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JP2013541310A - ポリウレタンポリマーとポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含む電気機械変換器 - Google Patents

ポリウレタンポリマーとポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含む電気機械変換器 Download PDF

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Abstract

本発明は、第1電極および第2電極により接触する誘電性エラストマーを含み、該誘電性エラストマーがポリウレタンポリマーを含む電気機械変換器に関する。この場合、ポリウレタンポリマーは、少なくとも1つのポリエステルおよび/またはポリカーボネート単位を含む。さらに、本発明はまた、この種の電気機械変換器の製造方法、用いる誘電性エラストマーの使用、本発明の電気機械変換器を含む電気および/または電子装置に関する。

Description

本発明は、第1電極および第2電極に接触する誘電性エラストマーを含み、該誘電性エラストマーがポリウレタンポリマーを含む電気機械変換器に関する。この場合、ポリウレタンポリマーは、少なくとも1つのポリエステルおよび/またはポリカーボネート単位を含む。さらに、本発明は、この種の電気機械変換器の製造方法、含まれる誘電性エラストマーの使用、本発明の電気機械変換器を含む電気および/または電子装置に関する。
電気機械変換器は、電気エネルギーを機械エネルギーへ変換することおよびその逆において重要な役割を果たす。従って、電気機械変換器は、センサー、作動装置および/または発電機として使用され得る。この例は、予備伸長化ポリマーを用いるWO−A2001/006575に記載の系に見出し得る。
この種の変換器の1つのクラスは、電気活性ポリマーに基づくものである。電気活性ポリマーの特性、特に電気抵抗および破壊耐性を向上させることは絶え間ない目的である。しかしながら、ポリマーの機械特性は同時に、電気機械変換器における使用に適合させるべきである。
誘電率を増加させる1つの手段は、特定の増量剤の添加である。例えばWO−A2008/095621は、ポリオール成分が組み込まれ、50〜100重量%のDMC触媒作用により製造されたポリアルキレンオキシド、特にポリプロプレンオキシド、および0〜50重量%の触媒残渣を含有しないポリオール、特に蒸留によりまたは再結晶化により精製されるか、または酸素ヘテロ環の開環重合により製造されていないポリオールに基づくポリエーテルウレタンを少なくとも含むカーボンブラックで充填されたポリウレタン組成物を記載する。ポリウレタン組成物は、0.1〜30重量%のカーボンブラックを更に含む。
フィルム形成性ポリウレタン水性分散体を含むエネルギー変換器が、WO−A2009/074192に開示されている。ここでも、得られるポリウレタンフィルムの高誘電率および良好な機械特性は重要視されている。
US−A5977685、JP−A07240544、JP−A06085339およびJP−B3026043は、高分子ポリオール、有機ポリイソシアネートおよび鎖延長のための化合物から作られ、ポリオールのOH基に対するポリイソシアネートのNCOのモル比が1.5〜9の範囲であるポリウレタンエラストマーを含有する電気機械変換器を開示する。
しかしながら、変換器のさらに高い効率を得るために、高い電気抵抗および高い破壊電界強度値を同時に有する誘電エラストマーを有する電気機械変換器の必要性がなお存在する。さらに、誘電性エラストマーの柔軟性および可逆変形能の特性も更に向上されなければならない。
国際公開第2001/006575号パンフレット 国際公開第2008/095621号パンフレット 国際公開第2009/074192号パンフレット 米国特許第5977685号明細書 特開平07−240544号公報 特開平06−085339号公報 特許第3026043号公報
従って、本発明によれば、第1電極および第2電極と接触する誘電性エラストマーを含み、誘電性エラストマーがポリウレタンポリマーを含む変換器が示される。本発明による変換器は、ポリウレタンポリマーが、
A)ビウレットおよび/またはイソシアヌレート構造を有する3官能性ポリイソシアネートと、
B)少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物と
を反応させることにより得られ、少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物B)は、ポリエステルおよび/またはポリカーボネート単位を含み、および
A)におけるイソシアネート基とB)におけるイソシアネート反応性基のモル比が0.8:1.0〜1.3:1.0、好ましくは0.9:1.0〜1.2:1.0であること
を特徴とする。驚くべきことに、本発明により提供されるポリウレタンポリマーは、高い破壊電界強度値と組み合わせて特に高い電気抵抗値を有することが見出された。同時に、ポリウレタンは、柔軟エラストマーとして存在する。この特性の組み合わせは、電気機械変換器における有利な使用をもたらす。
機械負荷がこの種の変換器にかかる場合には、変換器は、例えば、厚みおよび表面に沿って変形し、強い電気信号を電極にて検出することができる。これは、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。その結果、本発明の変換器は、発電機としてまたはセンサーとして用いることができる。
他方では、本発明の変換器は、反対の作用、電気エネルギーを機械エネルギーへ変換することを利用することにより作動装置として働くこともできる。
適当な電極は、原則として、充分に高い電気伝導性を有する任意の材料であり、誘電エラストマーの膨張に有利に追随することができる。例えば、電極は、電気導電性ポリマー、導電性インクまたはカーボンブラックから形成され得る。
本発明では、誘電性エラストマーは、電界の適用によりその形状が変化し得るエラストマーである。例えば、エラストマーフィルムの場合には、厚みは、表面方向におけるフィルムの縦方向の伸びと同時に減少し得る。
誘電性エラストマーフィルムの厚みは、好ましくは≧1μm〜≦500μm、より好ましくは≧10μm〜≦150μmである。これらは、ワンピース構造またはマルチピース構造を有し得る。例えば、マルチピースフィルムは、個々のフィルムを積層させることにより得られる。
本発明に従って提供されるポリウレタンポリマーに加えて、誘電エラストマーは更なる成分を有し得る。このような成分は、例えば架橋剤、増粘剤、共溶媒、揺変剤、安定剤、抗酸化剤、光安定剤、乳化剤、界面活性剤、接着剤、可塑剤、撥水剤、顔料、増量剤およびレベリング剤である。
例えば、エラストマーにおける増量剤は、ポリマーの誘電率を調節し得る。その例は、セラミック増量剤、特にチタン酸バリウム、二酸化チタンおよび圧電セラミック、例えば石英またはチタン酸ジルコニウム鉛等、および有機増量剤、特に大容量を高い電気分極のために有する有機増量剤、例えばフタロシアニンである。
さらに、高い誘電率もまた、電気導電性増量剤のパーコレーション閾値未満での導入により得られる。その例は、カーボンブラック、グラファイト、単一壁カーボンナノチューブまたは多壁カーボンナノチューブ、電気導電性ポリマー、例えばポリチオフェン、ポリアニリンまたはポリピロール等、またはこれらの混合物である。本発明において特に重要なのは、表面安定化を有し、従って、パーコレーション閾値未満での低い濃度で誘電率を増加させるが、ポリマーの電導性の上昇を生じさせないカーボンブラック型である。
本発明による電気機械変換器に供されるポリウレタンポリマーは、ビウレットおよび/またはイソシアヌレート構造を有する3官能性ポリイソシアネートと、少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物B)とを反応させることにより得られてよく、A)におけるイソシアネート基とB)におけるイソシアネート反応性基のモル比が0.8:1.0〜1.3:1.0、好ましくは0.9:1.0〜1.2:1.0である。ここで、B)は、ポリエステルおよび/またはポリカーボネート単位を含む。
ポリウレタンポリマーにおけるポリエステルおよび/ポリカーボネート単位は、例えばポリイソシアネートA)とポリエステルポリオールおよび/またはポリカーボネートポリオールとを反応させることにより得られる。
適当なビウレットおよび/またはイソシアヌレート構造を有する3官能性ポリイソシアネートは、例えば、本発明によれば、1,4−ブチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、2,2,4−および/または2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、異性体ビス(4,4’−イソシアナトシクロヘキシル)メタンまたはこれらの任意の異性体含量での混合物、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタンジイソシアネート(ノナントリイソシアネート)、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−および/または2,6−トルイレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、2,2’−および/または2,4’−および/または4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート,1,3−および/または1,4−ビス(2−イソシアナト−プロプ−2−イル)ベンゼン(TMXDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(XDI)、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基を有するアルキル2,6−ジイソシアナトヘキサノエート(リジンジイソシアネート)およびこれらの混合物に基づく化合物である。1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビス(4,4’−イソシアナトシクロヘキシル)メタン、トルイレンジイソシアネートおよび/またはジフェニルメタンジイソシアネートに基づく成分を用いることが好ましい。
本発明では、成分B)は、原則として少なくとも2個のイソシアネート反応性基、好ましくはアミノおよび/またはヒドロキシル基を有する化合物、特に好ましくはヒドロキシル基を有する化合物であり得る。例えば成分B)は、少なくとも2個のイソシアネート反応性ヒドロキシル基を有するポリオールであり得る。
成分B)として用い得るポリエステル成分は、ジオールおよび適切な場合にはトリオールおよびテトラオールと、ジカルボン酸および適切な場合にはトリカルボン酸およびテトラカルボン酸またはヒドロキシカルボン酸またはラクトンのそれ自体既知の重縮合物である。遊離ポリカルボン酸の代わりに、対応するポリカルボン酸無水物または対応する低級アルコールのポリカルボン酸エステルを用いてポリエステルを製造することもできる。好ましくは、400〜8000g/モル、特に好ましくは600〜3000g/モルの数平均分子量Mを有するポリエステルポリオールを用いる。
ポリエステルポリオールを製造するための適当なジオールの例は、エチレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、例えばポリエチレングリコールなど、さらに1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ブタンジオール(1,3)、ブタンジオール(1,4)、ヘキサンジオール(1,6)および異性体、ネオペンチルグリコールまたはヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールであり、ヘキサンジオール(1,6)および異性体、ブタンジオール(1,4)、ネオペンチルグリコールおよびヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールは好ましい。さらに、トリメチロールプロパン、グリセリン、エリトリトール、ペンタエリトリトール、トリメチロールベンゼンまたはトリスヒドロキシエチルイソシアヌレートのようなポリオールを用いることも可能である。
ポリエステルポリオールを製造するための可能性のあるジカルボン酸は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、グルタル酸、テトラクロロフタル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、マロン酸、スベリン酸、2−メチルコハク酸、3,3−ジエチルグルタル酸および/または2,2−ジメチルコハク酸である。対応する無水物を酸源として用いてもよい。
エステル化すべきポリオールの平均官能価が2より大きい場合には、さらに、モノカルボン酸、例えば安息香酸およびヘキサンカルボン酸などを用いることも可能である。
ポリエステルポリオールを製造するための好ましい酸は、上記の種類の脂肪族酸または芳香族酸である。特に好ましいのは、アジピン酸、イソフタル酸およびフタル酸である。
末端ヒドロキシル基を有するポリエステルポリオールの製造において反応における参加物として併用することができるヒドロキシカルボン酸は、例えばヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシステアリン酸などである。適当なラクトンは、カプロラクトン、ブチロラクトンおよび同族体である。カプロラクトンが好ましい。
成分B)として用い得るポリカーボネート成分は、好ましくは400〜8000g/モル、特に好ましくは600〜3000g/モルの数平均分子量Mを有するヒドロキシル基を有するポリカーボネートである。これらは、好ましくはポリカーボネートジオールをA2)に用いることができる。これらは、二酸化炭素、カルボン酸誘導体、例えばジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネートまたはホスゲン等と、ポリオール、好ましくはジオールとの反応により得られる。
このようなジオールの例は、エチレングリコール、1,2−および1,3−プロパンジオール、1,3−および1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2,4−トリメチルペンタンジオール−1,3、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、ポリブチレングリコール、ビスフェノールAおよび上記の種類のラクトン変性ジオールである。
好ましくは、ジオール成分は、40〜100重量%のヘキサンジオールを含み、1,6−ヘキサンジオールおよび/またはヘキサンジオール誘導体が好ましい。この種のヘキサンジオール誘導体は、ヘキサンジオールをベースとし、末端OH基に加えて、エステル基またはエーテル基を含む。この種の誘導体は、ヘキサンジオールを過剰のカプロラクトンと反応させることによって、またはヘキサンジオールをそれ自体でエーテル化してジヘキシレングリコールまたはトリヘキシレングリコールを生じさせることにより得られる。
純粋ポリカーボネートジオールの代わりに、またはこれに加えて、ポリエーテルポリカーボネートジオールも用い得る。ヒドロキシル基を有するポリカーボネートは、好ましくは構造が直鎖状である。
本発明では、成分A)およびB)に関連して用いる用語「a」は、数値を示すためではなく、不定冠詞として使用される。
本発明の電気機械変換器の実施態様では、ポリウレタンポリマーは、ビウレットおよび/またはイソシアヌレート構造A)を有する3官能性ポリイソシアネートA)とポリエステルおよび/またはポリカーボネートポリオールB)とを反応させることにより得られる。好ましくは、ビウレットおよび/またはイソシアヌレート構造を有する3官能性ポリイソシアネートは、いずれの場合にも脂肪族ジイソシアネート、特に好ましくはいずれの場合にもヘキサメチレンジイソシアネートに基づく。
本発明の電気機械変換器の更なる実施態様では、ポリウレタンポリマーにおけるポリエステルおよび/ポリカーボネート単位の割合は、≧20重量%〜≦90重量%である。好ましくは、この割合は、≧25重量%〜≦80重量%、特に好ましくは≧30重量%〜≦50重量%である。
本発明の電気機械変換器の他の実施態様では、ポリウレタンポリマーは、≧0.1MPa〜≦15MPaの50%の伸びでの弾性係数を有する。弾性率は、この場合には、DIN EN 150 672 1−1に対して決定され、≧0.2MPa〜≦5MPaであってもよい。さらに、ポリウレタンポリマーは、≧0.2MPa、特に≧0.4MPa〜≦50MPaの最大張力、および≧250%、特に≧350%の最大伸長を有し得る。さらに、本発明のポリマー要素は、≧50%〜≦200%の使用における伸長の範囲で、≧0.1MPa〜≦1MPa、例えば≧0.15MPa〜≦0.8MPa、特に≧0.2MPa〜≦0.3MPaの張力を有し得る(DIN 53504について決定)。
本発明は、以下の工程を含む電気機械変換器の製造方法を更に提供する:
1)第1電極および第2電極の製造工程、
2)誘電性エラストマーの製造工程、該誘電性エラストマーはポリウレタンポリマーを含み、該ポリウレタンポリマーは、
A)ビウレットおよび/またはイソシアヌレート構造を有する3官能性ポリイソシアネートと、
B)少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物と
を反応させることにより得られてよく、
少なくとも2個のイソシアネート反応性基B)を有する化合物は、ポリエステルおよび/ポリカーボネート単位を含み、および
A)におけるイソシアネート基とB)におけるイソシアネート反応性基のモル比は、0.8:1.0〜1.3〜1.0、好ましくは0.9:1.0〜1.2〜1.0であり、
3)第1電極および第2電極間での誘電エラストマーの配置工程。
この実施態様を含むポリウレタンポリマーの詳細は、本発明による装置に関連して既に記載している。不要な反複を避けるため、該方法についてこれを参照する。
本発明による方法では、誘電性エラストマーは、ポリウレタンポリマーを与える反応混合物を第1電極および/第2電極に塗布することにより好ましく供される。かかる手順の優位性は、とりわけ、硬化性エラストマーを電極に対して良好な接着を構築できることである。
反応混合物は、例えばナイフコート、刷毛塗り、注入、スピンコート、噴霧または押出により塗布し得る。
好ましくは、反応混合物を塗布した際、系を乾燥および/または熱処理する。この場合、乾燥/熱処理は、0℃〜200℃の温度範囲で、例えば0.1分〜48時間、特に6時間〜18時間行うことが可能であり、15分〜30分間60℃〜120℃の温度範囲における乾燥/熱処理が特に好ましい。
さらに、本発明は、電気機械変換器における作動装置、センサーおよび/または発電機としての誘電性エラストマーの使用に関し、該誘電性エラストマーはポリウレタンポリマーを含み、該ポリウレタンポリマーは、
A)ビウレットおよび/またはイソシアヌレート構造を有する3官能性ポリイソシアネートと、
B)少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物と
を反応させることにより得られてよく、
少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物B)は、ポリエステルおよび/またはポリカーボネート単位を含み、および
A)におけるイソシアネート基とB)におけるイソシアネート反応性基のモル比が0.8:1.0〜1.3:1.0、好ましくは0.9:1.0〜1.2:1.0である。
実施態様を包含するポリウレタンポリマーの詳細は、本発明による装置に関連して既に記載している。不要な反複を避けるため、その使用についてそれを参照する。
本発明の材料は、電気機械および電子音響分野において極めて様々な用途の範囲において、特に機械振動からのエネルギー回収(エネルギー収穫)、音響、超音波、医療診断、超音波顕微鏡、機械センサー技術、特に圧力、力および/または膨張に関するセンサー技術、ロボットおよび/または通信技術の分野においての使用に適用し得る。この典型的な例は、圧力センサー、電子音響変換器、マイクロホン、拡声器、振動変換器、光偏向器、膜、ガラス繊維光学のための機構、焦電検出器、コンデンサおよびコントロール系および「知的」フロアー、および水の波のエネルギー、特に海の波のエネルギーを電気エネルギーに変換するための系である。
本発明は、本発明の電気機械変換器を含む電気および/または電子装置に更に関する。
特記のない限り、全ての百分率は重量に関し、全ての分析的測定は23℃の温度にて行った。特記のない限り、NCO含量は、DIN−ENISO11909に従って容量分析的に決定した。
記載した粘度は、DIN 53019に従う回転粘度測定法により、AntonPaarGermanyGmbHからの回転式粘度計を用いて23℃で決定した。
引張試験は、1kNの全計測範囲のロードセルを備えたZwickからの張力試験機、型番1455を用いて、DIN53504に従って、50mm/分の牽引速度で行った。試料として、S2張力バーを用いた。各計測は、同様に製造した3つの試験試料について行い、得られたデータの平均を評価のために用いた。50%の伸長における[MPa]における張力を決定した。
電気抵抗は、Keithley Instrumentsからの実験装置、型番6517Aおよび8009を用いて、ASTMD257(物質の絶縁抵抗を決定するための方法)に従って決定した。
破壊電界強度は、ASTMD149−97aについて、Associated Research Inc.からの高電圧源hypotMAX型およびソースおよび試験者自ら設計の試料ホルダーを用いて決定した。試料ホルダーは、均質な厚みのポリマー試料とほんの僅かな初期機械荷重のみによって接触させ、使用者を電圧との接触から保護する。この構築により、予備伸長化していないポリマーフィルムを、静荷重下に置き、該フィルムが電気絶縁破壊するまで電圧を上昇させた。測定値は、[V/μm]における、ポリマーフィルムの厚みに関する破壊にて得られた電圧であった。5回の測定を各フィルムについて行い、平均を確立した。
用いた物質および略称:
〔Desmodur(登録商標)N100〕 ヘキサメチレンジイソシアネート(HDIビウレット)に基づく3官能性ビウレット、NCO含有量21.95±0.3%(DIN ENISO11909について)、23℃における粘度9630±750mPa・秒、Bayer MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Desmodur(登録商標)N3300〕 ヘキサメチレンジイソシアネート(HDIトリマー)に基づく3官能性イソシアヌレート、NCO含有量21.8±0.3%(DINENISO11909について)、23℃における粘度3000±750mPa・秒、Bayer MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Desmodur(登録商標)44M〕 4,4’−メチレンジフェニルジイソシアネート、Bayer MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Desmodur(登録商標)XP2599〕 エーテル基を含有し、HDIに基づく脂肪族プレポリマー、Bayer MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Terathane(登録商標)2000〕 M=2000g/モルを有するポリテトラメチレンエーテルグリコール、INVISTA Resins&Fibers、ハッタシャイムアムマイン、独国。
〔Terathane(登録商標)2900〕 M=2900g/モルを有するポリテトラメチレンエーテルグリコール、INVISTA Resins&Fibers、ハッタシャイムアムマイン、独国。
〔Terathane(登録商標)650〕 M=650g/モルを有するポリテトラメチレンエーテルグリコール、INVISTA Resins&Fibers、ハッタシャイムアムマイン、独国。
〔PolyTHF(登録商標)2000〕 M=2000g/モルを有する2官能性ポリテトラエチレングリコールポリエーテル、BASF SE、ルートウィヒスハーフェン、独国。
〔PolyTHF(登録商標)2900〕 M=2900g/モルを有する2官能性ポリテトラエチレングリコールポリエーテル、BASF SE、ルートウィヒスハーフェン、独国。
〔Arcol(登録商標)2000〕 M=2000g/モルを有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテル、Bayer MaterialScience AG、ルートウィヒスハーフェン、独国。
〔Acclaim(登録商標)6320〕 M=6000g/モルおよび20重量%のエチレンオキシド単位の割合を有する3官能性ポリプロピレンオキシドポリエチレンオキシドポリエーテル、MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Acclaim(登録商標)6300〕 M=6000g/モルを有する3官能性ポリプロピレンオキシドポリエーテル、Bayer MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Desmophen(登録商標)670〕 ヒドロキシル基を含有する低分枝度を有するポリエステル、ヒドロキシル含有量4.3±0.4%(DIN53240/2)、Bayer MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Desmophen(登録商標)200H/DS〕 ヒドロキシル基を含有する直鎖ポリエステル、Bayer MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Desmophen(登録商標)C2200〕 末端ヒドロキシル基および約2000g/モルの分子量を有する直鎖脂肪族ポリカーボネートジオール、Bayer MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Desmophen(登録商標)C2201〕 約2000g/モルの分子量を有するヘキサンジオール−ジメチルカーボネートのポリエステル、Bayer MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Desmophen(登録商標)2001KS〕 約2000g/モルの分子量を有するポリエステルポリオール、ポリエチレン/ポリブチレンアジペートジオール、Bayer MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Mesamoll(登録商標)〕 フェノールのアルキルスルホン酸エステル、Lanxess Deutschland GmbH、レーバークーゼン、独国。
〔DBTDL〕 ジブチル錫ジラウレート、E.Merck KGaA、ダルムシュタット、独国。
〔Desmorapid(登録商標)SO〕 錫(II)−2−エチルヘキサノエート、Bayer MaterialScience AG、レーバークーゼン、独国。
〔Irganox(登録商標)1076〕 オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert.ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、Ciba Specialty Chemicals Inc.、バーゼル、スイス。
〔Fascat(登録商標)4102〕 ブチル錫−トリス−2−エチルヘキサノエート、Arkema Inc.Philadelphia、米国。
実施例1:ジイソシアネート官能性ポリイソシアネートプレポリマーの調製
1300gのヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート(HDI)および0.27gのジブチルホスフェートを、4リットル4口フラスコに撹拌しながら投入した。1456gのArcol(登録商標)PPG2000を80℃にて3時間以内に添加し、撹拌を、1時間同じ温度で継続した。次いで薄膜蒸留を、130℃および0.1torrにおいて行い過剰なHDIを留去した。得られたNCOプレポリマーは、3.27%のNCO含量および1680mPas(25℃)の粘度を有した。
実施例:2テトライソシアネート官能性ポリイソシアネートプレポリマーの調製
1000gのヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート(HDI)および0.15gのジルコニウムオクトエートを、4リットル4口フラスコ中へ撹拌しながら投入した。1000gのPolyTHF(登録商標)2000を80℃にて添加し、撹拌を5時間115℃において継続し、0.15gのジルコニウムオクトエートを3度に分けて1時間の間隔にて添加した。この時間が経過した際、0.5gのジブチルホスフェートを添加した。次いで薄膜蒸留を、130℃および0.1torrにおいて行い過剰なHDIを留去した。得られたNCOプレポリマーは、6.18%のNCO含量および25700mPasの粘度(25℃)を有した。
実施例3ジイソシアネート官能性ポリイソシアネートプレポリマーの調製
プレポリマーを調製するために、7.15kgのDesmodur44M(登録商標)を、撹拌機を有する容器中へ50℃の温度にて投入し、室温にした45.85kgのpolyetherAcclaim6300(登録商標)を15分以内に添加した(しかしながら、必要に応じて、ポリエーテルを50℃にて供給し、次いで50℃に加熱したイソシアネートを添加することも可能である)。
該混合物を100℃に加熱して反応させ、この温度にて更に7時間維持した。冷却後、2.70±0.1重量%のNCO含有量および粘度(70℃)にて約4200±600mPasの粘度を有する生成物を得た。
実施例4(比較):本発明による使用のためではないポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。実施例2からの8.65gのプレポリマーおよび25.0gのAcclaim(登録商標)6320を、1分間、0.075gのDBTDLの量で、ポリプロピレンビーカー中で、スピードミキサーにおいて1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。未だ液体の反応混合物を用いて、ガラス板を手動により1mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、80℃にて乾燥棚中で終夜乾燥し、次いで5分間120℃で更に処理した。熱処理後、該フィルムは、ガラス板から手で容易に取り外すことができた。
実施例5(比較):本発明による使用のためではないポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。5.0gのDesmodur(登録商標)N3300および実施例1からの20.0gのプレポリマーをポリプロピレンビーカー中へ入れ、1分間、1分当たり3000回転にて操作するスピードミキサー中で混合した。次いで該混合物を、1分間、38.54gのTerathane(登録商標)2000および0.01gの量のDBTDLとポリプロピレンビーカー中でスピードミキサーにおいて1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。未だ液体の反応混合物を用いて、ガラス板を手動により1mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、80℃にて乾燥棚中で終夜乾燥し、次いで5分間120℃で更に処理した。熱処理後、該フィルムは、ガラス板から手で容易に取り外すことができた。
実施例6(比較):本発明による使用のためではないポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。実施例2からの19.94gのプレポリマーおよび30.Terathane(登録商標)2000を、1分間、ポリプロピレンビーカー中で0.03gの量のDBTDLと、スピードミキサーにおいて1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。未だ液体の反応混合物を用いて、ガラス板を手動により1mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、80℃にて乾燥棚中で終夜乾燥し、次いで120℃で5分間更に処理した。熱処理後、該フィルムは、ガラス板から手で容易に取り外すことができた。
実施例7(比較):本発明による使用のためではないポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。実施例2からの14.27gのプレポリマーおよび30.0gのTerathane(登録商標)2900を、1分間、ポリプロピレンビーカー中で0.03gの量のDBTDLと、スピードミキサーにおいて1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。未だ液体の反応混合物を用いて、ガラス板を手動により1mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、80℃にて乾燥棚中で終夜乾燥し、次いで120℃で5分間更に処理した。熱処理後、該フィルムは、ガラス板から手で容易に取り外すことができた。
実施例8(比較):本発明による使用のためではないポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。1.96gのDesmodur(登録商標)N3300を、1分間、ポリプロピレンビーカー中で10.0gのTerathane(登録商標)2000および0.005gの量のDBTDLと、スピードミキサーにおいて1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。未だ液体の反応混合物を用いて、ガラス板を手動により1mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、80℃にて乾燥棚中で終夜乾燥し、次いで120℃で5分間更に処理した。熱処理後、該フィルムは、ガラス板から手で容易に取り外すことができた。
実施例9(比較):本発明による使用のためではないポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。6.7gのDesmodur(登録商標)N3300を、1分間、ポリプロピレンビーカー中で50.0gのTerathane(登録商標)2900および0.05gの量のDBTDLと、スピードミキサーにおいて1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。未だ液体の反応混合物を用いて、ガラス板を手動により1mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、80℃にて乾燥棚中で終夜乾燥し、次いで120℃で5分間更に処理した。熱処理後、該フィルムは、ガラス板から手で容易に取り外すことができた。
実施例10(比較):本発明による使用のためではないポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。25gのDesmophen(登録商標)2001 KS をPPビーカー中で0.025gのIrganox(登録商標)1076と、60℃にてスピードミキサーにおいて1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。安定剤を完全に溶解した際、0.025gのDBTDLを添加し、該混合物を、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。次いで実施例1からの38.964gのプレポリマーを添加し、該混合物を、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。
未だ液体の反応混合物を用いて、RN752SLKのシリコン処理フィルムを、自動フィルムキャスト装置(型ZAA2300、Zinser Analyti)を用いて、0.25mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、乾燥棚中で1時間100℃にて熱処理した。
実施例11(比較):本発明による使用のためではないポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。50gのDesmophen(登録商標)2201を、0.05gのIrganox(登録商標)と100℃にて、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。安定剤を完全に溶解した際、0.5gのDesmorapid(登録商標)SOを添加し、該混合物を、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。次いで34.305gのDesmodur(登録商標)XP2599を添加し、該混合物を、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。
未だ液体の反応混合物を用いて、RN752SLKのシリコン処理フィルムを、自動フィルムキャスト装置(型ZAA2300、Zinser Analyti)を用いて、0.25mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、乾燥棚中で1時間100℃にて熱処理した。
実施例12:本発明による使用のためのポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。50.0gのDesmophen(登録商標)670および0.05gのIrganox(登録商標)1076を、ポリプロピレンビーカー中へ入れ、1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合し、次いで60℃へ加熱した。 安定剤、Irganox(登録商標)1076を完全に溶解した後、0.025gのDesmorapid(登録商標)SOを添加し、該混合物を、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。次いで25.24gのDesmodur(登録商標)N100を、この均質混合物へ添加し、次いで、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。
未だ液体の反応混合物を用いて、ガラス板を手動により1mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、乾燥棚中で1時間100℃にて硬化した。硬化後、該フィルムは、ガラス板から手で容易に取り外すことができた。
実施例13:本発明による使用のためのポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。50.0gのDesmophen(登録商標)C2201および0.05gのIrganox(登録商標)1076を、ポリプロピレンビーカー中へ入れ、1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合し、次いで60℃へ加熱した。 安定剤、Irganox(登録商標)1076を完全に溶解した際、0.01gのDBTDLを添加し、該混合物を、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。次いで10.79gのDesmodur(登録商標)N3300を、この均質混合物へ添加し、次いで、再び1分間、1分当たり3000回転にて操作するスピードミキサー中で混合した。
未だ液体の反応混合物を用いて、ガラス板を手動により1mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、乾燥棚中で1時間100℃にて硬化した。硬化後、該フィルムは、ガラス板から手で容易に取り外すことができた。
実施例14:本発明による使用のためのポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。50.0gのDesmophen(登録商標)C2200および0.05gのIrganox(登録商標)1076を、ポリプロピレンビーカー中へ入れ、1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合し、次いで60℃へ加熱した。安定剤、Irganox(登録商標)1076を完全に溶解した際、0.15gのDesmorapid(登録商標)SOを添加し、該混合物を、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。次いで11.48gのDesmodur(登録商標)N100を、この均質混合物へ添加し、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。
未だ液体の反応混合物を用いて、ガラス板を手動により1mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、乾燥棚中で1時間100℃にて硬化した。硬化後、該フィルムは、ガラス板から手で容易に取り外すことができた。
実施例15:本発明による使用のためのポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。50gのDesmophen(登録商標)2201を、0.05gのIrganox(登録商標)1076と100℃にて、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。安定剤を完全に溶解した際、0.007gのDBTDLを添加し、該混合物を、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。次いで10.716gのDesmodur(登録商標)N100を添加し、該混合物を、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。
未だ液体の反応混合物を用いて、RN752SLKのシリコン処理フィルムを、自動フィルムキャスト装置(型ZAA2300、Zinser Analyti)を用いて、0.25mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、乾燥棚中で1時間100℃にて熱処理した。
実施例16:本発明による使用のためのポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。50gのDesmophen(登録商標)P200 H/DS液体および0.05gのDesmorapid(登録商標)SOを、ポリプロピレンビーカー中へ入れ、60℃へ加熱し、および20分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。安定剤、Irganox(登録商標)1076を完全に溶解した際、0.0025gのFascat(登録商標)4102を添加し、該混合物を、再び1分間、1分当たり3000回転にて混合した。次いで10.72gのDesmodur(登録商標)N100を、この均質混合物へ添加し、次いで、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。
未だ液体の反応混合物を用いて、RN752SLKのシリコン処理フィルムを、自動フィルムキャスト装置(型ZAA 2300、Zinser Analytik)を用いて、0.25mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、乾燥棚中で1時間100℃にて熱処理した。
実施例17:本発明による使用のためのポリマーの調製
用いた原料は、個別に脱気しなかった。40.0gのDesmophen(登録商標)670、15gのMesamoll(登録商標)および0.05gのIrganox(登録商標)1076を、ポリプロピレンビーカー中へ入れ、20分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合し、次いで60℃へ加熱した。 安定剤、Irganox(登録商標)1076を完全に溶解した際、0.012gのDesmorapid(登録商標)SOを添加し、および該混合物を、再び1分間、1分当たり3000回転にて混合した。次いで22.18gのDesmodur(登録商標)N100を、この均質混合物へ添加し、次いで、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。
未だ液体の反応混合物を用いて、RN752SLKのシリコン処理フィルムを、自動フィルムキャスト装置(型ZAA2300、ZinserAnalyti)を用いて、0.25mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、乾燥棚中で1時間100℃にて熱処理した。
実施例18:本発明による使用のためのポリマーの調製
50.0gのDesmophen(登録商標)P200H/DS液体、0.05gのDesmorapid(登録商標)SOおよび0.05gのIrganox(登録商標)1076を、ポリプロピレンビーカー中へ入れ、60℃へ加熱し、および20分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。安定剤、Irganox(登録商標)1076を完全に溶解した際、10.79gのDesmodur(登録商標)N3300を、この均質混合物へ添加し、次いで、再び1分間、スピードミキサー中で1分当たり3000回転にて操作しながら混合した。
未だ液体の反応混合物を用いて、RN752SLKのシリコン処理フィルムを、自動フィルムキャスト装置(型ZAA2300、Zinser Analyti)を用いて、0.25mmの湿潤フィルム厚みを有するフィルムでナイフコートした。製造後、全てのフィルムは、乾燥棚中で1時間100℃にて熱処理した。
試料の電気抵抗および破壊電界強度値を計測した。本発明によらない例および本発明によるポリマー要素の例についての結果を、以下の表1に示す。体積抵抗の数値は、指数表現により示す。従って、実施例4における数値は、7.46・1010オームcmの体積抵抗に対応する。表1はまた、DINEN1506721−1について50%の伸長におけるポリマーの弾性率を示す。
Figure 2013541310
表1:実施例4〜11(比較)および12〜18(本発明による)において製造されたフィルムの特性
該試験は、フィルム形態での本発明のポリマーが先行技術を超える著しい優位性を有することを示した。極めて高い電気抵抗、破壊電界強度値および高い弾性率の組み合わせは、本発明のフィルムを用いた場合に特に有利である。本発明のポリマーは、該ポリマーを用いて製造された電気機械変換器において特に有利な効率性を得るために有利に用い得る。

Claims (10)

  1. 第1電極および第2電極に接触する誘電性エラストマーを含み、該誘電性エラストマーはポリウレタンポリマーを含み、該ポリウレタンポリマーは、
    A)ビウレットおよび/またはイソシアヌレート構造を有する3官能性ポリイソシアネートと、
    B)少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物と
    を反応させることにより得られてよく、
    少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物B)は、ポリエステルおよび/またはポリカーボネート単位を含み、および
    A)におけるイソシアネート基とB)におけるイソシアネート反応性基のモル比は、0.8:1.0〜1.3:1.0であること
    を特徴とする、電気機械変換器。
  2. 成分A)は、ビウレットおよび/またはイソシアヌレート構造を有する脂肪族3官能性ポリイソシアネートに基づく、請求項1に記載の電気機械変換器。
  3. 成分A)は、ヘキサメチレンジイソシアネートに基づく、請求項1または2に記載の電気機械変換器。
  4. 成分B)は、ポリエステルポリオールおよび/またはポリカーボネートポリオールであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1つに記載の電気機械変換器。
  5. ポリウレタンポリマー中のポリエステルおよび/またはポリカーボネート単位の割合は、≧20重量%〜≦90重量%である、請求項1〜4のいずれか1つに記載の電気機械変換器。
  6. ポリウレタンポリマーは、50%の伸長における弾性率が≧0.1MPa〜≦15MPaである、請求項1〜5のいずれかに記載の電気機械変換器。
  7. 電気機械変換器の製造方法であって、以下の工程:
    1)第1電極および第2電極の製造工程、
    2)誘電性エラストマーの製造工程、該誘電性エラストマーはポリウレタンポリマーを含み、該ポリウレタンポリマーは、
    A)ビウレットおよび/またはイソシアヌレート構造を有する3官能性ポリイソシアネートと、
    B)少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物と
    を反応させることにより得られてよく、
    少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物B)は、ポリエステルおよび/またはポリカーボネート単位を含み、および
    A)におけるイソシアネート基とB)におけるイソシアネート反応性基のモル比は、0.8:1.0〜1.3:1.0であり、
    3)第1電極および第2電極間での誘電エラストマーの配置工程
    を含む製造方法。
  8. 誘電性エラストマーは、ポリウレタンポリマーを与える反応混合物を第1電極および/または第2電極へ塗布することにより製造する、請求項7に記載の方法。
  9. 電気機械変換器における作動装置、センサーおよび/または発電機としての誘電性エラストマーの使用であって、誘電性エラストマーはポリウレタンポリマーを含み、該ポリウレタンポリマーは、
    A)ビウレットおよび/またはイソシアヌレート構造を有する3官能性ポリイソシアネートと、
    B)少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物と
    を反応させることにより得られてよく、少なくとも2個のイソシアネート反応性基を有する化合物B)は、ポリエステルおよび/またはポリカーボネート単位を含み、および
    A)におけるイソシアネート基とB)におけるイソシアネート反応性基のモル比は、0.8:1.0〜1.3:1.0である、使用。
  10. 請求項1〜6のいずれかに記載の電気機械変換器を含む、電気および/または電子装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017052236A1 (ko) * 2015-09-25 2017-03-30 주식회사 엘지화학 디스플레이용 폴리우레탄 필름 및 이의 제조방법
WO2017052235A1 (ko) * 2015-09-25 2017-03-30 주식회사 엘지화학 디스플레이용 pdms-폴리우레탄 필름 및 이의 제조방법
JP2017070150A (ja) * 2015-10-01 2017-04-06 株式会社ニコン 異方性エラストマー、誘電エラストマーアクチュエータ、補助用具、および異方性エラストマーの製造方法
JP2017522435A (ja) * 2014-06-06 2017-08-10 ビーエーエスエフ コーティングス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングBASF Coatings GmbH 金属基材およびプラスチック基材用の選択的に剥離可能なコーティング
WO2022071037A1 (ja) * 2020-10-02 2022-04-07 大日精化工業株式会社 ウレタンプレポリマー、湿気硬化型ウレタンホットメルト樹脂組成物、及び積層体
WO2024204305A1 (ja) * 2023-03-31 2024-10-03 ホヤ レンズ タイランド リミテッド イソシアネート組成物、重合性組成物、樹脂、光学材料、及び眼鏡レンズ

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013113846A1 (de) * 2012-02-01 2013-08-08 Bayer Intellectual Property Gmbh Elektromechanischer wandler, umfassend ein polyurethanpolymer mit polyester-und/oder polycarbonat einheiten
DE102013205485A1 (de) 2012-04-27 2013-10-31 Magna Powertrain Ag & Co. Kg Antrieb mit eletroaktiven Polymeren
KR101446443B1 (ko) * 2013-08-13 2014-10-07 아주대학교산학협력단 지방족 폴리카보네이트 및 이의 방향족 폴리에스터 공중합체로 구성된 매크로-폴리올
KR101396110B1 (ko) 2013-10-30 2014-05-16 아주대학교산학협력단 장쇄 분지를 갖는 지방족 폴리카보네이트 및 이의 방향족 폴리에스터 공중합체
EP3143061A1 (de) 2014-05-12 2017-03-22 Covestro Deutschland AG Dielektrische eap folien mit niedrigem glaspunkt auf der basis von polyesterpolyolen
CN108058546B (zh) * 2017-12-18 2020-05-19 刘利忠 一种基于轮胎形变利用介电弹性体发电的防爆轮胎

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0384024A (ja) * 1989-08-25 1991-04-09 Shin Etsu Chem Co Ltd 誘電体組成物と、これから得られる分散型el発光素子
JPH0685339A (ja) * 1992-09-03 1994-03-25 Toshihiro Hirai ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ
JPH07240544A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Nitta Ind Corp ポリウレタンエラストマー・アクチュエーター
JPH08335726A (ja) * 1995-03-16 1996-12-17 Nitta Ind Corp ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ
JPH09208653A (ja) * 1996-02-01 1997-08-12 Kuraray Co Ltd 硬化型ポリウレタンの製造方法
US5977685A (en) * 1996-02-15 1999-11-02 Nitta Corporation Polyurethane elastomer actuator
JP2000198971A (ja) * 1997-12-22 2000-07-18 Sanyo Chem Ind Ltd 二液型ドライラミネ―ト用接着剤
JP2003505865A (ja) * 1999-07-20 2003-02-12 エスアールアイ インターナショナル 改良電気活性ポリマ
WO2009074192A1 (de) * 2007-12-12 2009-06-18 Bayer Materialscience Ag Energiewandler hergestellt aus filmbildenden wässrigen polymer-dispersionen, insbesondere polyurethan-dispersionen
WO2010012389A1 (de) * 2008-07-30 2010-02-04 Bayer Materialscience Ag Elektromechanischer wandler mit einem polymerelement auf polyisocyanat-basis
JP2010518200A (ja) * 2007-02-07 2010-05-27 バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフト 高誘電率および高破壊強度を有するカーボンブラック充填ポリウレタン

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59103644A (ja) 1982-12-07 1984-06-15 オリンパス光学工業株式会社 内視鏡撮像装置
US5277944A (en) * 1990-03-31 1994-01-11 Saint-Gobain Vitrage International Process for the manufacture of a sheet or film made of polycarbonate with a soft scratch-resistant coating

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0384024A (ja) * 1989-08-25 1991-04-09 Shin Etsu Chem Co Ltd 誘電体組成物と、これから得られる分散型el発光素子
JPH0685339A (ja) * 1992-09-03 1994-03-25 Toshihiro Hirai ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ
JPH07240544A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Nitta Ind Corp ポリウレタンエラストマー・アクチュエーター
JPH08335726A (ja) * 1995-03-16 1996-12-17 Nitta Ind Corp ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ
JPH09208653A (ja) * 1996-02-01 1997-08-12 Kuraray Co Ltd 硬化型ポリウレタンの製造方法
US5977685A (en) * 1996-02-15 1999-11-02 Nitta Corporation Polyurethane elastomer actuator
JP2000198971A (ja) * 1997-12-22 2000-07-18 Sanyo Chem Ind Ltd 二液型ドライラミネ―ト用接着剤
JP2003505865A (ja) * 1999-07-20 2003-02-12 エスアールアイ インターナショナル 改良電気活性ポリマ
JP2010518200A (ja) * 2007-02-07 2010-05-27 バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフト 高誘電率および高破壊強度を有するカーボンブラック充填ポリウレタン
WO2009074192A1 (de) * 2007-12-12 2009-06-18 Bayer Materialscience Ag Energiewandler hergestellt aus filmbildenden wässrigen polymer-dispersionen, insbesondere polyurethan-dispersionen
WO2010012389A1 (de) * 2008-07-30 2010-02-04 Bayer Materialscience Ag Elektromechanischer wandler mit einem polymerelement auf polyisocyanat-basis

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017522435A (ja) * 2014-06-06 2017-08-10 ビーエーエスエフ コーティングス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングBASF Coatings GmbH 金属基材およびプラスチック基材用の選択的に剥離可能なコーティング
WO2017052236A1 (ko) * 2015-09-25 2017-03-30 주식회사 엘지화학 디스플레이용 폴리우레탄 필름 및 이의 제조방법
WO2017052235A1 (ko) * 2015-09-25 2017-03-30 주식회사 엘지화학 디스플레이용 pdms-폴리우레탄 필름 및 이의 제조방법
KR20170037366A (ko) * 2015-09-25 2017-04-04 주식회사 엘지화학 디스플레이용 폴리우레탄 필름 및 이의 제조방법
US10414888B2 (en) 2015-09-25 2019-09-17 Lg Chem, Ltd. Polyurethane film for displays, and method for producing same
KR102042302B1 (ko) 2015-09-25 2019-11-07 주식회사 엘지화학 디스플레이용 폴리우레탄 필름 및 이의 제조방법
US10590248B2 (en) 2015-09-25 2020-03-17 Lg Chem, Ltd. PDMS-polyurethane film for displays, and method for producing same
JP2017070150A (ja) * 2015-10-01 2017-04-06 株式会社ニコン 異方性エラストマー、誘電エラストマーアクチュエータ、補助用具、および異方性エラストマーの製造方法
WO2022071037A1 (ja) * 2020-10-02 2022-04-07 大日精化工業株式会社 ウレタンプレポリマー、湿気硬化型ウレタンホットメルト樹脂組成物、及び積層体
JP2022059959A (ja) * 2020-10-02 2022-04-14 大日精化工業株式会社 ウレタンプレポリマー、湿気硬化型ウレタンホットメルト樹脂組成物、及び積層体。
JP2022060141A (ja) * 2020-10-02 2022-04-14 大日精化工業株式会社 ウレタンプレポリマー
WO2024204305A1 (ja) * 2023-03-31 2024-10-03 ホヤ レンズ タイランド リミテッド イソシアネート組成物、重合性組成物、樹脂、光学材料、及び眼鏡レンズ

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