[发明专利]具有改进的层粘合性的聚合物层状复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及包括第一层和至少部分地与第一层接触的第二层的聚合物层状复合材料，其中第一层包括聚氨酯聚合物和第二层包括噻吩聚合物和聚苯乙烯磺酸盐。本发明进一步涉及生产这类层状复合材料的方法，以及包括这类层状复合材料的电-机械转化器(electromechanical converter)。

背景技术

为了生产介电弹性体执行器，通常在介电弹性体（它是绝缘体）的膜的两侧上提供电极。该介电弹性体能够例如是聚氨酯。如果该电极以涂层的形式施加于该弹性体上，则是有利的。这要求在没有损失导电性的情况下的电极材料的某些性能，尤其是足够的弹性，以及能够作为层施加电极的可能性。

以聚(亚乙基二氧基噻吩) (PEDOT)和聚氨酯弹性体为基础的可延伸的导电性材料例如已经描述在公开物中： N. B. Larsen等, Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 3069-3073。然而，在这里使用了PEDOT : 对甲苯磺酸盐和脂肪族聚氨酯弹性体的聚合物共混物。它是通过在聚氨酯在四氢呋喃中的溶液中聚合EDOT来生产的。然后将组合物施涂于基材上，并将溶剂蒸发掉。尤其从成本观点考虑，该方法的缺点是聚氨酯聚合物必须用作基质。此外，必要的溶剂，在这种情况下是四氢呋喃，也许不与全部基材表面相容。

在WO 2008/064878 A1中建议的方法涉及生产以羟甲基取代的EDOT或羟基亚丙基二氧基噻吩为基础的电致变色材料的方法。这里强调对基材的粘合性。然而，为了为合适表面涂覆所需的材料，大量的下游化学是所需要的。

聚苯乙烯磺酸盐(PSS)和PEDOT的聚合物共混物常常用作导电性聚合物。然而，它们的实际应用的最大障碍中的一个是它们对许多基材的弱粘合性。对于与介电弹性体的接触，这尤其涉及当弹性体弯曲时，PSS:PEDOT层与弹性体层的分层。

鉴于此，改进PSS:PEDOT层对聚氨酯基材的粘合性的可能性将是所希望的。

发明内容

本发明涉及包括第一层和至少部分地与第一层接触的第二层的聚合物层状复合材料。第一层包括聚氨酯聚合物，它是多异氰酸酯A)和/或多异氰酸酯预聚物B)与至少双官能的、异氰酸酯基团反应性的化合物C)和单体的单官能度芳族醇的反应产物。第二层包括在3和/或4位上取代的通式(I)的聚合物噻吩：

       (I)

和聚苯乙烯磺酸盐。本发明进一步涉及生产这类层状复合材料的方法，以及含有该层状复合材料的电-机械转化器。

本发明的这些和其它优点和益处将从下面的发明的详细说明中清楚地看出。

附图说明

本发明现在为了举例说明的目的、而不是为了限制的目的结合附图来进行描述。

图1显示了从拉伸试验机的夹具之间的电极的电阻计算的比电阻ρ。

本发明的详细说明

现在为了举例说明的目的、而非限制的目的来描述本发明。除在操作实施例中之外，或当另外指明时，说明书中表达量、百分比、OH数、官能度等的全部数值被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。这里以道尔顿(Da)给出的当量重量和分子量分别是数均当量重量和数均分子量，除非另外指明。

本发明提供聚合物层状复合材料，它包括第一层和与第一层至少部分地接触的第二层，其中第一层包括聚氨酯聚合物，它是多异氰酸酯A)和/或多异氰酸酯预聚物B)与至少双官能的、异氰酸酯基团反应性的化合物C)和单体的单官能度芳族醇的反应产物；和

第二层包括在3和/或4位上取代的通式(I)化合物的聚合物噻吩：

          (I)

其中：R1和R2彼此独立地是氢，烷基，芳基，烷氧基，芳氧基，或R1和R2一起形成未取代的或取代的亚烷基二氧基，

和聚苯乙烯磺酸盐。

可以假设在聚氨酯生产过程中单体的单官能度芳族醇与异氰酸酯基团反应并且因此以共价键键接于聚合物上。发现这会导致第二层的改进粘合性。不希望受一个理论束缚，本发明人相信，在组分的π-电子体系之间的吸引相互作用被认为是这方面的原因。这一过程也由术语“π-π堆叠”为大家公知。可延伸的电极能够被设计成它们能够在大的延伸范围内操作。

合适的单体的单官能度芳族醇类包括碳环的或杂环的芳族化合物，如苄醇和/或单羟基-或单羟烷基-取代的噻吩、呋喃和/或吡咯。该OH基团优选经由一个，两个，三个，四个或甚至更多个亚甲基在2或3位上键接于芳族核上。这使得更容易为所需的π-π堆叠来定向排列该芳族环。

聚苯乙烯磺酸盐的合适形式尤其是聚苯乙烯磺酸钠。