致动器用弹性体组合物、致动器部件和致动器元件的制作方法

1.本发明涉及一种致动器用弹性体组合物，更详细而言，涉及一种在仅利用热能的量的变化就能够进行工作的致动器中使用的弹性体组合物。另外，本发明涉及使用该致动器用弹性体组合物的致动器部件、具备该致动器部件的致动器元件。


背景技术：

2.以往，已知有因外部刺激而进行工作的致动器。例如，提出了通过由电刺激所致的水分子的吸附和脱附而使高分子膜或纤维伸缩或弯曲的方法(参照专利文献1和2)。利用这样方法时，高分子膜本身的收缩率只不过小于5％。另外，为了提高收缩率，需要将相对湿度调节到80％～100％的范围内。因此，存在因设置高分子膜的环境(气氛)条件而使致动器的工作不稳定的问题。
3.因此，要求能够在不受湿度等环境条件影响的情况下，根据外部刺激的条件，得到高收缩率并发挥良好的致动器性能(做功密度)。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：国际公开第2006/025399号
7.专利文献2：国际公开第2008/055041号


技术实现要素：

8.迄今为止，尚不知晓不使用电刺激而使用熵弹性作为外部刺激、仅利用热能的量的变化就能够进行工作的致动器。本发明人进行了深入研究，结果发现：通过使用熵弹性系数为特定值以上且包含具有至少1个25℃以下的玻璃化转变温度的聚合物和结晶成核剂的弹性体组合物，从而得到仅利用热能的量的变化就能够进行工作的致动器，以至完成了本发明。另外，本发明人进行了深入研究，结果发现：通过使用熵弹性系数为特定值以上且包含具有至少1个25℃以下的玻璃化转变温度的聚合物、且室温下的结晶度为1
×
10
－20
％～20％、由伸长50％时的应力而算出的交联密度为1.00
×
10
19
/cm3～1.00
×
10
21
/cm3的弹性体组合物，从而得到仅利用热能的量的变化就能够进行工作的致动器，以至完成了本发明。
9.即，根据本发明，提供以下发明。
10.[1]一种致动器用弹性体组合物，是在仅利用热能的量的变化就能够进行工作的致动器中使用的弹性体组合物，
[0011]
熵弹性系数为3.0kpa/k以上，并且，
[0012]
包含具有至少1个25℃以下的玻璃化转变温度的聚合物、以及结晶成核剂。
[0013]
[2]根据[1]所述的致动器用弹性体组合物，其中，上述结晶成核剂为选自炭黑、二氧化硅、滑石、石墨、氧化锌、氧化镁、硫酸钙、硫酸钡、高岭土、蒙脱石、氧化铝、氧化钕和苯基膦酸酯的金属盐中的无机化合物，选自苯甲酸钙、草酸钙、硬脂酸镁、水杨酸锌、苯甲酸钠、二苯甲酸铝、苯甲酸钾、苯甲酸锂和β－萘甲酸钠环己烷羧酸钠中的有机酸盐化合物，选
自离聚物、高熔点pet、聚－3－甲基丁烯－1、聚乙烯基环烷烃、聚乙烯基三烷基硅烷、epr、凯夫拉纤维和高熔点尼龙中的高分子化合物，亚苄基山梨醇及其衍生物，以及2,2’－亚甲基双(4,6－二叔丁基苯基)磷酸酯钠中的至少1种。
[0014]
[3]根据[1]或[2]所述的致动器用弹性体组合物，其中，上述聚合物使用交联剂进行了交联。
[0015]
[4]根据[3]所述的致动器用弹性体组合物，其中，上述交联剂为过氧化物系交联剂或硫系交联剂。
[0016]
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的致动器用弹性体组合物，其中，上述聚合物为二烯系橡胶和/或非二烯系橡胶。
[0017]
[6]根据[5]所述的致动器用弹性体组合物，其中，上述二烯系橡胶为选自乙烯－丙烯－二烯橡胶(epdm)、乙烯－辛烯－二烯橡胶、乙烯－丁烯－二烯橡胶(ebdm)、天然橡胶(nr)、苯乙烯－丁二烯橡胶(sbr)、丁二烯橡胶(br)、异戊二烯橡胶(ir)、丁腈橡胶(nbr)、氯丁橡胶(cr)、和丁基橡胶(iir)中的至少1种。
[0018]
[7]根据[5]所述的致动器用弹性体组合物，其中，上述非二烯系橡胶为选自乙烯橡胶(聚乙烯塑性体)、乙烯－丙烯橡胶(epm)、乙烯－丁烯橡胶(ebm)、乙烯－辛烯橡胶(eom)、氯磺化聚乙烯橡胶(csm)、丙烯酸橡胶(acm)、聚氨酯橡胶(u)、有机硅橡胶(vmq、pvmq、fvmq)、氟橡胶(fkm)和多硫化橡胶(t)中的至少1种。
[0019]
[8]根据[1]～[4]中任一项所述的致动器用弹性体组合物，其中，上述聚合物为选自聚苯乙烯系弹性体、聚烯烃系弹性体、聚氯乙烯系弹性体、聚氨酯系弹性体、聚酯系弹性体、和聚酰胺系弹性体中的至少1种热塑性弹性体。
[0020]
[9]一种致动器用弹性体组合物，是在仅利用热能的量的变化就能够进行工作的致动器中使用的弹性体组合物，
[0021]
熵弹性系数为3.0kpa/k以上，并且，
[0022]
包含具有至少1个25℃以下的玻璃化转变温度的聚合物，进而，
[0023]
室温下的结晶度为1
×
10
－20
％～20％，由伸长50％时的应力而算出的交联密度为1.00
×
10
19
/cm3～1.00
×
10
21
/cm3。
[0024]
[10]一种致动器部件，由[1]～[9]中任一项所述的致动器用弹性体组合物形成。
[0025]
[11]根据[10]所述的致动器部件，其中，上述致动器部件为膜状、片状、板状或棒状。
[0026]
[12]一种致动器元件，是具备[10]或[11]所述的致动器部件和加热器层而成的。
[0027]
[13]根据[12]所述的致动器元件，其中，上述加热器层由发热体构成。
[0028]
[14]根据[13]所述的致动器元件，其中，上述发热体由利用焦耳热的电阻发热体构成。
[0029]
[15]根据[12]～[14]中任一项所述的致动器元件，其中，上述致动器元件在上述致动器部件与上述加热器层之间进一步具备热传导层。
[0030]
[16]根据[15]所述的致动器元件，其中，上述热传导层由放热材料构成。
[0031]
根据本发明，能够提供一种仅利用热能的量的变化就能够进行工作的致动器用弹性体组合物。另外，根据本发明，能够提供可发挥良好的致动器性能(做功密度)的致动器部件和具备该致动器部件的致动器元件。
具体实施方式
[0032]
[弹性体组合物]
[0033]
本发明的弹性体组合物在仅利用热能的量的变化就能够进行工作的致动器中使用。这样的致动器能够在不受湿度等环境条件影响的情况下仅利用热能的量的变化就稳定地使致动器进行工作。
[0034]
弹性体组合物的熵弹性系数为3.0kpa/k以上，优选为3.2kpa/k以上，更优选为3.5kpa/k以上，进一步优选为4.0kpa/k以上。熵弹性系数可以通过变更下述的聚合物和结晶成核剂的种类、交联剂和交联助剂等添加剂的种类、添加量而进行适当的调节。
[0035]
本发明中的弹性体组合物的熵弹性系数可以如下进行测定。
[0036]
将弹性体组合物伸长时的张力f由开尔文公式表示，第一项表示由内能引起的能弹性(fu)，第二项表示由熵引起的熵弹性(fs)。即，熵弹性取决于温度(t)，其斜率即作为熵弹性系数而成为重要参数。
[0037][0038]
弹性体组合物在拉伸状态下随着升温而应力增大，可以确认熵弹性的显现。此时的斜率成为熵弹性系数。
[0039]
另外，根据另一方式，本发明中的弹性体组合物的室温下的结晶度为1
×
10
－20
％～20％，优选为1
×
10
－15
％～15％，更优选为1
×
10
－10
％～10％。此外，对于本发明中的弹性体组合物，由伸长50％时的应力而算出的交联密度为1.00
×
10
19
/cm3～1.00
×
10
21
/cm3，优选为3.00
×
10
19
/cm3～9.00
×
10
20
/cm3，更优选为5.00
×
10
19
/cm3～8.00
×
10
20
/cm3。本发明中的弹性体组合物中，如果室温下的结晶度和由伸长50％时的应力而算出的交联密度在上述数值范围内，则致动器性良好。应予说明，结晶度和交联密度可以根据实施例中记载的方法进行测定和计算。
[0040]
(聚合物)
[0041]
弹性体组合物包含具有至少1个25℃以下的玻璃化转变温度的聚合物。聚合物优选为二烯系橡胶和/或非二烯系橡胶。
[0042]
作为二烯系橡胶，可举出乙烯－丙烯－二烯橡胶(epdm)、乙烯－辛烯－二烯橡胶、乙烯－丁烯－二烯橡胶(ebdm)、天然橡胶(nr)、苯乙烯－丁二烯橡胶(sbr)、丁二烯橡胶(br)、异戊二烯橡胶(ir)、丁腈橡胶(nbr)、氯丁橡胶(cr)、丁基橡胶(iir)和它们的改性二烯系橡胶。改性二烯系橡胶包含利用主链改性、单末端改性、两末端改性、氢化等改性方法所得到的二烯系橡胶。这里，作为改性合成二烯系橡胶的改性官能团，可举出环氧基、氨基、烷氧基甲硅烷基、羟基等各种官能团，这些官能团中的1种或2种以上可以包含于改性合成二烯系橡胶中。其中，为了提高熵弹性系数，优选使用乙烯－丙烯－二烯橡胶(epdm)。
[0043]
作为天然橡胶，可举出天然橡胶乳液、技术分级橡胶(tsr)、烟胶片(rss)、古塔胶、杜仲来源天然橡胶、银胶菊来源天然橡胶、俄罗斯蒲公英来源天然橡胶、植物成分发酵橡胶等，进而，将这些天然橡胶改性后的环氧化天然橡胶、甲基丙烯酸改性天然橡胶、苯乙烯改性天然橡胶、磺酸改性天然橡胶、磺酸锌改性天然橡胶等改性天然橡胶等也包含于天然橡胶。
[0044]
另外，天然橡胶和合成二烯系橡胶的双键部的顺/反/乙烯基的比率没有特别限
制，任一比率都可以适当使用。另外，二烯系橡胶的数均分子量和分子量分布没有特别限制，优选数均分子量500～3000000、分子量分布1.5～15。
[0045]
作为非二烯系橡胶，例如，可举出乙烯橡胶(聚乙烯塑性体)、乙烯－丙烯橡胶(epm)、乙烯－丁烯橡胶(ebm)、乙烯－辛烯橡胶(eom)、氯磺化聚乙烯橡胶(csm)、丙烯酸橡胶(acm)、聚氨酯橡胶(u)、有机硅橡胶(vmq、pvmq、fvmq)、氟橡胶(fkm)和多硫化橡胶(t)。
[0046]
聚合物除了上述的橡胶以外，也可以配合热塑性弹性体。作为热塑性弹性体，可举出苯乙烯－异戊二烯－苯乙烯三元嵌段共聚物(sis)、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三元嵌段共聚物(sbs)、它们的氢化物(sebs、seps、seeps)等聚苯乙烯系弹性体、聚烯烃系弹性体、聚氯乙烯系弹性体、聚氨酯系弹性体、聚酯系弹性体和聚酰胺系弹性体等。
[0047]
(结晶成核剂)
[0048]
弹性体组合物包含结晶成核剂。作为结晶成核剂，可举出从选自炭黑、二氧化硅、滑石、石墨、氧化锌、氧化镁、硫酸钙、硫酸钡、高岭土、蒙脱石、氧化铝、氧化钕、和苯基膦酸酯的金属盐中的无机化合物，选自苯甲酸钙、草酸钙、硬脂酸镁、水杨酸锌、苯甲酸钠、二苯甲酸铝、苯甲酸钾、苯甲酸锂、和β－萘甲酸钠环己烷羧酸钠中的有机酸盐化合物，选自离聚物、高熔点pet、聚－3－甲基丁烯－1、聚乙烯基环烷烃、聚乙烯基三烷基硅烷、epr、凯夫拉纤维、和高熔点尼龙中的高分子化合物，亚苄基山梨醇及其衍生物，以及2,2’－亚甲基双(4,6－二叔丁基苯基)磷酸酯钠等。其中，优选使用无机化合物，更优选使用炭黑、二氧化硅。
[0049]
结晶成核剂的添加量可以根据聚合物的种类、结晶成核剂的种类而适当地设定。例如，结晶成核剂的添加量相对于聚合物100质量份，优选为0.1～300质量份，更优选为0.3～200质量份，进一步优选为0.5～100质量份。如果结晶成核剂的添加量在上述数值范围内，则容易将弹性体组合物的熵弹性系数调节为3.0kpa/k以上。
[0050]
本发明中，能够通过使弹性体组合物的熵弹性系数为3.0kpa/k以上且包含上述聚合物和结晶成核剂而提高致动器性能(做功密度)。
[0051]
(交联剂)
[0052]
弹性体组合物优选使用用于将聚合物交联的交联剂而进行交联。作为交联剂，可以使用过氧化物系交联剂或硫系交联剂。作为过氧化物系交联剂，例如，可举出1,1－二(叔丁基过氧化)环己烷(phc)等过氧化缩酮、过氧化二异丙苯(dcp)、2,5－二甲基－2,5－二(叔丁基过氧化)己烷(hxa)、2,5－二甲基－2,5－二(叔丁基过氧化)己烯－3(hxy)等二烷基过氧化物、过氧化二苯甲酰(bpo)等二酰基过氧化物和过氧苯甲酸叔丁酯等过氧酯等。作为硫系交联剂，可举出粉末硫、沉降性硫、高分散性硫、表面处理硫、不溶性硫、二硫化二吗啉、二硫化烷基酚等。
[0053]
交联剂的添加量可以根据聚合物的种类、交联剂的种类而适当地设定，只要是以弹性体组合物的熵弹性系数为3.0kpa/k以上的方式使聚合物交联的量即可。例如，使用过氧化物系交联剂时，过氧化物系交联剂的添加量相对于聚合物100质量份，优选为0.1～30质量份，更优选为0.2～20质量份。另外，使用硫系交联剂时，硫系交联剂的添加量相对于聚合物100质量份，优选为0.1～20质量份，更优选为0.2～10质量份。
[0054]
(其它添加剂)
[0055]
在不损害致动器性能的范围，弹性体组合物除了上述聚合物和交联剂以外，还可
以包含硅烷偶联剂、硫化促进剂、硫化促进助剂、交联助剂、抗老化剂、抗氧化剂和着色剂等其它添加剂。
[0056]
使用二氧化硅作为结晶成核剂时，可以通过使用硅烷偶联剂而使熵弹性系数进一步上升。作为硅烷偶联剂，可以使用公知的硅烷偶联剂，例如，可举出双[3－(三乙氧基甲硅烷基)丙基]四硫化物，双[3－(三乙氧基甲硅烷基)丙基]二硫化物，3－辛酰基硫代－1－丙基三乙氧基硅烷(3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane))和它的单独缩合物或与3－巯基丙基三乙氧基硅烷的共缩合物。双[3－(三乙氧基甲硅烷基)丙基]四硫化物可以使用市售的产品，例如，可举出evonik公司制的si－69。另外，双[3－(三乙氧基甲硅烷基)丙基]二硫化物也可以使用市售的产品，例如，可举出evonik公司制的si－75。另外，3－辛酰基硫代－1－丙基三乙氧基硅烷(3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane))可以使用市售的产品，例如，可举出momentive公司制的nxt硅烷。另外，3－辛酰基硫代－1－丙基三乙氧基硅烷(3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane))的缩合物可以使用市售的产品，例如，可举出momentive公司制的nxt z45硅烷。硅烷偶联剂的配合量为二氧化硅量的1～20％、优选2～10％，相对于聚合物100质量份，优选为0.1～30质量份，更优选为0.2～20质量份。
[0057]
作为硫化促进剂，例如，可举出二硫化四甲基秋兰姆(tmtd)，二硫化四乙基秋兰姆(tetd)，一硫化四甲基秋兰姆(tmtm)等秋兰姆系，六亚甲基四胺等醛/氨系，二苯基胍(dpg)等胍系，2－巯基苯并噻唑(mbt)、二硫化二苯并噻唑(dm)等噻唑系，n－环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺(cbs)、n－叔丁基－2－苯并噻唑次磺酰胺(bbs)等次磺酰胺系，二甲基二硫代氨基甲酸锌(znpdc)等二硫代氨基甲酸盐系等。硫化促进剂的配合量相对于聚合物100质量份，优选为0.1～10质量份，更优选为1～5质量份。
[0058]
作为硫化促进助剂，例如，可举出乙酸、丙酸、丁酸、硬脂酸、丙烯酸、马来酸等脂肪酸，乙酸锌、丙酸锌、丁酸锌、硬脂酸锌、丙烯酸锌、马来酸锌等脂肪酸锌，氧化锌等。硫化促进助剂的配合量相对于聚合物100质量份，优选为0.1～10质量份，更优选为1～5质量份。
[0059]
作为交联助剂，例如，可举出异氰脲酸三烯丙酯(taic)、氰尿酸三烯丙酯(tac)、(间、对、邻)亚苯基双马来酰亚胺、醌二肟、1,2－聚丁二烯、邻苯二甲酸二烯丙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯等。交联助剂的配合量相对于聚合物100质量份，优选为0.1～20质量份，更优选为1～10质量份。
[0060]
作为抗老化剂，例如，可举出脂肪族和芳香族的受阻胺系、受阻酚系等化合物。抗老化剂的配合量相对于聚合物100质量份，优选为0.1～10质量份，更优选为0.3～5质量份。
[0061]
作为抗氧化剂，例如，可举出丁基羟基甲苯(bht)、丁基羟基茴香醚(bha)等。抗氧化剂的配合量相对于聚合物100质量份，优选为0.1～10质量份，更优选为0.3～5质量份。
[0062]
作为着色剂，可举出二氧化钛、群青、氧化铁红、立德粉、铅、镉、铁、钴、铝、盐酸盐、硫酸盐等无机颜料、偶氮颜料、铜酞菁颜料等。着色剂的配合量相对于聚合物100质量份，优选为0.1～10质量份，更优选为0.3～5质量份。
[0063]
[致动器部件]
[0064]
本发明的致动器部件是将上述的弹性体组合物成型而得到的，是仅利用热能的量的变化而在长度方向(纵向)进行伸缩的部件。特别是，本发明的致动器部件可以通过在施加一定负荷的状态下提供热能而进行收缩。
[0065]
致动器部件的形状、尺寸没有特别限定，可以根据致动器元件的用途等而适当地选择。致动器部件的形状例如可以为膜状、片状、板状或棒状。致动器部件的尺寸例如优选以长度1～1000mm、优选10～500mm，宽度1～1000mm、优选5～500mm，厚度1μm～100mm、优选10μm～10mm使用。
[0066]
[致动器元件]
[0067]
本发明的致动器元件具备上述致动器部件和加热器层。致动器元件可以在致动器部件与加热器层之间进一步具备热传导层。能够通过使加热器层对上述的致动器部件提供热能而使致动器部件在长度方向(纵向)进行收缩。
[0068]
(加热器层)
[0069]
加热器层只要能够对致动器部件提供热能，就没有特别限定，例如，由发热体构成，优选由使用焦耳热的电阻发热体构成。作为电阻发热体，没有特别限定，可以使用以往公知的发热体，例如，可举出铜、nichrome(镍铬合金)等金属、碳、碳化硅等非金属、导电性高分子等，其中，从加工性、伸缩性的观点考虑，优选使用导电性高分子膜。电阻发热体的形状没有特别限定，可以以容易追随致动器部件的伸缩的方式进行加工而使用。加热器层可以层叠于致动器部件的整面，也可以仅层叠于一部分。
[0070]
作为加热器层使用的导电性高分子膜为至少包含导电性高分子的膜。作为导电性高分子，可举出选自聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔、聚二乙炔、聚亚苯、聚呋喃、聚硒吩、聚碲吩、聚异硫茚、聚亚苯基硫醚、聚亚苯基亚乙烯、聚亚噻吩基亚乙烯、聚萘、聚蒽、聚芘、聚薁、聚芴、聚吡啶、聚喹啉、聚喹喔啉、聚乙烯二氧噻吩和它们的衍生物中的至少1种。
[0071]
导电性高分子膜可以进一步包含中性高分子、高分子电解质。作为中性高分子，可举出选自纤维素、玻璃纸、尼龙、聚乙烯醇、维纶、聚甲醛、聚甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基苯酚、聚甲基丙烯酸2－羟基乙酯和它们的衍生物中的至少1种。作为高分子电解质，可举出选自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等聚羧酸、聚苯乙烯磺酸、聚2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸、nafion等聚磺酸、聚烯丙胺、聚二甲基丙基丙烯酰胺等多胺及其季铵盐和它们的衍生物中的至少1种。
[0072]
导电性高分子膜可以通过对导电性高分子应用选自流延法、棒涂法、旋涂法、喷雾法、电解聚合法、化学氧化聚合法、熔融纺丝法、湿式纺丝法、固相挤出法、静电纺丝法中的至少1种方法来制作。特别优选可得到高电导率的掺杂有聚(4－苯乙烯磺酸)的聚(3,4－亚乙基二氧噻吩)的导电性高分子膜。导电性高分子膜中优选进一步配合作为中性高分子的聚甘油。
[0073]
(热传导层)
[0074]
热传导层为用于将加热器层的热能有效地传递到致动器部件的层。热传导层优选为由放热材料构成的层。作为放热材料，例如，可以使用放热润滑脂。放热润滑脂是指以矿油或合成油为基油并向其中添加皂类以及其它增稠剂、进一步添加炭黑等导电性物质所得的物质。作为合成油，可举出二酯油、多元醇酯油、聚亚烷基二醇油等。通过使用放热润滑脂，还能够使致动器部件和加热器层容易滑动。
[0075]
实施例
[0076]
以下，举出实施例和比较例对本发明进行具体说明，但本发明不限定于这些实施例。
[0077]
[实施例1]
[0078]
使用100ml捏合机(东洋精机公司制labplastmill)对以下的各成分进行混炼，得到弹性体组合物。所实施的混炼操作的详细过程如以下的(i)～(iii)所示。
[0079]
(i)搅拌机混炼：向加热到150℃的密闭式加压捏合机中投入橡胶，以30rpm进行1分钟捏合后，量取结晶成核剂、氧化锌、硬脂酸、和抗老化剂的混合物的1/2量并将其投入，将转速提高到50rpm而进行1分30秒混炼。进一步加入剩余的1/2量的上述结晶成核剂、氧化锌、硬脂酸和抗老化剂的混合物，继续混炼1分30秒。其后，抬起加压盖(浮动式重块)用刷子将附着在周围的上述结晶成核剂、氧化锌、硬脂酸和抗老化剂的混合物的粉体投入到混炼物中，进一步继续混炼1分钟。其后，再次抬起加压盖用刷子将附着在周围的上述结晶成核剂、氧化锌、硬脂酸和抗老化剂的混合物的粉体投入到混炼物中，进一步混炼3分钟，放出。
[0080]
(ii)再次搅拌：将放入于加热到120℃的密闭式加压捏合机中且温度充分降低的混炼物进一步以50rpm进行2分钟混炼后，放出。
[0081]
(iii)辊混炼(添加交联体系)：放出而使温度充分降低后，在上述混炼物中加入交联剂，用2根辊进行混炼，得到弹性体组合物。
[0082]
其后，将得到的弹性体组合物放入到模具(50mm
×
50mm
×
100μm)中，以150℃加热加压25分钟，得到厚度100μm的致动器部件。
[0083]
·
橡胶(epdm，三井化学公司制，商品名：3092pm，乙烯含量65％，二烯含量4.6％)100质量份
[0084]
·
结晶成核剂(炭黑，东海碳素公司制，商品名：seastkh(n339))30质量份
[0085]
·
过氧化物系交联剂(过氧化二异丙苯(dcp)，日油公司制)2质量份
[0086]
·
氧化锌(hakusuitech公司制，商品名：氧化锌3种)5质量份
[0087]
·
硬脂酸(日本精化公司制，商品名：硬脂酸)1质量份
[0088]
·
抗老化剂(大内新兴化学公司制，商品名：nocrac224)0.5质量份
[0089]
[实施例2]
[0090]
添加30质量份的结晶成核剂(二氧化硅，东曹二氧化硅公司制，商品名：nipsilaq)来代替结晶成核剂(炭黑)，除此以外，与实施例1同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0091]
[比较例1]
[0092]
不添加结晶成核剂(炭黑)，除此以外，与实施例1同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0093]
[实施例3]
[0094]
以下述的配合量添加硫系交联剂和交联促进剂来代替过氧化物系交联剂，除此以外，与实施例1同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0095]
·
硫系交联剂(油处理硫，细井化学公司制，商品名：hk200－5)0.5质量份
[0096]
·
交联促进剂(大内新兴化学公司制，商品名：noccelertotn)1质量份
[0097]
·
交联促进剂(大内新兴化学公司制，商品名：noccelerztc)0.25质量份
[0098]
·
交联促进剂(大内新兴化学公司制，商品名：noccelercz)0.75质量份
[0099]
[实施例4]
[0100]
添加30质量份的结晶成核剂(二氧化硅，东曹二氧化硅公司制，商品名：nipsil
aq)来代替结晶成核剂(炭黑)，除此以外，与实施例3同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0101]
[比较例2]
[0102]
不添加结晶成核剂(炭黑)，除此以外，与实施例3同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0103]
[实施例5]
[0104]
添加100质量份的橡胶(nr，nz公司制，商品名：rss#3)来代替橡胶(epdm)，将过氧化物系交联剂的添加量变更为14质量份，添加10质量份的交联促进助剂(三菱化学公司制，商品名：taic)，且添加1质量份的抗老化剂(nocrac 6c)来代替抗老化剂(nocrac 224)，除此以外，与实施例1同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0105]
[实施例6]
[0106]
添加30质量份的结晶成核剂(二氧化硅，东曹二氧化硅公司制，商品名：nipsil aq)来代替结晶成核剂(炭黑)，且添加2.4质量份的硅烷偶联剂(evonik公司制，商品名：si－69)，除此以外，与实施例5同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0107]
[比较例3]
[0108]
不添加结晶成核剂(炭黑)，除此以外，与实施例5同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0109]
[实施例7]
[0110]
添加100质量份的橡胶(epdm，三井化学公司制，商品名：4045m，乙烯含量45％，二烯含量7.6％)来代替橡胶(epdm，三井化学公司制，商品名：3092pm，乙烯含量65％，二烯含量4.6％)，将过氧化物系交联剂的添加量变更为14质量份，且不添加结晶成核剂(炭黑)，除此以外，与实施例1同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0111]
[实施例8]
[0112]
添加100质量份的橡胶(ebdm，三井化学公司制，商品名：k9720)来代替橡胶(epdm)，将过氧化物系交联剂的添加量变更为7质量份，除此以外，与实施例7同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0113]
[比较例4]
[0114]
将过氧化物系交联剂的添加量变更为7质量份，除此以外，与实施例7同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0115]
[实施例9]
[0116]
在热塑性弹性体(sebs，kuraray公司制，商品名：septon v9461)中添加过氧化物系交联剂(过氧化二异丙苯(dcp)，日油公司制)4质量份和交联促进助剂(三菱化学公司制，商品名：taic)8质量份，除此以外，与实施例1同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0117]
[比较例5]
[0118]
添加100质量份的橡胶(epm，日本聚乙烯公司制，商品名：km262)来代替橡胶(epdm)，除此以外，与比较例4同样地得到弹性体组合物和致动器部件。
[0119]
[物性评价]
[0120]
按照下述方法来评价实施例1～9和比较例1～5中得到的弹性体组合物和致动器部件的物性。
[0121]
[热机械分析(tma)]
[0122]
弹性体组合物的应力按照以下条件使用热机械分析装置(日立高新技术公司制，型号：tma/ss6200)进行测定。测定中使用的样品通过将上述致动器部件以达到长度20mm、宽度1mm的方式将刀具的刃按压于切口并从锤子从上方进行敲击一口气切断而制成。将制成的样品以卡盘间距离为10mm的方式夹持于卡盘，放置于装置上。样品的长度、宽度、卡盘间距离使用工具显微镜(三丰公司制，型号：tm－500)进行测定。
[0123]
·
升温速度：2℃/min
[0124]
·
取样时间：1s
[0125]
·
温度范围：20℃～110℃
[0126]
·
拉伸应变：50％
[0127]
[熵弹性系数]
[0128]
利用以下公式而算出弹性体组合物的熵弹性系数，将其结果示于表1。
[0129]
将弹性体组合物伸长时的张力f由开尔文公式表示，第一项表示由内能引起的能弹性(fu)，第二项表示由熵引起的熵弹性(fs)。即，熵弹性取决于温度(t)，其斜率即作为熵弹性系数而成为重要参数。
[0130][0131]
弹性体组合物在拉伸状态下随着升温而应力增大，可以确认熵弹性的显现。此时的斜率为熵弹性系数。将该斜率使用excel而算出，作为熵弹性系数。
[0132]
[结晶度的测定]
[0133]
使用差示扫描量热测定(dsc：differencial scanning carorimetry，hitachi high-tech science dsc7000x)在氮下将8～10mg的样品填装到铝锅中，设置于dsc中。其后，按照以下测定条件，利用以下公式根据由步骤3的升温过程中的峰面积求出的吸热量δhm(j/g)而求出结晶度。
[0134]
结晶度(％)＝100
×
δhm/δh
[0135]
这里，δh为完全结晶的熔化热量，在乙烯系聚合物的情况下以δh＝293j/g进行计算。
[0136]
·
步骤1：在50℃下保持1分钟后，以10℃/min的升温速度升温到190℃
[0137]
·
步骤2：在190℃下保持5分钟后，以10℃/min的降温速度降温到50℃
[0138]
·
步骤3：在50℃下保持5分钟后，以10℃/min的升温速度升温到190℃
[0139]
[交联密度的计算]
[0140]
使用拉伸试验的50％模量利用以下公式而求出。
[0141][0142]
·
ve：由弹性模量而算出的交联密度(/cm3)
[0143]
·
e：50％弹性模量(mpa)
[0144]
·
na：阿伏伽德罗常数(/mol)
[0145]
·
r：气体常数(8.314j/k/mol)
[0146]
·
t：绝对温度(296k)
[0147]
[致动器元件的制造]
[0148]
(pedot：pss-pg(n＝4)溶液的调整)
[0149]
将聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)：聚(4-苯乙烯磺酸)(pedot：pss)水分散液(ph＝7，中和剂：氨)和聚甘油(pg，n＝4，分子量：310，阪本药品工业株式会社)以4∶6的比例混合，以固体成分浓度为2质量％的方式进行调整。其后，利用磁力搅拌器进行充分搅拌。
[0150]
(导电性高分子膜的制作)
[0151]
将52
×
76mm的载玻片表面用乙醇清洗后，滴加调整后的pedot：pss-pg溶液12.0g。将其使用水分计(moisture balance moc-120h，岛津制作所制)在空气中以160℃加热干燥1小时。最后，使用镊子从玻璃基板上剥离，由此得到厚度约50μm的导电性高分子膜。
[0152]
(etp致动器元件的制造)
[0153]
首先，将上述的致动器部件切出为5mm
×
20mm。接下来，使用三轴co2激光刻印机(ml－z 9550，keyence)将上述制作的厚度约50μm的高分子膜切出为5mm
×
20mm(上下各残留5mm，中间的10mm为网状)，得到加热器层用膜。接着，将放热材料(g－775，热传导性润滑脂，信越化学工业株式会社制)薄薄地涂布在致动器部件上而形成热传导层，在热传导层上层叠上述制作的导电性高分子膜作为加热器层，得到致动器元件。
[0154]
(致动器性能的测定)
[0155]
使用所得到的etp致动器元件，按照以下条件来测定致动器部件的收缩率。将致动器元件的上端和下端用金属夹子夹住，悬挂一定负荷。其结果，致动器部件伸长100％。夹持于卡盘时，将铂箔夹在中间以使其充分接触。使用直流电源(regulated dc power supply，msaz36－1p1m3，nippon stabilizer industry co.,ltd)对致动器元件的两端施加直流电压，向致动器部件提供热能。用照相机拍摄此时的致动器部件的收缩状态，利用图像解析来测定收缩量，算出收缩率。收缩率是指相对于对致动器部件施加一定负荷而伸长100％的状态的收缩量与长度(伸长时长度)的比例(收缩量/伸长时长度)。将收缩率的计算结果示于表1。
[0156]
[测定条件]
[0157]
·
负荷：88～140kg
[0158]
·
由负荷所致的伸长：100％
[0159]
·
测定温度：25～50℃
[0160]
·
检测项目：电压(v)、电流(ma)
[0161]
·
取样时间：100ms
[0162]
致动器部件的做功密度由以下公式求出。将做功密度的计算结果示于表1。应予说明，可以说做功密度优选为180kj/m3以上，更优选为200kj/m3以上，进一步优选为220kj/m3以上，更进一步优选为250kj/m3以上。
[0163][0164]
·
w：做功密度(j/m3)
[0165]
·
m：负荷(kg)
[0166]
·
g：重力加速度(9.8m/s2)
[0167]
·
h：收缩量(m)
[0168]
·vetp
：etp致动器部件的体积(n3)
[0169][0170]
对使用橡胶(epdm)和过氧化物系交联剂的实施例1、2、比较例1进行比较时，包含结晶成核剂的实施例1、2(熵弹性系数：5.3kpa/k，5.1kpa/k)与不包含结晶成核剂的比较例1(熵弹性系数：2.5kpa/k)相比，致动器性能(做功密度)高。
[0171]
对使用橡胶(epdm)和硫系交联剂的实施例3、4、比较例2进行比较时，包含结晶成核剂的实施例3、4(熵弹性系数：5.4kpa/k，5.2kpa/k)与不包含结晶成核剂的比较例2(熵弹性系数：1.8kpa/k)相比，致动器性能(做功密度)高。
[0172]
对使用橡胶(nr)和过氧化物系交联剂的实施例5、6、比较例3进行比较时，包含结晶成核剂的实施例5、6(熵弹性系数：4.6kpa/k，5.0kpa/k)与不包含结晶成核剂的比较例3(熵弹性系数：0.6kpa/k)相比，致动器性能(做功密度)高。
[0173]
对使用橡胶(epdm)和过氧化物系交联剂的实施例7、比较例4进行比较时，虽然都不包含结晶成核剂，但根据过氧化物系交联剂的添加量的差异，实施例7(熵弹性系数：4.8kpa/k，交联密度：1.22
×
10
20
/cm3)与比较例4(熵弹性系数：2.8kpa/k，交联密度：0.82
×
10
20
/cm3)相比，致动器性能(做功密度)高。
[0174]
对橡胶、弹性体的种类不同的实施例8、9、比较例5进行比较时，虽然都不包含结晶成核剂，但实施例8、9(熵弹性系数：3.1kpa/k，3.8kpa/k)与比较例5(熵弹性系数：2.9kpa/k，结晶度：29％)相比，致动器性能(做功密度)高。另外，比较例5由于结晶度为20％以上，过高，因此收缩率低，致动器性能(做功密度)低。
[0175]
由此表明：通过使用本发明的致动器用弹性体组合物，能够提高致动器性能(做功密度)。