用于制备多层介电聚氨酯膜体系的方法
【专利摘要】本发明涉及用于制备多层介电聚氨酯膜体系（多层）的方法，其包括下面的方法步骤：I)制备包含如下的混合物：a)含有异氰酸酯基团和具有的异氰酸酯含量>10重量%且≤50重量%的化合物，b)含有异氰酸酯反应性基团和具有的OH值≥20且≤150的化合物，其中在化合物a)和b)中异氰酸酯基团和异氰酸酯反应性基团的数均官能度总和为≥2.6且≤6，II)在所述混合物制备之后立刻将其以湿膜的形式施加到载体上，III)使所述湿膜固化形成聚氨酯膜，和IV)向所述几乎完全干燥的膜施加电极层，V)重复步骤I)-IV)，得到多层体系。本发明还涉及多层介电聚氨酯膜体系以及电机换能器。
【专利说明】用于制备多层介电聚氨酯膜体系的方法
[0001] 本发明涉及用于由介电聚氨酯层和导电电极层制备具有交替构造的结构的多层 电活性的聚合物膜体系（多层致动器(Aktor))的方法，所述构造尤其适合用于电机换能器 中。本发明进一步提供了通过根据本发明的方法可得的介电聚氨酯膜体系和通过此方法可 得的电机换能器。
[0002] 换能器一也称为电机换能器一将电能转化为机械能，反之亦然。它们可以用作传 感器、致动器和/或发电机的组成。
[0003] 该类换能器的基本构造由电活性聚合物（EPA)组成。构造原理和作用模式类似 于电容器。介电体存在于对其施加电压的两个导电板之间。然而，EAP是在电场中变形的 可伸长介电体。更具体地说，它们是介电弹性体，通常为膜的形式（DEAP ;介电电活性聚合 物），其具有高的电阻率和两侧都用具有高电导率的可伸长电极涂敷（电极），例如，如WO-A 01/006575中所述。此基本构造可以以各种不同的构型用于制备传感器、致动器或发电机。 除了单层构造之外，多层构造也是已知的。
[0004] 在换能器系统中作为弹性介电体的电活性聚合物根据应用在不同的组件(致动器 /传感器或发电机）中必须具有不同的性能。
[0005] 共同的电性能是：在所示应用的频率范围内所述介电体高的内电阻、高的耐电击 穿性和高的介电常数。这些性能允许在用电活性聚合物填充的体积中长期储存大量电能。
[0006] 共同的机械性能是足够高的断裂伸长率、低的永久伸长和足够高的压缩/拉伸强 度。这些性能确保了在对所述能量换能器没有机械损害的情况下足够高的弹性变形性。对 于"在张力下"操作（即：在操作中经受拉伸应力）的能量换能器，特别重要的是这些弹性体 没有永久伸长（应当不发生"蠕变"，因为否则的话在特定的伸长循环次数之后将不再存在 EAP效应）和在机械载荷下不显示任何应力松弛。
[0007] 然而，取决于应用还有不同的要求：对于在张力模式下的致动器，要求具有高的断 裂伸长率和低的拉伸弹性模量的高度可逆的伸长性的弹性体。相反，对于在伸长下操作的 发电机，高拉伸弹性模量是可取的。对于内阻的要求也是不同的；对于发电机，对内阻的要 求比致动器要高得多。
[0008] 由对于致动器的文献已知，伸长性与介电常数和施加的电压的平方成正比，而与 所述模量成反比： 通过相对电容率&、刚度y和膜厚度d与开断电压y得出根据下面的方程的伸长性&
【权利要求】
1. 用于制备多层介电聚氨酯膜体系(多层）的方法，其包括下面的方法步骤： I) 制备包含如下的混合物 a) 含有异氰酸酯基团和具有的异氰酸酯含量> 10重量％且< 50重量％的化合物， b) 含有异氰酸酯反应性基团和具有的OH值> 20且< 150的化合物， 其中在化合物a)和b)中异氰酸酯基团和异氰酸酯反应性基团的数均官能度总和为 彡2. 6且彡6， II) 在所述混合物制备之后立刻将其以湿膜的形式施加到载体上， III) 使所述湿膜固化形成聚氨酯膜，和 IV) 向所述几乎完全干燥的膜施加电极层， V) 重复步骤I)-IV)，得到多层体系。
2. 根据权利要求1的方法，其特征在于：在步骤IV)中施加的所述电极层已经结构化 或被分割分段。
3. 根据权利要求1或2的方法，其特征在于：在步骤IV)中通过喷雾、浇铸、刮涂、喷墨 等施加所述电极层。
4. 根据权利要求1-3任一项的方法，其特征在于：所述电极层包含粘合剂。
5. 根据权利要求1-4任一项的方法，其特征在于：所述电极层在步骤IV)中的施加之 后进行干燥。
6. 根据权利要求1-5任一项的方法，其特征在于： 在步骤V)中重复步骤I)-IV)>2且〈1000000次，更优选> 5且〈100000和尤其优选 > 10且〈10000,非常特别优选> 10且〈5000和甚至更特别优选> 20且〈1000。
7. 多层介电聚氨酯膜体系，其通过权利要求1-6中任一项的方法可获得。
8. 电机换能器，其包含根据权利要求7的多层介电聚氨酯膜体系。
【文档编号】C08G18/42GK104379625SQ201380035440
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2012年7月3日
【发明者】J.克劳泽, J.瓦格纳 申请人:拜耳材料科技股份有限公司