以聚氨酯溶液为基础的能量转换器制造技术

本发明专利技术涉及制造电机械转换器的方法，至少一种聚氨酯在一种或多种有机溶剂中的溶液在生产电机械转换器中的用途，从该溶液生产的电机械转换器以及该电机械转换器的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】以聚氨酯溶液为基础的能量转换器本专利技术涉及电机械转换器的生产方法，至少一种聚氨酯在一种或多种有机溶剂中的溶液用于生产电机械转换器的用途，从该溶液生产的电机械转换器以及该种电机械转换器的用途。转换器-也称作电机械转换器-将电能转化成机械能，反之亦然。它们能够用作探测器、激励器和发电机的组成部分。该转换器的基本构造由一层电活性聚合物构成，在其两侧上涂有电极，如在例如 WO-A 01/06575中所述。这一基本构造能够以非常不同的构型用于探测器、激励器或发电机的生产。含有各种聚合物作为电活性层的组成部分的转换器已描述在现有技术中，参见， 例如在 WO-A 01/06575。然而，至少一种聚氨酯在一种或多种有机溶剂中的溶液在生产转换器中的电活性层中的应用至今还没有描述。该聚合物溶液作为在转换器中弹性电活性层的生产用的起始基础的用途具有各种优点，尤其它们易于操作和一般能够在室温和100°c之间的温度下加工，这样热敏性基材也能够被涂覆。此外单组分加工一般是可能的。本专利技术的目的因此是为具有有利性能的电机械转换器提供新型弹性绝缘电活性层。尤其，它们应该使得简单加工成为可能和具有有利的机械性能。现在已发现，以至少一种聚氨酯在一种或多种有机溶剂中的溶液为基础的成膜组合物特别适合用于生产具有在大于IO12 Ω · cm的范围中的高比电阻的电机械转换器的弹性电活性层。该溶液容易加工，并能够避免在该层的生产中使用多组分体系。令人吃惊地， 以这一方式生产的层显示突出的机械性能和低的吸水能力。如果吸水能力高，水能够用作例如增塑剂，并改变所使用的材料的机械性能。此外，如果吸水率高和采用非常高的电压，则不再一定确保电极被聚合物电绝缘。这些缺点能够通过令人吃惊的低吸水能力来避免。低吸水能力尤其提供以下优点，即使得电机械转换器的功能与空气湿度无关。本专利技术因此提供用于将电能转化成机械能或将机械能转化成电能的转换器的生产方法，该转换器包括至少两个电极和排列在电极之间的至少一个聚合物层，其中聚合物层是从在一种或多种有机溶剂中含有至少一种聚氨酯的溶液所生产的，其中所述溶液来源于具有以下步骤的预聚合方法A)从下列组分制备异氰酸酯官能化预聚物 Al)有机多异氰酸酯，A2)聚合物多元醇，和A3)任选地羟基官能化合物，和B)使A)的预聚物的游离NCO基团与下列化合物完全或部分反应 Bi)氨基官能化合物，其中，在步骤B)之前、过程中和/或之后将该预聚物溶于一种或多种有机溶剂中。本专利技术此外提供在一种或多种有机溶剂中含有至少一种聚氨酯的溶液用于转换器的生产的用途，该转换器用于将电能转化成机械能或将机械能转化成电能，该转换器包括至少两个电极和排列在电极之间的聚合物层，特征在于聚合物层是从在一种或多种有机溶剂中含有至少一种聚氨酯的溶液所生产的。本专利技术此外提供用于将电能转化成机械能或将机械能转化成电能的转换器，该转换器包括至少两个电极和排列在电极之间的聚合物层，特征在于聚合物层是从在一种或多种有机溶剂中含有至少一种聚氨酯的溶液所生产的。用于聚合物层的生产中的在一种或多种有机溶剂中含有至少一种聚氨酯的溶液在下面也简单称作成膜组合物或聚氨酯溶液。根据本专利技术从在一种或多种有机溶剂中含有至少一种聚氨酯的溶液生产的聚合物层是电机械转换器的电活性层或电活性层的一部分。全部已知的聚氨酯溶液原则上能够用作所使用的成膜组合物。特别优选使用的聚氨酯溶液可通过预聚合方法获得，其中A)从下列组分制备异氰酸酯官能化预聚物 Al)有机多异氰酸酯，A2)具有在400-8000 g/mol范围内，优选在400-6000 g/mol范围内和特别优选在 600-3000 g/mol范围内的数均分子量以及在1. 5-6范围，优选在1. 8-3范围和特别优选在 1. 9-2. 1范围的OH官能度的聚合物多元醇，和A3)任选地，具有62 - 399 g/mol的分子量的羟基官能化合物， 禾口B)A)的预聚物的游离NCO基团然后与下列化合物完全地或部分地进行扩链反应 Bi)具有32 - 1000 g/mol，优选32 — 400 g/mol的分子量的氨基官能化合物， 其中在步骤B)之前、过程中和/或之后将该预聚物溶于一种或多种有机溶剂中。优选，根据本专利技术所用的聚氨酯溶液具有5 — 70重量％，特别优选15 — 60重量％，非常特别优选20 - 40重量％的固体含量，以聚氨酯溶液的总重量为基础。组分Al)的合适多异氰酸酯是所属
的专业人员已知的具有大于或等于2 的NCO官能度的脂族、芳族或脂环族多异氰酸酯。此类合适多异氰酸酯的例子是1，4-亚丁基二异氰酸酯，1，6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)，2，2，4-和/或2，4，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯， 双G，4’-异氰酸根环己基)甲烷的异构体或这些异构体的具有任意异构体含量的混合物， 1，4-亚环己基二异氰酸酯，4-异氰酸根甲基-1，8-辛烷二异氰酸酯(壬烷三异氰酸酯)， 1，4-苯二异氰酸酯，2，4-和/或2，6-甲苯二异氰酸酯，1，5-萘二异氰酸酯，2，2’ -和/或 2，4’ -和/或4，4’ - 二苯甲烷二异氰酸酯，1，3-和/或1，4-双异氰酸根丙_2_基)苯 (TMXDI)，1，3-双(异氰酸根甲基)苯( )1)，和具有(1义8-烷基的2，6-二异氰酸根己酸烷基酯(赖氨酸二异氰酸酯)。除上述多异氰酸酯之外，也能够使用一定比例的具有脲二酮，异氰脲酸酯，脲烷， 脲基甲酸酯，缩二脲，亚氨基二嗪二酮或二嗪三酮结构的、具有> 2的官能度的改性二异氰酸酯及其混合物。多异氰酸酯优选是上述类型的多异氰酸酯或多异氰酸酯混合物，它仅仅具有脂族和/或环脂族键接的异氰酸酯基团或这些基团的混合物以及具有从2到4，优选从2到2. 6 和特别优选从2到2. 4的混合物的平均NCO官能度。在非常特别优选的实施方案中，这些是双官能的异氰酸酯结构单元，优选双官能的脂族异氰酸酯结构单元。特别优选，六亚甲基二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯或双_(4，4’ -异氰酸根环己基)甲烷的异构体和上述二异氰酸酯的混合物用于Al)中。在非常特别优选的实施方案中，使用六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物。具有400-8000 g/mol，优选 400-6000 g/mol 和非常特别优选 600-3000 g/mol 的数均分子量Mn的聚合物多元醇用于A2)中。这些优选具有1.5-6，特别优选1.8-3和非常特别优选1.9-2. 1的OH官能度。此类聚合物多元醇是在聚氨酯清漆技术中本身已知的聚酯多元醇，聚丙烯酸酯多元醇，聚氨酯多元醇，聚碳酸酯多元醇，聚醚多醇，聚酯聚丙烯酸酯多元醇，聚氨酯聚丙烯酸酯多元醇，聚氨酯聚酯多元醇，聚氨酯聚醚多醇，聚氨酯聚碳酸酯多元醇和聚酯聚碳酸酯多元醇。这些能够单独或以彼此的任意混合物的形式用于A2)中。合适的聚酯多元醇是从二元醇和任选地三元醇和四元醇以及二羧酸和任选地三羧酸和四羧酸或羟基羧酸类或内酯类形成的本身已知的缩聚物。代替游离多羧酸，相应的多元羧酸酐或低级醇的相应多元羧酸酯也能够用于制备该聚酯。合适二醇的例子是乙二醇，丁二醇，二甘醇，三甘醇，聚亚烷基二醇如聚乙二醇，还有1，2-丙二醇，1，3-丙二醇，1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．生产用于将电能转化成机械能或将机械能转化成电能的转换器的方法，该转换器包括至少两个电极和排列在电极之间的至少一个聚合物层，其中聚合物层是从在一种或多种有机溶剂中含有至少一种聚氨酯的溶液所生产的，特征在于所述溶液来源于具有以下步骤的预聚合方法：Ａ）　　从下列组分制备异氰酸酯官能化预聚物：Ａ１）　有机多异氰酸酯，Ａ２）　具有４００－８０００　ｇ／ｍｏｌ的分子量（数均）和１．５－６的平均ＯＨ官能度的聚合物多元醇，和Ａ３）　任选地，具有６２－３９９　ｇ／ｍｏｌ的分子量的羟基官能化合物，和Ｂ）　　来自Ａ）的预聚物的游离ＮＣＯ基团与下列化合物完全或部分反应：Ｂ１）　具有３２－１０００　ｇ／ｍｏｌ的分子量的氨基官能化合物，其中，在步骤Ｂ）之前、过程中和／或之后将所述预聚物溶于一种或多种有机溶剂中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·延宁格，
申请(专利权)人：拜尔材料科学股份公司，
类型：发明
国别省市：DE