are aliphatic or aromatic acids of the abovementioned type. Particular preference is given to adipic acid, isophthalic acid and phthalic acid.
  • Hydroxycarboxylic acids which may be co-used as reactants in the preparation of a hydroxyl-terminated polyester polyol include hydroxycaproic acid, hydroxybutyric acid, hydroxydecanoic acid or hydroxysteanic acid or mixtures thereof.
  • Suitable lactones are caprolactone, butyrolactone or homologs or mixtures thereof. Preference is given to caprolactone.
  • hydroxyl-containing polycarbonates for example polycarbonate polyols, preferably polycarbonatediols, may be used
  • polycarbonate polyols preferably polycarbonatediols
  • M n number-average molecular weight of> 400 g / mol to ⁇ 8000 g / mol, preferably> 600 g / mol to ⁇ 3000 g / mol.
  • Kohlensaured ⁇ vaten such as diphenyl carbonate, dimethyl carbonate or phosgene
  • diols examples include ethylene glycol, 1,2- and 1,3-propanediol, 1,3- and 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, neopentyl glycol, 1,4-bis-hydroxymethylcyclohexane, 2 - Methyl-l, 3-propanediol, 2,2,4-T ⁇ methylpentandiol-l, 3, dipropylene glycol, polypropylene glycols, dibutylene glycol, polybutylene glycols, bisphenol A or lactone-modified diols of the type mentioned above or mixtures thereof
  • the diol component preferably contains> 40% by weight to ⁇ 100% by weight of hexanediol, preferably 1,6-hexanediol and / or hexanediol derivatives.
  • hexanediol derivatives are based on hexanediol and may contain ester or ether groups in addition to terminal OH groups.
  • Such derivatives may be obtained, for example, by reacting hexanediol with Excess caprolactone or by etherification of hexanediol with itself to di- or T ⁇ hexylenglykol available.
  • the amount of these and other components, in the context of the present invention m known manner chosen such that the sum does not exceed 100 weight percent, in particular 100 weight percent results.
  • Hydroxyl-containing polycarbonates especially polycarbonate polyols, are preferably linearly constructed.
  • polyether polyols can be used to prepare the polyisocyanate prepolymers A).
  • polytetramethylene glycol polyethers as obtainable by polymerization of tetrahydrofuran by means of cationic ring-opening are suitable.
  • suitable polyether polyols may be the addition products of styrene oxide, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide and / or epichlorohydrin to di- or polyfunctional starter molecules.
  • starter molecules examples include water, butyldiglycol, glycine, diethylene glycol, trimethylolpropane, propylene glycol, sorbitol, ethylenediamine, triethanolamine, or 1,4-butanediol or mixtures thereof.
  • Preferred components for the preparation of the polyisocyanate prepolymers are polypropylene glycol, polytetramethylene glycol polyethers and polycarbonate polyols or mixtures thereof, with polypropylene glycol being particularly preferred
  • polymeric polyols having a number average molecular weight M n of ⁇ 400 g / mol to ⁇ 8000 g / mol, preferably from> 400 g / mol to ⁇ 6000 g / mol and particularly preferably from> 600 g / mol to ⁇ 3000 g / mol are used. These preferably have an OH functionality of> 1.5 to ⁇ 6, particularly preferably from> 1.8 to ⁇ 3, very particularly preferably from> 1.9 to ⁇ 2.1.
  • short-chain polyols can also be used in the preparation of the polyisocyanate prepolymers A).
  • ethylene glycol, diethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,3-butylene glycol, cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, hydroquinone dihydroxyethyl ether, Bisphenol A (2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane), Hyd ⁇ ertes bisphenol A (2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane), T ⁇ methylolpropan, T ⁇ methylolethan, Glyce ⁇ n or Pentaeryth ⁇ t or a mixture thereof can be used
  • ester diols of the stated molecular weight range, such as ⁇ -hydroxybutyl- ⁇ -hydroxycaproic acid ester, ⁇ -hydroxyhexyl- ⁇ -hydroxybutyric acid ester, adipic acid ( ⁇ -hydroxyethyl) ester or terephthalic acid bis ( ⁇ -hydroxyethyl) ester.
  • monofunctional isocyanate-reactive hydroxyl group-containing compounds can also be used for the preparation of the polyisocyanate prepolymers.
  • monofunctional compounds are ethanol, n-butanol, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether,
  • Suitable components for chain elongation are organic diamines or polyamines.
  • ethylenediamine, 1,2-diaminopropane, 1,3-diammopropane, 1,4-diammobutane, 1,6-diaminohexane, isophorone diammine, 2,2,4- and isomer mixtures are suitable 2,4,4-T ⁇ methylhexa- methylendiamin, 2-Methylpentamethylendiamm, Diethylent ⁇ amin, diarmnodicyclohexylmethane or dimethylethylenediamine or mixtures thereof.
  • amines having an isocyanate-reactive group such as methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, octylamine, lauryl, stearyl, Isononyloxypropylamin, Dimethylarrun, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, N-Methylaminopropyla ⁇ un, diethyl (methyl) ammopropylamine, Morphohn, Pipe ⁇ dm, or suitable substituted derivatives thereof, amides of diphenyl amines and monocarboxylic acids, monoketim of diphenyl amines, pentahedral / tertiary amines, such as N, N-dimethylaminopropylamine
  • the isocyanates, polyisocyanates, polyisocyanate prepolymers or isocyanate mixtures used in A) preferably have an average NCO functionality of> 1.8 to ⁇ 5, more preferably ⁇ 2 to ⁇ 3.5, and most preferably ⁇ 2 to ⁇ 2.5 ,
  • component B) can in principle be a compound having at least two isocyanate-reactive amino groups.
  • component B) may be a polyamine having at least two isocyanate-reactive amino groups.
  • an isocyanate-reactive amino group is understood as meaning an NH 2 or NH group.
  • component B) comprises or comprises an ammofunctional aspartic acid ester, in particular an amino-functional polyaspartic acid ester
  • ammo-functional aspartic acid esters B) which are preferably used can be carried out by reacting the corresponding amines at least difunctional amines X (NH 2 ) n with maleic or fumaric acid esters of the general formula:
  • Preferred malic or fumaric acid esters are malemic acid dimethyl ester, diethyl maleate, dibutyl maleate and the corresponding fumaric acid esters.
  • Preferred primary at least difunctional amines X (NH 2 ) n are ethylenediamm, 1,2-diammopropane, 1,4-diammobutane, 1,6-diaminohexane, 2,5-diammo-2,5-dimethylhexane, 2-methyl-1, 5-diammopentane, 2,2,4- and / or 2,4,4-t-methyl-1,6-diaminohexane, 1,11- Diaminoundecane, 1,12-diaminododecane, 1-amino-3,3,5-triethyl-5-aminomethylcyclohexane, 2,4- and / or 2,6-hexahydrotoluenediamine, 2,4'- and / or
  • Particularly preferred primary at least difunctional amines are 4-diaminobutane, 1,6-diaminohexane, 2-methyl-1,5-diaminopentane, 2,2,4-trimethyl-1,6-diaminohexane or 2,4,4-trimethyl-1 , 6- diammohexan or mixtures thereof
  • component B) is or comprises an ammo-functional aspartic acid ester of the general formula (I):
  • X is an n-valent organic radical obtained by removing at least two primary amino groups of an n-valent amine
  • R 1, R 2 are the same or different organic radicals which have no Zerewitmoff active hydrogen
  • n stands for an integer ⁇ 2
  • X m of formula (I) is a divalent organic radical obtained by removal of the amino groups from 1,4-diaminobutane, 1,6-diaminohexane, 2-methyl-1,5-diammopentane, 2,2,4- or 2,4,4-t-methyl-1,6-diaminohexane
  • Zerewitinoff-active hydrogen is understood as meaning hydrogen bonded which, by reaction with methylmagnesium iodide, yields methane by a process discovered by Zerewitmoff.
  • OH, NH and SH groups in particular are used as groups in the context of the present invention understood that have Zerewitmoff active hydrogen.
  • Examples of compounds having Zerewitmoff active hydrogen are compounds containing carboxyl, hydroxyl, amino, imido or thiol groups as functional groups Preferably, R] and R2, therefore, for the same or different organic radicals having no OH, NH or SH group.
  • R 1 and R 2 each independently of one another represent a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, particularly preferably a methyl or ethyl group
  • Ri and R 2 are an ethyl group, wherein X is based on 2-methyl-l, 5-diammopentane as n-valent amine
  • N m formula (I) is preferably for the description of the valency of the n-valent amine for an integer from ⁇ 2 to ⁇ 6, more preferably ⁇ 2 to ⁇ 4, for example 2.
  • the amino-functional aspartic esters B) can be prepared from the abovementioned starting materials in accordance with DE 69311633 A.
  • the production of the amino Asparagmklareester B) within a temperature range from> 0 0 C to ⁇ 100 0 C takes place preferably the toastmate ⁇ ahen are used in proportions such that for each primary amino group of at least one, preferably exactly one, olefinic double bond Following the Reaction optionally used in excess réellemate ⁇ ahen be separated by distillation.
  • the reaction can be carried out in bulk or in the presence of suitable solvents such as methanol, ethanol, propanol or dioxane or mixtures of such solvents. Catalysts can also be used to prepare B)
  • amino-functional aspartic acid esters or in addition thereto, it is also possible to use other compounds having at least two isocyanate-reactive amino groups.
  • examples are aliphatic, cyclohephatic and / or aromatic di- or polyamines, for example 1, 2-ethylenediamine, 1, 2-diaminopropane, 1, 3-diaminopropane, 1,4-diammobutane, 1, 6-diammohexane, isophorone diamine, isomer mixture of 2 , 2,4- and 2,4,4-tetramethylhexamethylenediarnine, 2-methylpentamethylenediamine, diethylenetetamine, tnaminononane, 1,3- and 1,4-xylylenediamine, ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetramethyl-1,3-xylylenediamine , ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetramethyl-1,4-xy
  • Polyoxyalkylenarmne such as polypropylenediamine, or any mixtures of such diamines or any mixtures with amino-functional aspartic esters are preferred compounds with reduced reactivity used for isocyanates, for example di-aromatic aromatic diamines which preferably have at least one alkyl group in addition to the amino groups. Examples of these are 3,5-diethyltoluyl-2,6-diamine or 3,5-diethyltoluyl-2,4-diamm or mixtures thereof
  • the inventive reaction mixture for the polymer element can be obtained by mixing the components A) and B).
  • the ratio of amino groups to free NCO groups is preferably> 1.1.5 to ⁇ 0.8.1, more preferably 1.1.
  • the rate at 23 ° C. until extensive crosslinking and curing of the mixture of A) and B) has been achieved may typically be> 1 s to ⁇ 10 min, preferably> 1 min to ⁇ 8 mm, more preferably> 1 min to ⁇ 5 min, amount. Catalysts can accelerate curing.
  • the isocyanate groups of the polyisocyanate or of the polyisocyanate prepolymer of component A) may, in addition to component B), for example an amino-functional aspartic acid ester, a diamine and / or an NH 2 - and / or NH-functional polyamine, also partially with other compounds having isocyanate-reactive groups , For example, diols or polyols, are implemented.
  • component A) is cured exclusively with amino-functional aspartic acid esters.
  • the reaction mixture comprising the components A) and B) can be applied directly to the electrodes and cured there.
  • a film or a film can first be prepared from the reaction mixture and, if appropriate, completely cured, and then combined with the electrodes.
  • adhesives can be used or the adhesiveness of the reaction mixture itself can be exploited
  • the reaction mixture may additionally contain auxiliaries and additives.
  • auxiliaries and additives are crosslinkers, thickeners, cosolvents, thixotropic agents, stabilizers, Antioxidanüen, light stabilizers, emulsifiers, surfactants, adhesives, plasticizers, water repellents, pigments, fillers and leveling agents.
  • the reaction mixture may additionally contain fillers.
  • these fillers can regulate the dielectric constant of the polymer element.
  • the reaction mixture comprises fillers to increase the dielectric constants, such as fillers having a high dielectric constant.
  • examples include carbon black, graphite, emwandige or multi-walled carbon nanotubes or mixtures thereof
  • those types of carbon black are of interest, which have a surface passivation and therefore at low concentrations below the percolation threshold, although the dielectric constant increase and still do not lead to an increase in the conductivity of the polymer.
  • additives for increasing the dielectric constant and / or the electrical breakdown field strength can also be added after the filming. This can be done, for example, by producing one (or more) further layer (s) or by penetrating the polymer element, for example by diffusion into the polymer element respectively
  • inventive film-forming compositions can be carried out according to all known Apphkationsformen, may be mentioned, for example, doctoring, brushing, casting, spinning, spraying or extrusion
  • the drying and fixing of the reaction mixture can be carried out at temperatures of> 30 0 C, preferably from> 10 0 C to ⁇ 200 0 C, take place.
  • a coated substrate can be guided over a heated surface, for example a roller.
  • the order and the drying can each be carried out batchwise or continuously. Preferably, the process is entirely continuous.
  • the polymer element according to the invention can be provided with further layers. This can be done on one side or on both sides, in one layer or in several layers one above the other, by complete or by partial planar coating of the polymer element.
  • Suitable support materials for the production of a polymer film are, in particular, glass, release paper, films and plastics, from which the polymer film can optionally be easily removed
  • the processing of the individual layers can be carried out by casting or by manual or mechanical doctoring. Printing, screen printing, spraying, spraying and dipping are also possible processing techniques.
  • the erfmdungssiee polymer element advantageously has a good mechanical strength and high elasticity.
  • the polymer element according to the invention can have a maximum
  • the polymer element according to the invention in the use stretch range of> 100% to ⁇ 200% eme voltage of ⁇ 0, l MPa to ⁇ 1 MPa, for example from> 0, l MPa to ⁇ 0.8 MPa, in particular from> 0.1 MPa to ⁇ 0.3 MPa (determined according to DIN 53504).
  • the polymer element according to the invention can have a modulus of elasticity at an elongation of 100% of> 0.1 MPa to ⁇ 10 MPa, for example of> 0.2 MPa to ⁇ 5 MPa (determination according to DIN EN 150 672 1-1).
  • a polymer element according to the invention which is in the form of a polymer film, polymer film or polymer coating can have a layer thickness of> 0.1 ⁇ m to ⁇ 1500 ⁇ m, for example from> 1 ⁇ m to ⁇ 500 ⁇ m, in particular from> 5 ⁇ m to ⁇ 200 ⁇ m, preferably from ⁇ 5 microns to ⁇ 50 microns have
  • the films also advantageously have good electrical properties; these are determined for the breakdown field strength according to ASTM D 149 and for the measurements of the dielectric constant according to ASTM D 150
  • the polymer elements according to the invention can be coated on both sides with electrodes, as described, for example, in WO 01/06575.
  • This basic structure can be used in a variety of configurations for the production of sensors, actuators and / or generators
  • NCO contents were determined volumetrically in accordance with DIN-EN ISO 11909, unless expressly stated otherwise
  • the indicated viscosities were determined by means of Rotationsviskosimet ⁇ e after DEN 53019 at 23 0 C with a rotary viscometer Anton Paar Germany GmbH, Ostf ⁇ ldern, Germany.
  • Measurements of the film layer thicknesses were carried out using a mechanical probe from Heidenhain GmbH, Germany, PO Box 1260, 83292 Traunreut. The test specimens were measured at three different locations and the mean value was used as the representative measured value.
  • the tensile tests were carried out by means of a tractor from Zwick, model number 1455, equipped with a load cell of the total measuring range 1 kN according to DEN 53 504 with a pulling speed of 50 mm / mm. S2 specimens were used as specimens. Each measurement was carried out on three identically prepared test specimens and the average of the data obtained was used for the evaluation. Specifically, in addition to the tensile strength in [MPa] and the elongation at break in [%], the stress in [MPa] at 100% and 200% elongation was determined ,
  • the determination of the electrical volume resistivity was carried out using a test set-up from Keithley Instruments Ine, 28775 Aurora Road, Cleveland, Ohio 44139, United States of America (Electro- meter model number 6517A, measuring head: model number 8009) and a supplied program ( Model Number 6524: High Resistance Measurement Software).
  • a symmetrical, rectangular voltage of +/- 50 V was applied for a duration of 4 mm per period for the duration of 10 phases and the current flow was determined. From the values of the current flow just before switching the voltage, the resistance of the test piece was calculated at each period of the voltage and plotted against the number of periods The final value of this plot gives the measured value for the electrical volume resistance of the sample
  • the determination of the breakdown field strength according to ASTM D 149-97a was carried out using a high-voltage source model LNC 20000-3pos from Heinzmger, Anton-Jakob-Str 4 m 83026 Rosenheim, Germany, and a self-constructed sample holder at the DKI (Deutsches Kunststoffinstitut, Sch involvedbergerstr 6 in 64289 Darmstadt, Germany).
  • the sample holder contacts the homogenously thick polymer samples with little mechanical preload and prevents the operator from coming into contact with the stress.
  • the non-prestressed polymer film is statically loaded with rising stress, for insulation against airborne breakdown in Sihcon oil measurement is the voltage reached at break-through, based on the thickness of the polymer film in [V / ⁇ m]
  • Hardener DT Substituted aromatic diamine, NH equivalent number about 90, Amm number about 630 mg KOH / g, viscosity about 200 mPas Application engineering experiments
  • HDI hexamethylene diisocyanate
  • zinc octoate 0.08 g of zinc octoate
  • the raw materials used were not degassed separately.
  • the required amounts of 2 g of Hard DT and 71.99 g of prepolymer A-2 from Example 2 were weighed into a polypropylene beaker and mixed in the Speedmixer at 3000 rpm for 2 s.
  • the still liquid reaction mixture was applied to glass plates by hand films with a wet coating thickness of 1 mm geräkelt All films were dried in a drying oven overnight after preparation at 80 0 C followed by 5 minutes at 120 0 C. the post-annealed films were after annealing by hand simply be dissolved from the glass plate
  • Dibutyltin dilaurate (Metacure® T-12, Air Products and Chemicals, Ine) and 6.06 g
  • Isocyanates N3300 (the isocyanurate monomer of HDI, product of Bayer Mate ⁇ alScience AG) were weighed and mixed for 1 min at 3000 revolutions per minute in the Speedmixer
  • reaction product was poured onto a glass plate and extracted with a squeegee of 1 mm wet layer thickness to a homogeneous film. The film was then annealed at 80 0 C for 16 h.
  • the inventive films are the high dielectric constant at the same time very high breakdown field strength in the unstretched state, especially in the particularly preferred embodiments of the novel films of aspartic acid esters and polyisocyanate prepolymers, and the very good mechanical properties such as high elasticity, high elongation at break, good suitable stress-strain curve with low stress at moderate strains in the application area of the application.
  • the elongation at break and the elongation behavior in addition to the high dielectric constant at the same time very high breakdown field strength in the unstretched state in the particularly preferred embodiments of erfmdungswashen films of Asparagmklareestern and polyisocyanate prepolymers can be increased.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandler, insbesondere einen elektromechanischen Sensor, Aktuator und/oder Generator, der ein Polymerelement aufweist, welches aus einer Reaktionsmischung, umfassend ein Polyisocyanat oder ein Polyisocyanat- Prepolymer oder eine Mischung davon und eine Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Aminogruppen, erhältlich ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektromechanischen Wandlers sowie die Verwendung eines derartigen Polymerelements als elektromechanisches Element. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine elektronische und/oder elektrische Vorrichtung, welche einen erf?ndungsgemäßen elektromechanischen Wandler umfasst sowie die Verwendung eines erf?ndungsgemäßen elektromechanischen Wandlers in einer elektronischen und/oder elektrischen Vorrichtung.

Description

Elektromechanischer Wandler mit einem Polvmerelement auf Polvisocvanat-Basis
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandler, insbesondere einen elektromechanischen Sensor, Aktuator und/oder Generator, der ein Polymerelement aufweist, welches aus einer Reaktionsmischung, umfassend ein Polyisocyanat oder em Polyisocyanat- Prepolymer oder eine Mischung davon und eme Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Ammogruppen, erhältlich ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektromechanischen Wandlers sowie die Verwendung eines derartigen Polymerelements als Aktuator, Sensor und/oder Generator Femer betrifft die vorliegende Erfindung eine elektronische und/oder elektrische Vorrichtung, welche einen erfindungsgemäßen elektromechanischen Wandler umfasst, sowie die Verwendung eines erfindungsgemaßen elektromechanischen Wandlers in einer elektronischen und/oder elektrischen Vorrichtung.
Em elektromechanischer Wandler wandelt elektrische Energie m mechanische Energie um und umgekehrt Elektromagnetische Wandler können daher als Sensoren, Aktuatoren und/oder Generatoren eingesetzt werden
Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Wandlers basiert auf einer Schicht aus einem elektroaktiven Polymer, welche beidseitig mit Elektroden beschichtet ist. Dabei wird unter einem elektroaktiven Polymer em Polymer verstanden, welches sem Volumen und/oder seine Form in Abhängigkeit von einer daran anliegenden Spannung ändert und/oder welches durch eme Volumen- und/oder Formänderung eine Spannung erzeugen kann
Die WO 01/06575 Al offenbart, dass diese Eigenschaften beispielsweise Silikonelastomere, Acrylelastomere, Polyurethane, thermoplastische Elastomere, Polytetrafluorethylen umfassende Copolymere, Fluorelastomere und Silikon- und Acryl-Gruppen umfassende Polymere aufweisen können
Ferner ist aus der EP 1 081 171 A2 und DE-A 102 46 708 Al bekannt, dass Polyurethan- Prepolymere durch Asparagmsäureester vernetzt werden können.
Herkömmliche in elektromechanischen Wandlern eingesetzte Polymere weisen jedoch häufig schlechte mechanische und andere Eigenschaften, insbesondere nachteilige Dehnungseigenschaften, eine geπnge Isolationswirkung, insbesondere niedπge Durchbruchsfeldstarken und hohe elektrische Leitfähigkeiten, eine schlechte Prozessierbarkeit und hohe Mateπalkosten auf. Insbesondere kann durch herkömmlicherweise in elektromechanischen Wandlern eingesetzte Polymere, beispielsweise Silikone, eine Kombination der gewünschten Eigenschaftsmerkmaie nicht in einem Material erzielt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, einen elektromechanischen Wandler zur Verfugung zu stellen, der die Nachteile bekannter elektromechanischer Wandler überwindet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass diese Aufgabe durch ein Polymerelement, welches aus einer Reaktionsmischung umfassend em Polyisocyanat oder ein Polyisocyanat-Prepolymer oder eine Mischung davon und eine Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Aminogruppen, insbesondere einem ammofunktionellen Asparaginsäureester, erhältlich ist, gelöst wird. Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem „Polyisocyanat" beziehungsweise „Polyisocyanat-Prepolymer" eine Verbindung verstanden, die mindestens zwei freie Isocyanat-Gruppen aufweisen. Mit anderen Worten, unter einem „Polyisocyanat" beziehungsweise „Polyisocyanat-Prepolymer" wird eine Verbindung verstanden, die mindestens zweifach lsocyanat-funktionell sind
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher em elektromechanischer Wandler, der mindestens zwei Elektroden und mindestens ein Polymerelement aufweist, wobei das Polymerelement zwischen zwei Elektroden angeordnet ist und insbesondere mindestens eine der Elektroden kontaktiert, und wobei das Polymerelement erfϊndungsgemäß aus einer, beispielsweise filmbildenden, Reaktionsmischung umfassend die folgenden Komponenten
A) em Polyisocyanat oder em Polyisocyanat-Prepolymer oder eine Mischung davon, und
B) eine Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Aminogruppen,
erhältlich ist.
Dabei werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Begriffe „em" und „eine" im Zusammenhang mit den Komponenten A) und B) nicht als Zahlworter, sondern als unbestimmter Artikel verwendet.
Wenn eine mechanische Beanspruchung auf einen derartigen Wandler ausgeübt wird, so deformiert sich der Wandler beispielsweise entlang seiner Dicke und ein starkes elektrisches Signal kann an den Elektroden delektiert werden. Damit wird mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Der erfindungsgemaße Wandler kann folglich sowohl als Generator als auch als Sensor eingesetzt werden Unter Ausnutzung des entgegengesetzten Effekts, nämlich der Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie, kann der erfindungsgemäße Wandler andererseits gleichermaßen als Aktuator dienen.
Im Rahmen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Polymerelement derart zwischen zwei Elektroden angeordnet, dass diese auf gegenüberliegenden Seiten des Polymerelements an dieses angrenzen Beispielsweise kann das Polymerelement beidseitig mit Elektroden beschichtet sein
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen elektromechamschen Wandlers, in dem
- mindestens zwei Elektroden bereitgestellt werden, und
ein Polymerelement durch Umsetzung einer Reaktionsmischung umfassend die folgenden Komponenten
A) ein Polyisocyanat oder ein Polyisocyanat-Prepolymer oder eine Mischung davon, und
B) eine Verbindung mit mindestens zwei lsocyanatreaktiven Ammogruppen,
bereitgestellt wird, und
das Polymerelement zwischen zwei Elektroden angeordnet wird.
Insbesondere kann das Polymerelement dabei derart zwischen zwei Elektroden angeordnet werden, dass das Polymerelement mindestens eine der Elektroden kontaktiert.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Polymerelement durch Auftragen der Reaktionsmischung auf mindestens eine der Elektroden bereitgestellt Dies kann beispielsweise durch Rakeln, Streichen, Gießen, Schleudern, Sprühen oder Extrusion erfolgen. Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch ebenso möglich, die Elektroden und das Polymerelement in separaten Schritten herzustellen und nachträglich zusammen zu fügen.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Reaktionsmischung getrocknet und/oder getempert Das Trocknen kann dabei in einem Temperaturbereich von ≥O °C bis <200 0C, beispielsweise für >0,l min bis <48 h, insbesondere für >6 h bis <18 h erfolgen. Das Tempern kann beispielsweise in einem Temperaturbereich von >80 0C bis <250 °C, beispielsweise für >0,l min bis <24 h, erfolgen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Polymerelements, erhältlich aus einer Reaktionsmischung umfassend die folgenden Komponenten
A) ein Polyisocyanat oder ein Polyisocyanat-Prepolymer oder eine Mischung davon, und
B) eine Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Aminogruppen,
als elektromechanisches Element, beispielsweise als Sensor, Aktuator und/oder Generator, insbesondere als elektromechanisches Element in einem Sensor, Aktuator und/oder Generator.
Eine weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine elektronische und/oder elektrische Vorrichtung, insbesondere ein Baustein, Automat, Instrument oder eine Komponente, umfassend einen erfϊndungsgemäßen elektromechanischen Wandler.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Wandlers in einer elektronischen und/oder elektrischen Vorrichtung, insbesondere in einem Baustein, Automat, Instrument oder in einer Komponente.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es sich bei dem Polymerelement um eine Polymerschicht, insbesondere einen Polymerfilm, eine Polymerfolie oder eine Polymerbeschichtung handeln. Beispielsweise kann die Polymerschicht eine Schichtdicke von
>0,l μm bis <1500 μm, beispielsweise von >1 μm bis ≤500 μm, insbesondere von >5 μm bis
<200 μm, vorzugsweise von >5 μmbis <100 μm, aufweisen.
Komponente A)
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann Komponente A) grundsätzlich ein Polyisocyanat oder ein Polyisocyanat-Prepolymer oder eine Mischung davon sein. Beispielsweise kann Komponente A) ein Isocyanuratgruppen- und/oder Urethangruppen-haltiges Polyisocyanat oder ein Isocyanuratgruppen- und/oder Urethangruppen-haltiges Polyisocyanat-Prepolymer oder eine Mischung davon sein.
Als Polyisocyanat A) eignen sich beispielsweise 1 ,4-Butylendiisocyanat, 1,6- Hexamethylendiisocyanat (HDI), Isophorondiisocyanat (EPDI), 2,2,4 und/oder 2,4,4- Trimethylhexamethylendiisocyanat, die isomeren Bis-(4,4' -isocyanatocyclohexyl)methane oder deren Mischungen beliebigen Isomerengehalts, 1 ,4-Cyclohexylendiisocyanat, 4-Isocyanatomethyl- 1,8-octandiisocyanat (Nonantriisocyanat), 1 ,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und/oder 2,6- Toluylendπsocyanat, 1,5-Naphthylendnsocyanat, 2,2'- und/oder 2,4'- und/oder 4,4'- Diphenylmethandπsocyanat, 1,3- und/oder 1 ,4-Bis-(2-isocyanato-prop-2-yl)-benzol (TMXDI), 1,3- Bis(isocyanatomethyl)benzol (XDI), Alkyl-2,6-dnsocyanatohexanoate (Lysmdiisocyanate) mit Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sowie Mischungen davon
Neben den vorstehend genannten Polyisocyanaten können auch modifizierte Dnsocyanate, die eine Funktionalität ≥2 aufweisen, mit Uretdion-, Isocyanurat-, Urethan-, Allophanat, Biuret-, Immooxadiazmdion- oder Oxadiazmtπonstruktur sowie Mischungen aus diesen anteilig eingesetzt werden.
Bevorzugt handelt es sich um Polyisocyanate oder Polyisocyanatgemische der vorstehend genannten Art mit ausschließlich aliphatisch oder cycloahphatisch gebundenen Isocyanatgruppen oder Mischungen aus diesen und einer mittleren NCO-Funktionahtät der Mischung von ≥2 bis <4, bevorzugt >2 bis <2,6 und besonders bevorzugt ≥2 bis <2,4
Besonders bevorzugt werden als Komponente A) Polyisocyanate auf der Basis von Hexamethylendnsocyanat, Isophorondnsocyanat oder die isomeren Bis-(4,4'- isocyanatocyclohexyl)methane sowie Mischungen der vorgenannten Dnsocyanate eingesetzt.
Die als Komponente A) ebenfalls einsetzbaren Polyisocyanat-Prepolymere können durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit hydroxyfunktionellen, insbesondere polymeren, Polyolen gegebenenfalls unter Zusatz von Katalysatoren sowie Hilfs- und Zusatzstoffen erhalten werden
Hydroxyfunktionelle, polymere Polyole können beispielsweise Polyesterpolyole, Polyacrylatpolyole, Polyurethanpolyole, Polycarbonatpolyole, Polyetherpolyole,
Polyesterpolyacrylatpolyole, Polyurethanpolyacrylatpolyole, Polyurethanpolyesterpolyole, Polyurethanpolyetheφolyole, Polyurethanpolycarbonatpolyole und/oder
Polyesterpolycarbonatpolyole sein. Diese können zur Herstellung des Polyisocyanat-Prepolymers einzeln oder in beliebigen Mischungen untereinander eingesetzt werden.
Zur Herstellung der Polyisocyanat-Prepolymere können Polyisocyanate, vorzugsweise Dnsocyanate, mit Polyolen bei einem NCO/OH-Verhältnis im Allgemeinen von >4.1 bis <20.1, beispielsweise von 8:1, umgesetzt werden Em Anteil an nicht umgesetzten Polyisocyanaten kann anschließend abgetrennt werden. Hierfür kann die Dunnschichtdestülation verwendet, wobei restmonomerenarme Produkte mit Restmonomergehalten von beispielsweise ≤l Gewichtsprozent, bevorzugt <0,5 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt <0, 1 Gewichtsprozent, erhalten werden. Die Reaktionstemperatur kann dabei >20 0C bis <120 °C, bevorzugt >60 0C bis <100 0C, betragen Gegebenenfalls können während der Herstellung Stabilisatoren wie Benzoylchloπd, Isophthaloylchloπd, Dibutylphosphat, 3 -Chlorpropionsäure oder Methyltosylat zugesetzt werden.
Geeignete Polyesterpolyole zur Herstellung der Polyisocyanat-Prepolymere können Polykondensate aus Di- sowie gegebenenfalls Tn- und Tetraolen und Di- sowie gegebenenfalls Tn- und Tetracarbonsauren oder Hydroxycarbonsäuren oder Lactonen sein. Anstelle der freien Polycarbonsäuren können auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydnde oder entsprechende Polycarbonsäureester von niederen Alkoholen zur Herstellung der Polyester verwendet werden
Beispiele für geeignete Diole sind dabei Ethylenglykol, Burylenglykol, Diethylenglykol, Tnethylenglykol, Polyalkylenglykole wie Polyethylenglykol, weiterhin 1 ,2-Propandiol, 1 ,3- Propandiol, Butandiol(l ,3), Butandiol(l,4), Hexandiol(l,6) und Isomere, Neopentylglykol oder Hydroxypivahnsäureneopentylglykolester oder Mischungen davon, wobei Hexandiol(l,6) und Isomere, Butandiol(l ,4), Neopentylglykol und Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester bevorzugt sind. Daneben können auch Polyole wie Tnmethylolpropan, Glycenn, Erythnt, Pentaerythnt, Tπmethylolbenzol oder Tnshydroxyethyhsocyanurat oder Mischungen davon eingesetzt werden.
Als Dicarbonsäuren können dabei Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacmsaure, Glutarsäure, Terrachlorphthalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsaure, Malonsäure, Korksäure, 2-Methylbernsteinsäure, 3,3-Diethylglutarsäure und/oder 2,2- Dimethylbernstemsaure eingesetzt werden. Als Säurequelle können auch die entsprechenden Anhydnde verwendet werden.
Sofern die mittlere Funktionalität des zu veresternden Polyols ≥2 ist, können zusätzlich auch Monocarbonsäuren, wie Benzoesäure und Hexancarbonsäure mit verwendet werden.
Bevorzugte Säuren sind aliphatische oder aromatische Säuren der vorstehend genannten Art. Besonders bevorzugt smd dabei Adipinsäure, Isophthalsäure und Phthalsäure.
Hydroxycarbonsäuren, die als Reaktionsteilnehmer bei der Herstellung eines Polyesterpolyols mit endständigen Hydroxylgruppen mitverwendet werden können, sind beispielsweise Hydroxycapronsäure, Hydroxybuttersäure, Hydroxydecansaure oder Hydroxysteannsaure oder Mischungen davon Geeignete Lactone sind Caprolacton, Butyrolacton oder Homologe oder Mischungen davon. Bevorzugt ist dabei Caprolacton.
Ebenfalls können zur Herstellung der Polyisocyanat-Prepolymere A) hydroxylgruppenaufweisende Polycarbonate, beispielsweise Polycarbonatpolyole, bevorzugt Polycarbonatdiole, eingesetzt werden Beispielsweise können solche Verbindungen mit einem zahlenmittleren Molekulargewichten Mn von >400 g/mol bis <8000 g/mol, bevorzugt >600 g/mol bis ≤3000 g/mol eingesetzt werden. Diese können durch Reaktion von Kohlensauredeπvaten, wie Diphenylcarbonat, Dimethylcarbonat oder Phosgen, mit Polyolen, bevorzugt Diolen, erhalten werden.
Beispiele hierfür geeigneter Diole sind Ethylenglykol, 1,2- und 1,3-Propandiol, 1,3- und 1,4- Butandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, Neopentylglykol, 1,4-Bishydroxymethylcyclohexan, 2- Methyl-l,3-propandiol, 2,2,4-Tπmethylpentandiol-l,3, Dipropylenglykol, Polypropylenglykole, Dibutylenglykol, Polybutylenglykole, Bisphenol A oder lactonmodifizierte Diole der vorstehend genannten Art oder Mischungen davon
Bevorzugt enthalt die Diolkomponente dabei >40 Gewichtsprozent bis <100 Gewichtsprozent Hexandiol, vorzugsweise 1,6-Hexandiol und/oder Hexandioldeπvate Solche Hexandioldenvate basieren auf Hexandiol und können neben endständigen OH-Gruppen Ester- oder Ethergruppen aufweisen Derartige Derivate sind beispielsweise durch Reaktion von Hexandiol mit überschüssigem Caprolacton oder durch Veretherung von Hexandiol mit sich selbst zum Di- oder Tπhexylenglykol erhältlich. Die Menge dieser und anderer Komponenten, werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung m bekannter Weise derart gewählt, dass die Summe 100 Gewichtsprozent nicht überschreitet, insbesondere 100 Gewichtsprozent ergibt.
Hydroxylgruppen aufweisende Polycarbonate, insbesondere Polycarbonatpolyole, sind bevorzugt linear gebaut.
Ebenfalls können zur Herstellung der Polyisocyanat-Prepolymere A) Polyetherpolyole eingesetzt werden. Beispielsweise eignen sich Polytetramethylenglykolpolyether wie sie durch Polymerisation von Tetrahydrofuran mittels kationischer Ringoffhung erhältlich sind. Ebenfalls geeignete Polyetherpolyole können die Additionsprodukte von Styroloxid, Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid und/oder Epichlorhydπn an di- oder polyfunktionelle Startermolekule sein. Als geeignete Startermolekule können beispielsweise Wasser, Butyldiglykol, Glyceπn, Diethylenglykol, Tπmethyolpropan, Propylenglykol, Sorbit, Ethylendiamm, Tπethanolamin, oder 1 ,4-Butandiol oder Mischungen davon eingesetzt werden.
Bevorzugte Komponenten zur Herstellung der Polyisocyanat-Prepolymere sind Polypropylenglykol, Polytetramethylenglykolpolyether und Polycarbonatpolyole beziehungsweise deren Mischungen, wobei Polypropylenglykol besonders bevorzugt ist Dabei können polymere Polyole mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von ≥400 g/mol bis <8000 g/mol, bevorzugt von >400 g/mol bis <6000 g/mol und besonders bevorzugt von >600 g/mol bis <3000 g/mol eingesetzt werden. Diese weisen bevorzugt eine OH-Funktionalität von >1,5 bis <6, besonders bevorzugt von >1,8 bis <3, ganz besonders bevorzugt von >1,9 bis <2,1 auf.
Neben den genannten polymeren Polyolen können auch kurzkettige Polyole bei der Herstellung der Polyisocyanat-Prepolymere A) eingesetzt werden. Beispielsweise kann Ethylenglykol, Diethylenglykol, Tπethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,3- Butylenglykol, Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol, Hydrochinondihydroxyethylether, Bisphenol A (2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan), hydπertes Bisphenol A (2,2-Bis(4-hydroxycyclohexyl)propan), Tπmethylolpropan, Tπmethylolethan, Glyceπn oder Pentaerythπt oder eine Mischung davon eingesetzt werden
Geeignet sind auch Esterdiole des genannten Molekulargewichtsbereichs wie α-Hydroxybutyl-ε- hydroxy-capronsäureester, ω-Hydroxyhexyl-γ-hydroxybuttersäure-ester, Adipinsäure-(ß- hydroxyethyl)ester oder Terephthalsaurebis(ß-hydroxyethyl)-ester.
Ferner können zur Herstellung der Polyisocyanat-Prepolymere auch monofunktionelle lsocyanatreaktive Hydroxylgruppenhaltige Verbindungen eingesetzt werden Beispiele solcher monofunktionellen Verbindungen sind Ethanol, n-Butanol, Ethylenglykolmonobutylether, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonobutylether, Propylenglykolmono- methylether, Dipropylenglykol-monomethylether, Tnpropylenglykolmonomethylether,
Dipropylenglykolmono-propylether, Propylenglykolmonobutylether, Drpropylenglykol- monobutylether, Tπpropylenglykolmonobutylether, 2-Ethylhexanol, 1-Octanol, 1-Dodecanol oder 1-Hexadecanol oder Mischungen davon.
Weiterhin können NH2- und/oder NH-funktionelle Komponenten zur Herstellung der Polyisocyanat-Prepolymere A) eingesetzt werden
Geeignete Komponenten zur Kettenverlangerung sind organische Di- oder Polyamine Beispielsweise eignen sich Ethylendiamin, 1,2- Diaminopropan, 1,3-Diammopropan, 1,4- Diammobutan, 1 ,6-Diaminohexan, Isophorondiamm, Isomerengemisch von 2,2,4- und 2,4,4- Tπmethylhexa- methylendiamin, 2-Methylpentamethylendiamm, Diethylentπamin, Diarmnodicyclohexylmethan oder Dimethylethylendiamin oder Mischungen davon.
Darüber hinaus können auch Verbindungen, die neben einer primären Aminogruppe auch sekundäre Aminogruppen oder neben einer Aminogruppe (primär oder sekundär) auch OH- Gruppen aufweisen, zur Herstellung der Polyisocyanat-Prepolymere A) eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind pnmäre/sekundare Amme, wie Diethanolamm, 3-Amino-l- methylaminopropan, 3-Amino-l-ethylaminopropan, 3-Amino-l-cyclohexylaminopropan, 3-Amino- 1-methylaminobutan, Alkanolamme wie N-Ammoethylethanolamin, Ethanolamin, 3- Armnopropanol, Neopentanolamm. Zur Kettenterminierung werden üblicherweise Amine mit einer gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppe wie Methylamin, Ethylamm, Propylamin, Butylamin, Octylamin, Laurylamm, Stearylarmn, Isononyloxypropylamin, Dimethylarrun, Diethylamm, Dipropylamin, Dibutylamm, N-Methylaminopropylaπun, Diethyl(methyl)ammopropylamin, Morphohn, Pipeπdm, beziehungsweise geeignete substituierte Deπvate davon, Amidamme aus dipπmären Ammen und Monocarbonsäuren, Monoketim von dipπmären Ammen, pπmär/tertiäre Amine, wie N,N-Dimethylaminopropylamm, verwendet
Die in A) eingesetzten Isocyanate, Polyisocyanate, Polyisocyanat-Prepolymere oder Isocyanatmischungen haben bevorzugt eine mittlere NCO-Funktionahtät von >1,8 bis <5, besonders bevorzugt ≥2 bis <3,5 und ganz besonders bevorzugt ≥2 bis <2,5.
Komponente B)
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann Komponente B) grundsätzlich eine Verbindung mit mindestens zwei lsocyanatreaktiven Aminogruppen sem. Beispielsweise kann Komponente B) ein Polyamin mit mindestens zwei lsocyanatreaktiven Aminogruppen sein Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einer lsocyanatreaktiven Ammogruppe eine NH2- oder NH-Gruppe verstanden.
Bevorzugt ist oder umfasst Komponente B) einen ammofunktionellen Asparagmsäureester, insbesondere einen aminofunktionellen Polyasparagmsaureester
Die Herstellung der bevorzugt eingesetzten ammofunktionellen Asparagmsäureester B) kann durch Umsetzung der entsprechenden pπmaren mindestens difunktionellen Amine X(NH2)n mit Malem- oder Fumarsäureestern der allgemeinen Formel:
R1OOC — CH=CH — COOR2
erfolgen. Bevorzugte Malern- oder Fumarsaureester sind Malemsäuredimethylester, Malemsäurediethylester, Maleinsäuredibutylester und die entsprechenden Fumarsaureester. Bevorzugte primäre mindestens difunktionelle Amme X(NH2)n sind Ethylendiamm, 1,2- Diammopropan, 1 ,4-Diammobutan, 1 ,6-Diaminohexan, 2,5-Diammo-2,5-dimethylhexan, 2- Methyl-1,5-Diammopentan, 2,2,4- und/oder 2,4,4-Tnmethyl-l,6-diaminohexan, 1,11- Diaminoundecan, 1,12-Diaminododecan, l-Amino-3,3,5-tππiethyl-5-aminomethylcyclohexan, 2,4- und/oder 2,6-Hexahydrotoluylendiaπun, 2,4'- und/oder 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan> 3,3'- Dimethyl-4,4' -diaminodicyclohexyl-methan, 2,4,4' -Tπamino-5-methyl-dicyclohexylmethan und Polyetheramine mit aliphatisch gebundenen pπmaren Aminogruppen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von >148 g/mol bis <6000 g/mol oder Mischungen davon. Besonders bevorzugte primäre mindestens difunktionelle Amine sind 4-Diaminobutan, 1,6-Diaminohexan, 2- Methyl-1,5-Diaminopentan, 2,2,4-Tπmethyl-l,6-diaminohexan oder 2,4,4-Tπmethyl-l,6- diammohexan oder Mischungen davon
Im Rahmen einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung ist oder umfasst Komponente B) einen ammofunktioneller Asparaginsaureester der allgemeinen Formel (I):
wobei
X für einen n-wertigen organischen Rest steht, der durch Entfernung von mindestens zwei primären Aminogruppen eines n-wertigen Amins erhalten wird,
Rl , R2 für gleiche oder unterschiedliche organische Reste stehen, die kernen Zerewitmoff-aktiven Wasserstoff aufweisen, und
n für eine ganze Zahl ≥2 steht
Vorzugsweise steht X m Formel (I) für einen zwei-wertigen organischen Rest, der durch Entfernung der Aminogruppen von 1 ,4-Diaminobutan, 1 ,6-Diaminohexan, 2 -Methyl -1,5- Diammopentan, 2,2,4- oder 2,4,4-Tnmethyl-l,6-diaminohexan erhalten wird
Unter dem Begriff „Zerewitinoff-aktiver Wasserstoff wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung gebundener Wasserstoff verstanden, der nach einem von Zerewitmoff aufgefundenen Verfahren durch Umsetzung mit Methylmagnesiumjodid Methan liefert Insbesondere werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung OH-, NH- und SH-Gruppen als Gruppen verstanden, die Zerewitmoff-aktiven Wasserstoff aufweisen. Beispiele für Verbindungen mit Zerewitmoff-aktivem Wasserstoff sind Verbindungen, die Carboxyl-, Hydroxyl-, Amino-, Immo- oder Thiol-Gruppen als funktionelle Gruppen enthalten Vorzugsweise stehen R] und R2 daher für gleiche oder unterschiedliche organische Reste, die keine OH-, NH- oder SH-Gruppe aufweisen.
Im Rahmen einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung stehen Ri und R2 jeweils unabhängig voneinander für eine lineare oder verzweigte Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt für eine Methyl- oder Ethylgruppe
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stehen Ri und R2 für eine Ethylgruppe, wobei X auf 2-Methyl-l,5-Diammopentan als n-wertigem Amin basiert
Bevorzugt steht n m Formel (I) für die Beschreibung der Wertigkeit des n-wertigen Amins für eine ganze Zahl von ≥2 bis <6, besonders bevorzugt ≥2 bis <4, beispielsweise 2.
Die Herstellung der aminofunktionellen Asparagmsaureester B) aus den genannten Ausgangsmaterialien kann nach DE 69311633 A erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung der aminofunktionellen Asparagmsäureester B) innerhalb eines Temperaturbereichs von >0 0C bis <100 0C Vorzugsweise werden die Ausgangsmateπahen dabei in solchen Mengenverhältnissen eingesetzt, dass auf jede primäre Aminogruppe mindestens eine, vorzugsweise genau eine olefinische Doppelbindung entfällt Im Anschluss an die Umsetzung können gegebenenfalls im Überschuss eingesetzte Ausgangsmateπahen destillativ abgetrennt werden. Die Umsetzung kann in Substanz oder in Gegenwart geeigneter Lösungsmittel wie Methanol, Ethanol, Propanol oder Dioxan oder Gemischen derartiger Lösungsmittel erfolgen Auch Katalysatoren können zur Herstellung von B) eingesetzt werden
Statt der aminofunktionellen Asparaginsäureester oder zusätzlich dazu können auch noch andere Verbindungen mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Aminogruppen eingesetzt werden. Beispiele sind ahphatische, cycloahphatische und/oder aromatische Di- beziehungsweise Polyamine, beispielsweise 1 ,2-Ethylendiamin, 1 ,2-Diaminopropan, 1 ,3-Diaminopropan, 1,4- Diammobutan, 1 ,6-Diammohexan, Isophorondiamm, Isomerengemisch von 2,2,4- und 2,4,4- Tnrnethylhexamethylendiarnin, 2-Methylpentamethylendiamin, Diethylentπamin, Tnaminononan, 1,3- und 1 ,4-Xylylendiamin, α, α, α', a'-Tetramethyl-l ,3-xylylendiamin, α, α, α', α'- Tetramethyl-l ,4-xylylendiamin, 4,4-Diammodicyclohexylmethan, Dimethylethylendiamm, 1- Methyl-3,5-diethyl-2,4-diaminobenzol, l-Methyl-3,5-diethyl-2,6-diaminobenzol, 1,3,5-Tπethyl- 2,6-diaminobenzol, 3,5,3',5'-Tetraethyl-4,4-diamino-diphenylmethan, 3,5,3',5'-Tetraisopropyl- 4,4'-diammodiphenylmethan, 3,5-Diethyl-3'5'-dnsopropyl-4,4'-diamino-diphenylmethan,
Polyoxyalkylenarmne (Polyetheramine), wie Polypropylendiamin, oder beliebige Gemische derartiger Diamine beziehungsweise beliebige Gemische mit aminofunktionellen Asparaginsäureestern Bevorzugt werden dabei Verbindungen mit reduzierter Reaktivität gegenüber Isocyanaten eingesetzt, beispielsweise di-pπmäre aromatische Diamine, die bevorzugt zusätzlich zu den Aminogruppen mindestens ein Alkylgruppe aufweisen Beispiele hierfür sind 3,5-Diethyltoluyl-2,6-diamin oder 3,5-Diethyltoluyl-2,4-diamm oder Mischungen davon
Die erfmdungsgemäße Reaktionsmischung für das Polymerelement kann durch Mischen der Komponenten A) und B) erhalten werden. Das Verhältnis von Aminogruppen zu freien NCO- Gruppen ist dabei vorzugsweise >1.1,5 bis <0,8.1, besonders bevorzugt 1.1.
Die Geschwindigkeit bei 23 0C, bis eine weitgehende Vernetzung und Aushärtung der Mischung aus A) und B) erreicht ist, kann typischerweise >1 s bis <10 min, bevorzugt >1 min bis <8 mm, besonders bevorzugt >1 min bis <5 min, betragen. Durch Katalysatoren kann die Aushärtung beschleunigt werden. Die Isocyanatgruppen des Polyisocyanates beziehungsweise des Polyisocyanat-Prepolymers der Komponente A) können neben der Komponente B), beispielsweise einem aminofunktionellen Asparagmsaureester, einem Diamm und/oder einem NH2- und/oder NH- funktionellen Polyamin, auch teilweise mit anderen Verbindungen mit isocyanatreaktiven Gruppen, beispielsweise Diolen beziehungsweise Polyolen, umgesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind >50 Molprozent der isocyanatreaktiven Gruppen zur Aushärtung der Komponente A) aminofunktionelle Asparagmsaureester. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Komponente A) ausschließlich mit aminofunktionellen Asparagmsäureestern gehärtet.
Die Reaktionsmischung, umfassend die Komponenten A) und B) kann einerseits direkt auf den Elektroden aufgetragen und dort aushärten Andererseits kann auch zunächst ein Film oder eine Folie aus der Reaktionsmischung hergestellt, und gegebenenfalls vollständig ausgehärtet, und anschließend mit den Elektroden kombiniert werden. Dabei können Klebstoffe zum Einsatz kommen oder es kann die Klebefähigkeit der Reaktionsmischung selbst ausgenutzt werden
Die Reaktionsmischung kann neben den Komponenten A) und B) zusätzlich auch Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten. Beispiele für solche Hilfs- und Zusatzstoffe sind Vernetzer, Verdicker, Colösemittel, Thixotropiermittel, Stabilisatoren, Antioxidanüen, Lichtschutzmittel, Emulgatoren, Tenside, Klebstoffe, Weichmacher, Hydrophobierungsmittel, Pigmente, Füllstoffe und Verlaufshilfsmittel .
Die Reaktionsmischung kann neben den Komponenten A) und B) zusätzlich auch Füllstoffe enthalten. Diese Füllstoffe können beispielsweise die Dielektrizitätskonstante des Polymerelements regulieren. Vorzugsweise umfasst die Reaktionsmischung Füllstoffe zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstanten wie Füllstoffe mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten. Beispiele hierfür sind Ruß, Graphit, emwandige oder mehrwandige Kohlenstoff-Nanorόhrchen oder Mischungen davon In diesem Zusammenhang sind insbesondere solche Rußtypen von Interesse, die eine Oberflächenpassivierung aufweisen und deshalb bei niedrigen Konzentrationen unterhalb der Perkolationsschwelle zwar die Dielektrizitätskonstante erhöhen und trotzdem nicht zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit des Polymers fuhren.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können Additive zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstanten und/oder der elektrischen Durchschlagsfeldstärke auch nach der Verfilmung noch zugesetzt werden Dies kann beispielsweise durch Erzeugung einer (oder mehrerer) weiterer Schicht(en) oder durch Durchdringung des Polymerelements beispielsweise durch Emdiffusion in das Polymerelement erfolgen
Der Auftrag der erfϊndungsgemäßen filmbildenden Zusammensetzungen kann nach allen an sich bekannten Apphkationsformen erfolgen, genannt seien beispielsweise Rakeln, Streichen, Gießen, Schleudern, Sprühen oder Extrusion
Darüber hinaus ist auch ein mehrschichtiger Auftrag mit gegebenenfalls zwischengelagerten Trocknungsschritten möglich.
Das Trocknen und Fixieren der Reaktionsmischung kann bei Temperaturen von >30 0C, vorzugsweise von >10 0C bis ≤200 0C, erfolgen. Dabei kann em beschichtetes Substrat über eine geheizte Oberfläche, beispielsweise eine Walze, geführt werden. Der Auftrag sowie die Trocknung können jeweils diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Vorzugsweise ist das Verfahren gänzlich kontinuierlich.
Das erfindungsgemäße Polymerelement kann mit weiteren Schichten versehen werden. Dies kann einseitig oder beidseitig geschehen, in einer Schicht oder in mehreren Schichten übereinander, durch vollständige oder durch flächig partielle Beschichtung des Polymerelements.
Als Tragermatenahen für die Herstellung eines Polymerfilms eignen sich insbesondere Glas, Trennpapier, Folien und Kunststoffe, von denen der Polymerfilm gegebenenfalls einfach entfernt werden kann
Die Verarbeitung der einzelnen Schichten kann durch Gießen oder händisch beziehungsweise maschinell durchgeführtes Rakeln erfolgen Drucken, Siebdrucken, Spritzen, Sprühen und Tauchen sind ebenso mögliche Verarbeitungstechniken.
Das erfmdungsgemäße Polymerelement weist vorteilhafterweise eine gute mechanische Festigkeit und hohe Elastizität auf. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Polymerelement eine maximale
Spannung von >0,2 MPa, insbesondere von >0,4 MPa und <50 MPa, und eine maximale Dehnung von >250 %, insbesondere von >350 %, aufweisen Darüber hinaus kann das erfindungsgemaße Polymerelement im Gebrauchsdehnungsbereich von >100 % bis <200 %eme Spannung von ≥0,l MPa bis <1 MPa, beispielsweise von >0,l MPa bis <0,8MPa, insbesondere von >0,l MPa bis <0,3 MPa, aufweisen (Bestimmung nach DIN 53504). Ferner kann das erfindungsgemäße Polymerelement ein Elastizitatzmodul bei einer Dehnung von 100 % von >0,l MPa bis <10 MPa, beispielsweise von >0,2 MPa bis <5 MPa, aufweisen (Bestimmung nach DIN EN 150 672 1-1).
Nach dem Vernetzen kann ein als Polymerfϊlm, Polymerfolie oder Polymerbeschichtung ausgebildetes erfϊndungsgemäßes Polymerelement eine Schichtdicke von >0,l μm bis ≤1500 μm, beispielsweise von >1 μm bis <500 μm, insbesondere von >5 μm bis <200 μm, vorzugsweise von ≥5 μm bis <50 μm, aufweisen
Die Filme haben weiterhin vorteilhafterweise gute elektrische Eigenschaften; diese werden für die Durchbruchsfeldstärke nach ASTM D 149 und für die Messungen der Dielektrizitätskonstante nach ASTM D 150 bestimmt
Zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Wandlers können die erfindungsgemäßen Polymerelemente beidseitig mit Elektroden, wie beispielsweise in WO 01/06575 beschrieben, beschichtet werden. Dieser grundsätzliche Aufbau kann in unterschiedlichsten Konfigurationen zur Herstellung von Sensoren, Aktuatoren und/oder Generatoren eingesetzt werden
Beispiele:
Sofern nicht abweichend gekennzeichnet, beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht.
Sofern nicht abweichend vermerkt, beziehen alle analytischen Messungen auf Temperaturen von 23 0C.
NCO-Gehalte wurden, wenn nicht ausdrücklich anders erwähnt, volumetπsch gemäß DIN-EN ISO 11909 bestimmt
Die angegebenen Viskositäten wurden mittels Rotationsviskosimetπe nach DEN 53019 bei 23 0C mit einem Rotationsviskosimeter der Firma Anton Paar Germany GmbH, Ostfϊldern, Deutschland bestimmt.
Die Einarbeitung von Füllstoffen in die erfindungsgemaßen Dispersionen geschah mit einem SpeedMixer (Modell 150 FV der Firma Hauschild & Co KG, Postfach 43 80, Deutschland, 59039 Hamm)
Messungen der Filmschichtdicken wurden mit einem mechanischen Taster der Firma Heidenhain GmbH, Deutschland, Postfach 1260, 83292 Traunreut, durchgeführt Die Probekörper wurden an drei unterschiedlichen Stellen vermessen und der Mittelwert als repräsentativer Messwert benutzt.
Die Zugversuche wurden mittels einer Zugmaschine der Firma Zwick, Modell Nummer 1455, ausgestattet mit einer Kraftmessdose des Gesamtmessbereiches 1 kN nach DEN 53 504 mit einer Zuggeschwindigkeit von 50 mm/mm ausgeführt. Als Probekörper wurden S2-Zugstäbe eingesetzt. Jede Messung wurde an drei gleichartig präparierten Probekörpern ausgeführt und der Mittelwert der erhaltenen Daten zur Bewertung verwendet Speziell hierfür wurden neben der Zugfestigkeit in [MPa] und der Bruchdehnung in [%] noch die Spannung in [MPa] bei 100% und 200% Dehnung bestimmt.
Die Bestimmung des elektrischen Volumen- Widerstandes wurde mit einem Messaufbau der Firma Keithley Instruments Ine , 28775 Aurora Road, Cleveland, Ohio 44139, Vereinigten Staaten von Amerika (Elektrometer- Modell-Nummer 6517A, Messkopf : Modell-Nummer 8009) und einem mitgelieferten Programm (Modell-Nummer 6524: High Resistance Measurement Software) durchgeführt. Es wurde eine symmetrische, rechteckormige Spannung von +/- 50 V für die Dauer von 4 mm pro Periode für die Dauer von 10 Peπoden angelegt und der Stromfluss bestimmt. Aus den Werten für den Stromfluss kurz vor Umschalten der Spannung wurde der Widerstand des Prüfkörpers bei jeder Periode der Spannung berechnet und gegen die Periodenanzahl aufgetragen Der Endwert dieser Auftragung gibt den Messwert für den elektrischen Volumen- Widerstand der Probe an
Messungen der Dielektrizitätskonstante gemäß ASTM D 150-98 wurden mit einem Messaufbau der Firma Novocontrol Technologies GmbH & Co KG, Obererbacher Straße 9,
56414 Hundsangen, Deutschland (Messbrücke : Alpha-A Analyzer, Messkopf ZGS Active Sample Cell Test Interface) mit einem Durchmesser der Probekörper von 20 mm ausgeführt. Untersucht wurde dabei ein Frequenzbereich von 10 Hz bis 10" Hz. Als Maß für die Dielektrizitätskonstante des untersuchten Matenals wurde der Realteil der Dielektrizitätskonstante bei 10"2 Hz gewählt.
Die Bestimmung der Durchbruchsfeldstarke gemäß ASTM D 149-97a wurde mit einer Hochspannungsquelle Modell LNC 20000-3pos der Firma Heinzmger, Anton-Jakob-Str 4 m 83026 Rosenheim, Deutschland, und einem eigenkonstruierten Probenhalter am DKI (Deutsches Kunststoffinstitut, Schloßgartenstr. 6 in 64289 Darmstadt, Deutschland) durchgeführt. Der Probenhalter kontaktiert die homogen dicken Polymerproben mit nur geringer mechanische Vorbelastung und verhindert, dass der Bediener in Kontakt mit der Spannung kommt Die nicht vorgespannte Polymerfolie wird in diesem Aufbau - zur Isolation gegen Durchschläge in der Luft in Sihconöl - mit steigender Spannung statisch belastet, bis em elektrischer Durchbruch durch die Folie erfolgt Messergebnis ist die beim Durchbruch erreichte Spannung, bezogen auf die Dicke der Polymerfolie in [V/μm]
Verwendete Substanzen und Abkürzungen:
Prmtex 140 Produkt der Degussa GmbH, Weißfrauenstr. 9, 60311 Frankfurt am Mam, Deutschland,
Mittlere Korngröße 29 nm, BET-Oberfläche 90 m2/g, pH-Wert 4,5 (alle Angaben hierzu laut Datenblatt Degussa)
Härter DT Substituiertes aromatisches Diamin, NH-Equivalentzahl ca. 90, Ammzahl ca. 630 mg KOH/g, Viskosität ca. 200 mPas Anwendungstechnische Versuche
Beispiel 1 (Prepolymer A-I):
840 g Hexamethylendnsocyanat (HDI) und 0,08 g Zinkoctoat wurden in einem 4 Liter Vierhalskolben vorgelegt Innerhalb von einer Stunde wurden bei 80 0C 1000 g eines difiinktionellen Polypropylenglykol-Polyethers mit einer Molmasse von 8000 g/mol hinzugefugt und eine Stunde nachgerührt. Dann wurden 0,3 g Benzoylchlond zugefugt. Anschließend wurde durch Dünnschichtdestülation bei 130 0C und 0,1 Torr das überschüssige HDI abdestilhert. Man erhielt ein Prepolymer mit einem NCO-Gehalt von 1,80 %
Beispiel 2 (Prepolymer A-2):
840 g Toluylendπsocyanat (TDI) und 0,08 g Zinkoctoat wurden in einem 4 Liter Vierhalskolben vorgelegt Innerhalb von einer Stunde wurden bei 80 0C 1000 g eines difiinktionellen Polypropylenglykol-Polyethers mit einer Molmasse von 8000 g/mol hinzugefügt und eine Stunde nachgeruhrt. Dann wurden 0,3 g Benzoylchlond zugefügt Anschließend wurde durch Dünnschichtdestülation bei 130 0C und 0,1 Torr das überschüssige TDI abdestilhert Man erhielt ein Prepolymer mit einem NCO-Gehalt von 1 ,66 %.
Beispiel 3 (Aspartat B)
Zu 2 Mol Diethylmaleat wurde unter Stickstoffatmosphäre langsam derart 1 Mol 2-Methyl-l,5- Diammopentan zugetropft, dass die Reaktionstemperatur 60 0C nicht überschritt Anschließend wurde so lange auf 60 0C erwärmt, bis kein Diethylmaleat mehr im Reaktionsgemisch nachweisbar war.
Beispiel 4 (erfindungsgemäß)
Die eingesetzten Rohstoffe wurden nicht separat entgast. Die benötigten Mengen von 2 g an Aspartat B aus Beispiel 3 und 20,79 g Prepolymer A-2 aus Beispiel 2 wurden in einen Polypropylen-Becher eingewogen und im Speedmixer bei 3000 Umdrehungen pro Minute für 2 s vermischt. Aus dem noch flussigen Reaktionsgemisch wurden auf Glasplatten von Hand Filme einer Nassschichtdicke von 1 mm geräkelt. Alle Filme wurden nach der Herstellung bei 80 0C im Trockenschrank über Nacht getrocknet und anschließend 5 min bei 120 °C nachgetempert. Die Filme konnten nach dem Tempern von Hand einfach von der Glasplatte gelost werden. Beispiel 5 (erfindungsgemäß)
Die eingesetzten Rohstoffe wurden nicht separat entgast. Die benotigten Mengen von 2 g an Harter DT und 71 ,99 g Prepolymer A-2 aus Beispiel 2 wurden in einen Polypropylen-Becher eingewogen und im Speedmixer bei 3000 Umdrehungen pro Minute für 2 s vermischt Aus dem noch flussigen Reaktionsgemisch wurden auf Glasplatten von Hand Filme einer Nassschichtdicke von 1 mm geräkelt Alle Filme wurden nach der Herstellung bei 80 0C im Trockenschrank über Nacht getrocknet und anschließend 5 min bei 120 0C nachgetempert Die Filme konnten nach dem Tempern von Hand einfach von der Glasplatte gelost werden
Beispiel 6 (erfindungsgemäß)
Die eingesetzten Rohstoffe wurden nicht separat entgast. Die benotigten Mengen von 0,5 g an Harter DT, 0,5 g Aspartat B aus Beispiel 3 und 18,07 g Prepolymer A-I aus Beispiel 1 wurden in einen Polypropylen-Becher eingewogen und im Speedmixer bei 3000 Umdrehungen pro Mmute für 2 s vermischt Aus dem noch flussigen Reaktionsgemisch wurden auf Glasplatten von Hand Filme einer Nassschichtdicke von 1 mm geräkelt Alle Filme wurden nach der Herstellung bei 100 0C im Trockenschrank über Nacht getrocknet und anschließend 5 mm bei 120 0C nachgetempert Die Filme konnten nach dem Tempern von Hand einfach von der Glasplatte gelost werden
Beispiel 7 (Vergleichsbeispiel)
Alle flussigen Rohstoffe wurden in einem dreistufigen Verfahren sorgfaltig unter Argon entgast, der Ruß wurde über em 125 μm Sieb gesiebt. 10 g Terathane 650 (ENVISTA GmbH, D-65795
Hatterheim, PoIy-THF der Molmasse Mn = 650) wurden mit 0,596 g Ruß (Ketjenblack EC 300 J,
Produkt der Akzo Nobel AG) in einen 60 ml Emweg-Mischbehalter (APM-Technika AG, Best, Nr.
1033152) eingewogen und im Speedmixer (Produkt der Firma APM-Technika AG, 9435
Heerbrugg, Schweiz, Vertrieb D Hauschild, Typ DAC 1 50 FVZ ) 3 mm bei 3000 Umdehungen pro Minute zu einer homogenen Paste vermischt Anschließend wurden 0,005 g
Dibutylzinndilaurat (Metacure® T- 12, Air Products and Chemicals, Ine ) und 6,06 g des
Isocyanates N3300 (das Isocyanurattπmere des HDI; Produkt der Bayer MateπalScience AG) dazu gewogen und 1 min bei 3000 Umdrehungen pro Minute im Speedmixer vermischt Die
Reaktionspaste wurde auf eine Glasplatte gegossen und mit einem Rakel der Nassschichtdicke 1 mm zu einem homogenen Film des Feststoffgehaltes 2 % ausgezogen Der Film wurde anschließend 16 h bei 80 0C getempert Beispiel 8 (Vergleichsbeispiel)
Alle flüssigen Rohstoffe wurden in einem dreistufigen Verfahren sorgfältig unter Argon entgast
10 g Terathane 650 (INVISTA GmbH, 65795 Hatterheim, Deutschland, PoIy-THF der Molmasse
Mn = 650) wurden in einem 60 ml Emweg-Mischbehalter (APM-Technika AG, Best, Nr 1033152) eingewogen. Anschließend wurden 0,005 g Dibutylzinndilaurat (Metacure® L-12, Air
Products and Chemicals, Inc.) und 6,06 g des Isocyanates N3300 (das Isocyanurattπmere des HDI,
Produkt der Bayer MateπalScience AG) dazu gewogen und 1 mm bei 3000 Umdrehungen pro
Minute im Speedmixer vermischt Das Reaktionprodukt wurde auf eine Glasplatte gegossen und mit einem Rakel der Nassschichtdicke 1 mm zu einem homogenen Film ausgezogen Der Film wurde anschließend 16 h bei 80 0C getempert.
Beispiel 9 (Vergleichsbeispiel)
Alle flüssigen Rohstoffe wurden in einem dreistufigen Verfahren sorgfältig unter Argon entgast, der Ruß wurde über ein 125 μm Sieb gesiebt. 10 g Terathane 650 (INVISTA GmbH, 65795 Hatterheim, Deutschland, PoIy-THF der Molmasse Mn = 650) wurde mit 0,536 g Pπntex 140, in einem 60 ml Einweg-Mischbehälter (APM-Technika AG, Best. Nr. 1033 1 52) eingewogen und im Speedmixer (Produkt der Firma APM-Technika AG, 9435 Heerbrugg, Schweiz, Vertrieb D Hauschild, Typ DAC 150 FVZ ) 3 min bei 3000 Umdrehungen pro Minute zu einer homogenen Paste vermischt. Anschließend wurden 0,005 g Dibutylzinndilaurat (Metacure® T-12, Air Products and Chemicals, Inc.) und 6,06 g des Isocyanates N3300 (das Isocyanurattπmere des HDI; Produkt der Bayer MateπalScience AG) dazu gewogen und 1 min bei 3000 Umdrehungen pro Minute im Speedmixer vermischt. Die Reaktionspaste wurde auf eine Glasplatte gegossen und mit einem Rakel der Nassschichtdicke 1 mm zu einem homogenen Film des Feststoffgehaltes 2 % ausgezogen. Der Film wurde anschließend 16 h bei 80 0C getempert.
Tabelle 1. Eigenschaften der in den Beispielen 4 bis 9 hergestellten Filme
* erfindungsgemäß
Es zeigte sich bei den Versuchen, dass die erfmdungsgemäßen Filme deutliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik bieten. Insbesondere für die erfindungsgemäßen Filme aus Asparagmsäureestern und Polyisocyant-Prepolymeren konnten diese Vorteile noch gesteigert werden
Besonders vorteilhaft bei Einsatz der erfindungsgemaßen Filme sind die hohe Dielektrizitätskonstante bei gleichzeitig sehr hoher Durchbruchsfeldstarke in ungedehntem Zustand, insbesondere bei den besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemaßen Filme aus Asparaginsäureestem und Polyisocyanat-Prepolmeren, und die sehr guten mechanischen Eigenschaften wie hohe Elastizität, hohe Reißdehnung, gut geeigneter Spannungs-Dehnungs- Verlauf mit niedriger Spannung bei moderaten Dehnungen im Gebrauchsbereich der Anwendung. Insbesondere die Bruchdehnung und das Dehnungsverhalten konnten zusätzlich zur hohen Dielektrizitätskonstante bei gleichzeitig sehr hoher Durchbruchsfeldstärke in ungedehntem Zustand bei den besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfmdungsgemäßen Filme aus Asparagmsäureestern und Polyisocyanat-Prepolymeren noch gesteigert werden. Bei den Vergleichsbeispielen war eine Spannung bei 100 % Dehnung beziehungsweise 200 % Dehnung nicht messbar, da diese Materialien bereits bei 40 % bis 60 % πssen

Claims

Patentansprüche
1. Elektromechanischer Wandler aufweisend mindestens zwei Elektroden und mindestens ein Polymerelement, wobei das Polymerelement zwischen zwei Elektroden angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet dass
das Polymerelement aus einer Reaktionsmischung umfassend die folgenden Komponenten
A) ein Polyisocyanat oder ein Polyisocyanat-Prepolymer oder eme Mischung davon, und
B) eine Verbindung mit mindestens zwei lsocyanatreaktiven Ammogruppen,
erhältlich ist.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Wandler em Sensor und/oder Aktuator und/oder Generator ist.
3 Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente
A) em Isocyanuratgruppen- und/oder Urethangruppen-haltiges Polyisocyanat oder em Isocyanuratgruppen- und/oder Urethangruppen-haltiges Polyisocyanat-Prepolymer oder eme Mischung davon
ist.
Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente
B) em aminofunktioneller Asparaginsäureester
ist.
5. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente
B) ein aminofunktioneller Asparaginsäureester der allgemeinen Formel (I):
n ist, wobei
X für emen n-wertigen organischen Rest steht, der durch Entfernung von mindestens zwei primären Aminogruppen eines n-wertigen Amins erhalten wird,
Ri , R.2 für gleiche oder unterschiedliche organische Reste stehen, die keinen Zerewitinoff-aktiven Wasserstoff aufweisen, und
n für eine ganze Zahl ≥2 steht.
Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente
B) ein aminofunktioneller Asparaginsäureester der allgemeinen Formel (I)
ist, wobei
X für emen zwei-wertigen organischen Rest steht, der durch Entfernung der Aminogruppen von 1 ,4-Diammobutan, 1 ,6-Diammohexan, 2-Methy 1-1,5 - Diaminopentan, 2,2,4- oder 2,4,4-Tnmethyl-l,6-diammohexan erhalten wird,
Ri, R2 jeweils unabhängig voneinander für eine lineare oder verzweigte Alkyl- Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen stehen, und
n für 2 steht.
7. Verfahren zur Herstellung eines elektromechamschen Wandlers nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Ui dem
mindestens zwei Elektroden bereitgestellt werden, und
ein Polymerelement durch Umsetzung einer Reaktionsmischung umfassend die folgenden Komponenten A) ein Polyisocyanat oder ein Polyisocyanat-Prepolymer oder eine Mischung davon, und
B) eine Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Aminogruppen,
bereitgestellt wird, und
- das Polymerelement zwischen zwei Elektroden angeordnet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymerelement durch Auftragen der Reaktionsmischung auf mindestens eine der Elektroden bereitgestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsmischung getrocknet und/oder getempert wird.
10. Verwendung eines Polymerelements, erhältlich aus einer Reaktionsmischung umfassend die folgenden Komponenten
A) ein Polyisocyanat oder ein Polyisocyanat-Prepolymer oder eine Mischung davon, und
B) eine Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Aminogruppen,
als elektromechanisches Element.
11. Elektronische und/oder elektrische Vorrichtung umfassend einen elektromechanischen Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
12. Verwendung eines elektromechanischen Wandlers nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer elektronischen und/oder elektrischen Vorrichtung.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8431710B2 (en) * 2008-09-30 2013-04-30 Solvay Sa Process for the synthesis of halogenated cyclic compounds
EP2280034A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-02 Bayer MaterialScience AG Elektromechanischer Wandler mit einem Polymerelement auf Basis einer Mischung aus Polyisocyanat und Isocyanat-funktionellem Prepolymer und einer Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Hydroxygruppen
MX2013001484A (es) * 2010-08-09 2013-03-12 Bayer Ip Gmbh Conversor electromecanico que incluye un polimero de poliuretano con unidades de poliester y/o de policarbonato.
CN103030773A (zh) * 2011-10-10 2013-04-10 珠海飞扬化工有限公司 一种聚合型改性聚天门冬氨酸酯化合物及其制备方法
US9643840B2 (en) 2012-06-27 2017-05-09 Covestro Deutschland Ag Dielectric polyurethane film
CN104379625A (zh) 2012-07-03 2015-02-25 拜耳材料科技股份有限公司 用于制备多层介电聚氨酯膜体系的方法
WO2014131895A1 (de) 2013-02-28 2014-09-04 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur herstellung eines mehrschichtigen dielektrischen polyurethanfilmsystems
CN104893523A (zh) * 2015-06-09 2015-09-09 浩力森涂料（上海）有限公司 工程机械用极低voc自干型聚天门冬涂料
JP7430058B2 (ja) * 2019-12-25 2024-02-09 シーカ テクノロジー アクチェンゲゼルシャフト ２液硬化型ウレタン塗膜防水材組成物
CN115926596A (zh) * 2022-12-16 2023-04-07 深圳市威尔地坪材料有限公司 一种运用于外墙保护的聚脲防水材料的研制与应用

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2062188T3 (es) * 1989-06-23 1994-12-16 Bayer Ag Procedimiento para la elaboracion de revestimientos.
US5243012A (en) 1992-06-10 1993-09-07 Miles Inc. Polyurea coating compositions having improved pot lives
JP3026066B2 (ja) * 1995-03-16 2000-03-27 ニッタ株式会社 ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ
US5786439A (en) * 1996-10-24 1998-07-28 Minimed Inc. Hydrophilic, swellable coatings for biosensors
WO1999017929A1 (en) * 1997-10-03 1999-04-15 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Polymeric electrostrictive systems
WO2000044054A1 (en) * 1999-01-22 2000-07-27 Kansai Research Institute Piezoelectric thin film device, its production method, and ink-jet recording head
DE60037433T2 (de) 1999-07-20 2008-12-04 Sri International, Menlo Park Elektroaktive Polymergeneratoren
US6355829B2 (en) 1999-09-02 2002-03-12 Bayer Corporation Aspartate-terminated urea/urethane prepolymers and their use in coating compositions
US6642015B2 (en) * 2000-12-29 2003-11-04 Minimed Inc. Hydrophilic polymeric material for coating biosensors
DE10246708A1 (de) 2002-10-07 2004-04-15 Bayer Ag Zweikomponenten-Systeme für die Herstellung elastischer Beschichtungen
US7467003B2 (en) * 2003-12-05 2008-12-16 Dexcom, Inc. Dual electrode system for a continuous analyte sensor
DE102005047562A1 (de) * 2005-10-04 2007-04-05 Bayer Materialscience Ag Zweitkomponenten-Systeme für die Herstellung flexibler Beschichtungen
EP1992360A4 (de) * 2006-02-01 2010-02-17 Univ Tokyo Gemeinsame verwendung eines tgf-beta-signalhemmers und eines antitumoralen mittels

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2010012389A1 *

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