CN108541263A - 导电材料组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种组合物，该组合物包括至少一种基质聚合物、导电颗粒和至少一种有机液态盐，其中该至少一种基质聚合物与导电颗粒之间的重量比率在4:1与1:5之间；并且基质聚合物与有机液态盐之间的重量比率在1000:1与1:1之间；并且基质聚合物、导电颗粒和有机液态盐的重量总和为该组合物的总重量的至少65％。本发明还涉及此类组合物的生产和应用。

Description

导电材料组合物
技术领域
本发明涉及组合物，尤其导电组合物和此类导电组合物作为用于例如车辆中的坐具或卧具的可加热组合物的用途。
背景技术
座椅加热器属于现今许多机动车辆的标准配置。其中，一般使用的加热系统与其上放置的装饰面和座椅面(例如由织物材料、皮革或人造革制成)不是牢固绑定的。
一般将分立的加热棒埋入作为加热垫的两个无纺布之间。这种加热垫必须在一个分开的工作步骤中引入装饰材料与位于其下的支撑面之间。加热效果通常受具有某一电阻率的导电棒或者单线影响，这些单线基于金属线、碳纤维、导电织物线或这些线的混合物，这些单线在施加电压时发热(电阻加热)。
在织物中，通常使用金属线(金属丝)、用金属涂覆的线、用金属线包裹的线、金属单丝、碳纤维或碳单丝。加热线的安排对于在拉伸负载下的工作性能是决定性的，于是有许多出版物致力于如何能够将加热线加工为对机械负载不敏感。
在使用导电的可加热金属丝或线时，为了形成热量，即使在动态负载下(如在正常的汽车座椅使用中出现的)也必须保证维持加热效果。为了保证提高的可拉伸性，导电棒一般必须被特殊安排，例如安排成波形、弯曲形、之字形或正弦形，其中这些棒在其走向(尤其在极值点)中具有接触点，以保证大面积的加热。对此类加热系统的要求是多种多样的。其中必须满足以下条件：局部快速加热；限定区域的快速且受控的加热；避免在导体轨道断裂之后的热点，即局部过热(从而导致其他导体轨道由于过高电流而热过载)；在局部受损时不损失加热能力；在局部受损时没有过热；对电连接导体的良好接触可能性；粘贴到载体/座椅泡沫上的可能性；粘贴之后对通风没有不利影响，或对透气性没有不利影响；形成具有不同升温的不同加热区的可能性；针对(反复的)机械负载的耐受性；柔性；制造简单；定位(具有较大容差)和固定简单；灵活地形成和安排连接电极的可能性；在不损失加热能力的情况下，容易匹配锁边的轮廓；对连接器和加热元件的腐蚀保护，以及在12-24V连接电压下充分的用于加热的加热能力。
为了避免使用可加热棒或者优化可加热棒的应用，还描述了导电的、可分开施加的聚合物体系。
在EP 1284278 A2中描述了一种水性涂层组合物，用于涂覆在织物上，以生产导电层。
在此将导电颗粒添加到水性(优选脂肪族)聚氨酯分散体中，其中这些圆形的球粒的颗粒具有不导电的核和导电的壳。导电的壳至少部分由贵金属组成(优选带有金、银或银合金作为涂层的玻璃空心球或实心核，D90值＝100μm)。这个发明的目的是生产柔性的屏蔽材料。然而也提及了可能的加热应用。其他的导电颗粒(金属粉末、炭黑、碳纤维)被描述为不能充分导电。涂层厚度优选为约50g/m2。在US 4419279/US 4496475 A中描述了类似的应用：在使用以银涂覆的无机空心球或玻璃球体的情况下，尤其在基于丙烯酸酯的粘合剂中，生产了导电糊剂。在US 6576336 B1中描述了类似的组合物：具有用导电石墨和镍或银涂覆的空心球的聚合物/水乳液。在US 4624865 A中也描述了导电的经涂覆的微空心球。在EP0409099 A中描述了基于微球体的导电粉末，用于生产电阻加热器。需要导电粉末来生产或者作为总体上常规的导电粉末主题的电阻加热器，从WO 0043225 A2、JP 2001297627 A或US 4716081 A已知。
在WO 2005/020246 A1中描述了导电的、柔性的平面结构的生产。以网状的施加方式使用了所限定的涂层物质。目标是生产屏蔽材料或座椅加热器。导电涂层的网状施加方式在WO 2004024436 A1中有所描述。在此所印刷的图案由聚合物组成，该聚合物包含导电的石墨颗粒、导电的聚合物或简单地金属颗粒。在WO 0043225 A2中再次描述了导电糊剂的印刷。
在WO 2009/033602 A1中描述了一种基于可分散的热塑性聚氨酯的导电且可印刷的糊剂，该糊剂既可拉伸又可变形。此处，热塑性聚氨酯必须作为具有优选<200μm平均直径的粉末来使用，也就是说，使用了热塑性聚氨酯作为固体被细分散的悬浮液。然后仍必须使经印刷的根据该发明的糊剂经受热量与压力联合处理，以获得良好的可拉伸性。由于必需的在用液氮冷却下的长时间研磨过程，具有<200μm平均颗粒直径的热塑性聚氨酯粉末的生产是非常费时费力且高成本的。此外，为了获得最优的可拉伸性而需要的压力与热量联合处理由于额外的工作步骤是不经济的、并且还可能导致对该发明糊剂所施用到的装饰面造成对视觉可见的装饰表面的不可逆伤害。
在将导电聚合物体系的用途描述为例如用于加热应用或用于屏蔽电磁辐射的所述的文献中，没有展示出任何解决途径来在该导电的且可加热的构造的提高的拉伸率下保持加热能力并在反复拉伸情况下保持加热能力(其中对于座椅加热器而言所寻求的特性也如上地保持不变)。
也曾经尝试使用离子型液体作为导电添加剂。这例如在DE 10 2009 044 345 A1中有所描述。此处首先描述了包含离子液体的橡胶聚合物，但是这些橡胶聚合物由于高熔融态黏性而不适合于涂覆织物，例如不适合于形成柔性的可拉伸的平面加热器。虽然描述了弹性的导电聚合物的形成，但是没有描述在更高拉伸率下仍保持其导电性的聚合物的生产。
在Nanotechnology 24(2013)S.1-9中，Chun等人描述了碳纳米管、银纳米颗粒、离子液体和聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯共聚物的混合物，用于导电聚合物膜，该聚合物膜在保持导电性的情况下可以拉伸直至288％。此处的首要缺点是，此处必须使用有机溶剂如甲苯来溶解该组合物。在环境负担和在组合物中剩余的残留溶剂方面这是非常不利的。
在EP 2457944 B1中描述了一种组合物，包含100重量％的至少一种形成膜或形成箔片的聚合物以及至少一种填充剂并且包含其他添加剂，该填充剂由导电颗粒组成，其中该颗粒是三维分支的。通过使用此种组合物可以产生导电的或可电加热的系统，该系统即使在>2％的拉伸率下或多次>2％的拉伸率且随后去除负载之后仍保持导电率。
所描述的解决方案的缺点是，相对于聚合物基质可能需要相对高的导电填充剂比例并且因此可能一方面不利地影响聚合物的机械特性且另一方面产生高成本，因为所描述的导电性颗粒一般涉及镀银的颗粒。
在将导电聚合物体系的用途描述为例如用于加热应用或用于屏蔽电磁辐射的所述的文献中，没有展示出任何解决途径来在该导电的且可加热的构造的提高的拉伸率下保持加热能力并在反复拉伸情况下保持加热能力(其中对于座椅加热器而言所寻求的特性也如上地保持不变)。仅在EP 2457944 B1中提供了一种解决方案。
来自EP 2457944 B1的导电聚合物体系的缺点是在较高的拉伸率下电阻快速升高。这尤其在材料上不等的压力分布下造成电阻“热点”并由此造成不等的热量输出。
在另一个方式(DE 10 2009 044 345 A1)中，描述了包含离子液体的橡胶聚合物，但是这些橡胶聚合物由于高熔融态黏性而不适合于涂覆织物，例如不适合于形成柔性的可拉伸的平面加热器。虽然描述了弹性的导电聚合物的形成，但是没有描述在更高拉伸率下仍保持其导电性的聚合物的生产。
虽然，根据现有技术，基于用导电填充剂填充的聚合物物质(该填充剂在聚合物基质中构成导电的二维或三维网络)的导电且可电加热的体系是导电的并且具备加热作用。但是，导电性和因此加热效果一般在聚合物体系拉伸时下降超过2％-3％。导电性的下降通常是不可逆的，因为由导电颗粒形成的三维网络不能重新建立，这是由于导电颗粒不再以与拉伸之前相同的方式互相接触。如在EP 2457944 B1中描述的，只有使用充分支化的导电颗粒时才能克服这个缺点。然而，为了获得由该组合物构成的膜的高拉伸能力，必须使用相对较大的量，而这出于成本原因和考虑到膜的机械特性是不利的。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种组合物，该组合物是导电的且可电加热的并且在施用到平面上之后是可拉伸的，其中导电性和/或可加热性即使在高拉伸率下也保持在高水平。同时，通过该组合物应当保证均匀且快速的加热效果，并且不应影响平面的与顾客相关的视觉特性。本发明的另一个目的是，在不使用有机溶剂的情况下实现本发明，并且该解决方案相对于现有技术是成本低廉的并且具有更少重量比例的导电填充剂成分。
较大的表面的均匀加热通过使用本发明而快速地实现。
本发明的导电聚合物体系尤其应当直接能够与可见的汽车装饰表面(例如由织物、皮革或人造革形成)相连，使得该装饰材料可以以常规方法(例如像缝合、垫补、粘贴、层叠、切割、后部注塑、后部发泡、RIM、R-RIM、深拉)进行加工并仍然导电和/或可电加热，而不需要额外的工作步骤。装饰材料应当满足对此材料(尤其还有汽车行业对此材料)的要求。
组合物
上述目的是通过根据本发明的组合物来实现。
本发明的一个方面对应地针对一种组合物，该组合物包括至少一种基质聚合物、导电颗粒和至少一种有机液态盐，其中基质聚合物与导电颗粒之间的重量比率在4:1与5:1之间；并且基质聚合物与有机液态盐之间的重量比率在1000:1与1:1之间；并且基质聚合物、导电颗粒和有机液态盐的重量总和为该组合物的总重量的至少65％。
一个优选的实施方式针对一种本发明的组合物，其中该基质聚合物选自由以下各项组成的组：聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂、苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯/丁二烯共聚产物、聚乙烯酯、乙烯酯-烯烃共聚物、乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、或硅酮橡胶。
另一个优选的实施方式针对一种本发明的组合物，其中该组合物中的导电颗粒由三维分支的颗粒组成。
另一个优选的实施方式针对一种本发明的组合物，其中该三维分支的颗粒是树枝状的。
另一个优选的实施方式针对一种本发明的组合物，其中该颗粒用银涂覆。
另一个优选的实施方式针对一种本发明的组合物，其中该有机液态盐包含有机阳离子，该有机阳离子选自由以下各项组成的组：具有5、6、9、10或14个碳环原子的任选地取代的芳香族阳离子，其中一个、两个、三个或四个碳环原子可以被硫、氧和/或氮原子替代；以及任选地取代的脂肪族C1-C12氨基烷基。
另一个优选的实施方式针对一种本发明的组合物，其中该有机液态盐由如下的盐组成，其中阳离子选自由以下各项组成的组：咪唑鎓，吡啶鎓，吡咯鎓，胍阳离子，脲阳离子，硫脲阳离子，哌啶鎓，吗啡阳离子，鏻，C1-C6烷基铵阳离子，分别用一个、两个或三个彼此独立地选自氨基、C1-C6羟烷基、羟基、卤素、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷基的基团取代的咪唑鎓、吡啶鎓、吡咯鎓、胍阳离子、脲阳离子、硫脲阳离子、哌啶鎓、吗啡阳离子、鏻、和烷基铵阳离子。
另一个优选的实施方式针对一种本发明的组合物，其中该组合物包含增稠剂。
另一个优选的实施方式针对一种本发明的组合物，其中增稠剂具有疏水和亲水的组分，这些组分选自疏水改性的聚丙烯酸酯、纤维素醚、聚丙烯酰胺或聚醚。
本发明的另一个方面针对本发明的组合物作为涂覆材料的用途。
本发明的另一个方面针对本发明的组合物作为坐具或卧具的组成部分的用途。
本发明的另一个方面针对本发明的组合物用于构造多层复合结构的用途。
本发明的另一个方面针对一种用于制造本发明组合物的方法，该方法包括以下方法步骤：
-将基质聚合物、优选基质聚合物分散体与导电颗粒和至少一种有机液态盐混合；
-任选地添加至少一种、优选一种增稠剂；以及
-任选地添加其他的助剂，这些助剂选自用于调节pH值的物质，阻燃剂，颜料和染料，对抗氧化降解、热降解、水解降解、辐射引发的降解或微生物降解或老化的稳定剂，防腐剂，哑光剂，消泡助剂，流动控制助剂，分散助剂，软化剂，交联助剂，滑动剂，流变助剂，脱模剂，增强物质，填充剂，催化剂，疏水化剂，以及推进剂。
-任选地添加交联剂；
-任选地从该组合物中除去水。
定义
不确定的表述“一个(ein)”一般而言代表“至少一个”，意义为“一个或多个”。本领域技术人员理解，根据情形不同，并非不定冠词而是定冠词“ein”必须是指“1”的意义，或者不定冠词“ein”在实施方式中也包括定冠词“ein”(1)。
表达“在……之间”在给出范围如重量比率时，包含在所述的下限与所述的上限之间的所有值，包括该下限和上限。例如：“基质聚合物与导电颗粒之间的重量比率在4:1与1:5之间”包含从4:1至1:5的所有重量比率，包括4:1和1:5的重量比率。
相对于本发明的组合物或该组合物的组分，表达“包括”(或者“包括有”)意味着，在本发明的组合物或其组分中必须至少存在表达“包括”(或“包括有”)之后的成分。然而，本领域技术人员清楚的是，在此类本发明混合物中一般还可以存在其他的成分或者可以另外存在这些组分，但并非必须。当在本发明的说明书中使用表达“包括”(或“包括有”)时，实施方式对应还涉及如下实施方式：其中跟随在表达“包括”(或“包括有”)之后的本发明组合物中的成分清单(或者可能的成分/组分的实施方式的清单)是封闭的，即表达“包括”(或“包括有”)还包括仅仅包含所列出的成分的组合物(或者可能的成分/组分的实施方式的封闭式枚举)。换言之，表达“包括”在正常情况下不是限制性的，但是在实施方式中也可能是限制性(由……组成)。
如在本文中使用的表达基质聚合物涉及一种由链分子或分支分子(大分子)组成的化合物，这些分子进而由相同或同类的单元(结构重复单元)组成并且在完成聚合之后构成本发明组合物的基体。
基质聚合物可以根据单体(基质聚合物由其产生)基础物质的数量来分类。表述基质聚合物在本发明的意义上还包括由不同单体构成的共聚物，如聚酯、聚氨酯还有若干聚酰胺。
在本文中使用的相对于基质聚合物的量而言在重量比率方面给出的数值总是相对于在生产本发明组合物时使用的基质聚合物的总量。不溶的基质聚合物是在使用含水的基质聚合物-此概念包括在生产本发明组合物时溶于水的基质聚合物、部分溶于水的基质聚合物和基质聚合物分散体-时，基于含水基质聚合物的聚合物固体(也就是说，基于已经(部分)溶解在水中的基质聚合物固体或者基质聚合物分散体的聚合物固体的总量)中不溶的基质聚合物的总量。
如在本文中使用的表达“导电颗粒”涉及导电的、近似球形的颗粒(球粒)或者导电的纤维。粒径可以例如是通过激光衍射粒径分析确定的(例如，Witt，2011)。球粒在本发明的意义上应当是纵横比(结构的深度或高度与其最小的横向尺寸的比率)典型在1左右，但在本发明的意义上也可以达到1至3、例如像1至2或1至1.5。纤维在本发明的意义上应当是纵横比大于3。
球粒的直径在本发明的意义上应当典型地是在任何取向上都不超过100μm。纤维的直径应当典型地不超过100μm，其中直径与长度的纵横比一般应当超过5。导电性可以通过对应的金属和/或碳(碳纳米管)来获得。除了如金属(例如铜、铁、金、银、铂或镍)和/或碳等电导体之外，其他材料也可以构成这种导电颗粒。例如导电颗粒是金属颗粒(例如铜颗粒或用银涂覆的铜颗粒)、用金属涂覆的玻璃或塑料空心球、用金属涂覆的玻璃或塑料球、用金属涂覆的玻璃或塑料纤维、金属粉末、或碳纳米管。
表达“箔片”在本发明意义上在聚合物方面、尤其基质聚合物方面的意义是本领域技术人员公知的。一般，箔片是具有近似相同厚度的二维伸展的结构，其中平面的尺寸分别最少比平均厚度大10倍，例如像最少大20倍，或最少大100倍。如在本文中使用的聚合物箔片还包括施加到平面上的聚合物膜。对应地，形成箔片的基质聚合物还可以是或者仅仅是形成膜的基质聚合物。
如在本文中使用的表达“有机液态盐”涉及以下盐：该盐在25℃和1000hPa下、优选最小在25℃与100℃之间在1000hPa下，通过较差的离子配位作为液体存在，并且具有有机离子，优选有机阳离子。液体在本发明的意义上是以下物质：其微粒始终非周期性地运动并且在物理意义上没有长程规律性而是在物理意义上具有短程规律性，并且其平均自由程在微粒直径的数量级。用于获得物质聚集态的相图或熔点和沸点的确定可以由本领域技术人员用已知的手段和方法来产生。作为优选的示例在此可以提及DSC(差示扫描量热法)，例如像在J.Solution Chem(2008)37,S.1271-1287中描述的。
如在此使用的表达“增稠剂”涉及纯粹通过溶胀起作用的增稠剂，以及类似于表面活性剂、具有疏水和亲水组分的缔合生效的增稠剂。
如在本文中使用的表达“交联剂”涉及具有至少两个反应活性基团的物质。此表达既包括同型双官能交联剂也包括异型双官能交联剂。这可以例如是疏水或亲水改性的异氰酸酯二聚体、寡聚体或预聚物，基于二聚体或预聚物的碳二亚胺，或者具有酮肟封阻的异氰酸酯基团的二聚体、寡聚体或预聚物，或者脲二酮连接的二聚体或预聚物。交联剂优选具有自由的或可逆地封阻的异氰酸酯基团。
本发明的组合物
本发明的组合物包括至少一种基质聚合物、导电颗粒和至少一种有机液态盐(OF)，其中基质聚合物与导电颗粒之间的重量比率在4:1与1:5之间；并且基质聚合物与有机液态盐之间的重量比率在1000:1与1:1之间；并且基质聚合物、导电颗粒和有机液态盐的重量总和为该组合物的总重量的至少65％。
在一个优选的实施方式中，本发明组合物中基质聚合物、导电颗粒和有机液态盐的总和为本发明组合物的总重量的至少80重量％、例如像90重量％或至少95重量％。
在本发明的组合物中，基质聚合物(在本发明组合物中存在多于一种基质聚合物时为不同基质聚合物的总和)与导电颗粒(在本发明组合物中存在多于一种导电颗粒时为不同导电颗粒的总和)之间的重量比率在4:1与1:5之间。换言之，基质聚合物与导电颗粒的重量比率在每4重量份的基质聚合物一个重量份的导电颗粒(4:1)与每1重量份的基质聚合物5个重量份的导电颗粒之间。
在一个优选的实施方式中，基质聚合物与导电颗粒之间的重量比率在4:1与1:4之间、更优选在2:1与1:4之间、且还更优选在2:1与1:3之间。
低于4:1的重量比率一般仅形成相当弱的导电网络，因为在此类组合物中存在过少的导电颗粒。高于1:5的重量比率，则在生成本发明组合物时，使导电颗粒很难混合到或分散到反应物质中。
在一个优选的实施方式中，该导电颗粒是三维分支的。
在一个更优选的实施方式中，该三维分支的导电颗粒形成为树枝状的。树枝状意味着处于树枝的形态，其中术语树枝进而源自表示树木的希腊语单词“dendron”。因此树枝是小树状至苔藓状的结构(为此参见化学百科全书在线版，版本3.9，2010)。
在一个优选的实施方式中，基质聚合物、导电颗粒和一种或多种有机液态盐的重量总和为该组合物的总重量的至少80重量％、至少90％、至少95％。
在本发明的另一个优选的实施方式中，其余的重量比例(35重量％、20重量％、10重量％或5重量％)包括一种或多种添加剂，该添加剂选自由以下各项组成的组：增稠剂，用于调节pH值的物质，阻燃剂，颜料和染料，对抗氧化降解、热降解、水解降解、辐射引发的降解或微生物降解或老化的稳定剂(抗老化剂如抗氧化剂，受阻胺或UV吸收剂等，抗水解剂，杀生物效用试剂)，防腐剂，哑光剂，消泡助剂，流动控制助剂，分散助剂，软化剂，交联助剂，滑动剂，流变助剂，脱模剂，增强物质，填充剂，催化剂，疏水化剂，颜料，染料，以及推进剂。在另一个优选的实施方式中，其余的重量份(35重量％、20重量％、10重量％或5重量％)由出自以上列举的组中的一种或多种添加剂组成。
在另一个优选的实施方式中，本发明的组合物由一种或多种基质聚合物、导电颗粒和一种或多种有机液态盐组成。
在本发明的组合物中，基质聚合物(在本发明组合物中存在多于一种基质聚合物时为不同基质聚合物的总和)与有机液态盐(在本发明组合物中存在多于一种有机液态盐时为不同有机液态盐的总和)之间的重量比率在1000:1与1:1之间。换言之，基质聚合物与有机液态盐的重量比率在每1000重量份的基质聚合物一个重量份的有机液态盐(1000:1)与每1重量份的基质聚合物1个重量份的有机液态盐之间。
在一个优选的实施方式中，基质聚合物与有机液态盐之间的重量比率为1000:1与2:1之间、更优选在1000:1与5:1之间、且仍更优选在100:1与5:1之间、尤其在100:1与10:1之间，例如在65:1与15:1之间。
有机液态盐的量比例优选小于导电颗粒的量比例，例如相差倍数在1:70与1:5之间。
在以足够在聚合物基质内渗流的量来使用至少一种导电颗粒并且额外添加至少一种有机液态盐时，在本发明组合物中，即使在>2％的拉伸率下、例如>3％且还尤其在>5％、10％、20％或50％的拉伸率下，保留了导电网络并因此保留了电加热效果。
通过导电颗粒和有机液态盐(该有机液态盐即使在高拉伸下也保持了渗流网络)形成渗流网络的有利的总体效果预期为，在拉伸时可移动的有机液态盐在其他的导电颗粒之间移动。
在另一个优选的实施方式中，本发明的组合物包括至少一种增稠剂作为另外的组分。
在一个优选的实施方式中，本发明组合物中的基质聚合物与增稠剂之间的重量比率在1000:1与10:1之间、更优选在1000:1与20:1之间、且仍更优选在1000:1与30:1之间。
在另一个优选的实施方式中，本发明组合物包括一种或多种基质聚合物、导电颗粒、一种或多种有机液态盐、以及增稠剂。
在另一个优选的实施方式中，本发明组合物包含一种或多种基质聚合物、导电颗粒、一种或多种有机液态盐、以及增稠剂。
基质聚合物
优选地，本发明组合物中的基质聚合物为形成箔片的基质聚合物。
在一个优选的实施方式中，由本发明组合物制成的箔片的厚度在整个箔片平面上在0.5mm与2.5mm之间，例如像在1mm与2mm之间。这样的箔片厚度适合于例如座椅加热器。
在另一个优选的实施方式中，由本发明组合物制成的箔片的厚度在整个箔片平面上在5mm与10mm之间，例如像在1mm与2mm之间。这样的箔片厚度适合于例如座椅加热器，其中由本发明组合物制成的箔片例如安置在表面覆盖材料之下的泡沫后方。
典型地，由本发明组合物制成的箔片不大于10mm，以便仍然能够快速加热。
作为基质聚合物、优选形成箔片的基质聚合物，可以使用各种各样的聚合物体系。优选的依然是形成柔性膜(例如用于涂覆织物)的聚合物体系。其中包括溶解在有机溶剂中的聚合物、聚合物的水性分散体、和(部分)溶解在水中的聚合物。
溶解在有机溶剂中的聚合物包括例如溶解在有机溶剂中的聚氨酯，如BayerMaterial Science公司的产品Impranil少溶剂或无溶剂的糊剂体系，如高固体聚氨酯体系，如在DE 10 2006 056 956 A1和EP 1 059 379 B1中描述的；PVC塑料溶胶；或聚烯烃塑料溶胶。
作为基质聚合物、优选形成箔片的基质聚合物还可以使用热塑性聚合物或热塑性弹性体或其混合物，它们通过常规的箔片制造方法(如压延、浇注箔片挤出、吹箔挤出或从宽缝喷嘴挤出)来加工。此类聚合物的示例是热塑性聚氨酯、带有或没有弹性体部分的热塑性聚烯烃、或PVC软箔。另外，作为聚合物还可以使用弹性体或橡胶类的聚合物或其混合物作为形成箔片的元素。示例性地，可以使用单组分或多组分的可交联硅酮弹性体体系。
除了水性分散体之外，还可以使用溶解在水中或部分溶解在水中的聚合物，如聚乙烯醇，聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙二醇，纤维素衍生物如羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基羟乙基纤维素，淀粉，凝胶，干酪素，果胶，瓜尔豆胶，刺槐豆胶，卡拉胶，藻酸盐，琼脂，黄蓍胶(Traganth)，阿拉伯胶，黄原胶，刺梧桐树胶，刺云实胶，结冷胶。
还可以使用由(部分)水溶性聚合物和其他水性分散体组成的混合物。
为了生成本发明的组合物，优选使用基于阴离子或阳离子的水性聚氨酯分散体还有电中性的聚氨酯分散体。示例性地(但不是排他地)，一般可以使用基于水的体系，如聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂、苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯/丁二烯共聚产物、聚乙烯基酯(如聚乙酸乙烯酯)、乙烯酯-烯烃共聚物(例如乙酸乙烯酯/乙烯共聚物)、乙烯基酯-丙烯酸酯共聚物或者硅酮橡胶。所有这些体系可以分别单独地或混合地使用。
一般优选能够形成柔性箔片或还可以用于涂覆织物(形成膜)的分散体。
在生成本发明组合物时特别优选的是水性的、脂肪族的聚酯-聚氨酯分散体。
水性分散体的可能的示例是例如聚氨酯或者丙烯酸酯分散体：
-聚醚-聚氨酯分散体
-聚酯-聚氨酯分散体
-聚酯碳酸酯-聚氨酯分散体
-聚碳酸酯-聚氨酯分散体
-丙烯酸酯分散体
-苯乙烯-丙烯酸酯分散体
-胶乳
-聚乙酸乙烯酯分散体
-苯乙烯-丁二烯分散体
-天然分散体(例如基于亚麻籽油或者蓖麻油
导电颗粒
本发明组合物中的导电颗粒可以作为单独成分或作为混合物选自下组：
1)基于金属、特别优选基于铜的导电球粒。优选这种球粒在本发明组合物中以三维分支的方式存在，更优选以树枝状形式。在一个优选的实施方式中，金属球粒的表面优选用导电、尤其还防腐蚀的金属部分或全部地涂覆。这些金属优选是贵金属，如银、金或铂，或还有非贵金属如镍。因此在特别优选的形式中可以使用基于铜、表面用镍或银涂覆的导电颗粒球粒。优选是用银涂覆的酮球粒。一般这种球粒的Sauter直径不大于100μm。典型地，这种球形颗粒的最小尺寸是在所有三个维度上为1μm或更大。在此优选所有颗粒的至少90％的颗粒直径(D90)在最大75μm左右，特别优选在最大50μm左右，例如像在1μm与50μm之间或者甚至在30μm与40μm之间。特别优选在所有的D90值下，D100值低于100μm，非常特别优选D100值与D90值相同。
2)基于玻璃、塑料(没有反应活性基团的已完全反应的聚合物)、陶瓷、金属陶瓷、合金、矿物质、石材等等的颗粒(要么自身导电要么通过适合的贵金属或非贵金属涂层而变得导电或导电性得以优化)，导电炭黑、石墨烯或炭纤维。
基于玻璃、陶瓷、金属陶瓷、合金、矿物质、石材等等的颗粒，要么自身导电要么通过如上所述的适合的贵金属(优选银)或非贵金属(优选镍)涂层而变得导电或导电性得以优化。典型地，这种球粒的Sauter直径应当不大于100μm。典型地，这种球形颗粒的最小尺寸是在所有三个维度上为1μm或更大。在此优选所有颗粒的至少90％(或者至少95％，或者至少99％，理想地100％)的颗粒直径在最大75μm左右，特别优选在最大50μm左右，非常特别优选该颗粒直径在1μm与最大25μm之间，例如像在5μm与10μm之间或者在10μm与20μm之间。特别优选在所有的D90值下，D100值低于100μm，非常特别优选D100值与D90值相同。当导电颗粒为纤维时，这些纤维的颗粒直径(在三个维度中的两个上)典型地不大于50μm。典型地，长度至少比其余两个维度之一大2倍，优选至少大3倍，更优选至少大5倍。优选所有纤维的至少90％的纤维直径(D90)在最大50μm左右，特别优选在最大30μm左右，非常特别优选在最大20μm左右，例如像在金属涂覆的纤维的情况下在10μm与20μm之间。特别优选在所有的D90值下，D100值低于100μm，非常特别优选D100值与D90值相同。在金属涂覆的纤维的情况下，优选纤维长度为至少100μm，例如该长度处于100μm与400μm之间，例如在100μm与150μm之间。在碳纳米管的情况下，纤维直径优选在最大50nm左右，例如在5nm与30nm之间。在碳纳米管的情况下，纤维长度为最小500nm，例如在700nm与5μm之间。
3)球粒的Sauter直径小于900nm的导电金属粉末或基于导电聚合物的导电粉末。典型地，这种球形颗粒的最小尺寸是在所有三个维度上为900nm或更小。在此优选所有颗粒的至少90％的颗粒直径(D90)在最大900nm左右，特别优选在1nm与900nm之间或者在1nm与40μm之间。特别优选所有D90值下的D100值低于100μm，非常特别优选D100值与D90值相同。
在一个优选的实施方式中，本发明的组合物包括具有球形或圆球形造型的导电颗粒，其中该颗粒为表面上镀银的由玻璃或塑料制成(特别优选由玻璃制成)的空心球或实心球。特别优选所使用的球形颗粒的至少90％(D90)具有最大20μm的颗粒直径。特别优选在所有的值下，D100值低于100μm，非常特别优选D100值与D90值相同。优选在这种球形颗粒中银相对于球形颗粒总质量的重量比例在15重量％与50重量％之间。在一个特别优选的实施方式中，本发明的组合物包括具有球形或圆球形造型的导电颗粒，其中该导电颗粒为表面上镀银的玻璃空心球，银含量在20重量％与40重量％之间并且颗粒直径在5与25μm之间。在另一个特别优选的实施方式中，本发明的组合物仅包含具有球形或圆球形造型的导电颗粒，其中该导电颗粒为表面上镀银的玻璃空心球，银含量在20重量％与40重量％之间并且颗粒直径在5与25μm之间。
在另一个特别优选的实施方式中，本发明的组合物包括具有纤维构型的导电颗粒，其中该导电颗粒为表面上镀银的玻璃纤维。在此优选在所有纤维的三个维度中的两个上至少90％(D90)的颗粒直径在10μm与50μm之间。特别优选所有值下的D100值低于100μm，非常特别优选D100值与D90值相同。此外，在第三个维度中的长度为最小100μm，例如在100μm与400μm之间。优选在这种纤维中银相对于纤维总质量的重量比例在15重量％与50重量％之间。
在另一个特别优选的实施方式中，本发明的组合物包括具有纤维构型的导电颗粒，其中该导电颗粒为表面上镀银的玻璃纤维。在此优选在所有纤维的三个维度中的两个上至少90％(D90)的纤维直径为10μm与50μm之间。特别优选所有值下的D100值低于100μm，非常特别优选D100值与D90值相同。此外，在第三个维度中的长度为最小100μm，例如在100μm与400μm之间。优选在这种纤维中银相对于纤维总质量的重量比例在15重量％与50重量％之间。
在另一个优选的实施方式中，本发明的组合物包括具有纤维构型的导电颗粒，其中该导电颗粒为碳纳米管。特别优选地使用直径在5nm与20nm之间并且长度在1μm与10μm之间的多壁碳纳米管(MWCNT)。
前文详述的所有含金属的导电颗粒例如可以在Potters Industries Inc.公司(Valley Forge,PA USA)的商品名“Conduct-O-Fil”下获得。多壁碳纳米管例如是从Nanocyl公司可获得的。作为导电金属粉末，理论上可以使用所有的导电金属。优选基于锌或铜的粉末，或特别优选还有基于银、铂或金的粉末。尤其还优选具有球形或平面形造型的铜粉末，并且特别优选具有镀银或镀镍的表面。作为导电的炭黑或碳纤维尤其还可以使用导电性炭黑(如Ensaco Carbon Black 350G，Ensaco Carbon Black 250G，Printex XE 2，Printex XE 2B，Hiblack40B2，Hiblack420B)
作为基于导电聚合物的导电粉末可以使用导电聚合物，如聚噻吩、聚吡咯、聚乙炔、聚噻吩/聚苯乙烯磺酸酯混合物(例如Baytron P，聚(3,4-(乙二氧基)-噻吩)/聚苯乙烯磺酸酯混合物)等等。
有机液态盐
如已经提及的，已经表明有利的是，本发明的组合物除了至少一种导电颗粒之外还包含至少一种有机液态盐，该有机液态盐在25℃和1000hPa下以液态的聚集状态存在(液态的聚集状态＝在物质的熔点和沸点之间的状态)。
在一个优选的实施方式中，有机液态盐由在1000hPa下至少在25℃与100℃之间为液态并且具有至少一种有机离子的盐。优选该有机离子为有机阳离子，如具有5、6、9、10或14个碳环原子的任选地取代的芳香族阳离子，其中一个、两个、三个或四个碳环原子可以被硫、氧和/或氮原子替代，或者如任选地取代的脂肪族C1-C12氨基烷基。
有机离子是如下的离子：除去单质形式的碳、无氢的硫族元素、碳酸酯、碳化物、氰化物、氰酸酯和硫代氰酸酯，基于碳并且可以包含其他官能团如醇基团、胺基团、硫代基团、氧代基团、卤素等等。
在一个特别优选的实施方式中，有机液态盐由如下的盐组成，其中阳离子选自由以下各项组成的组：咪唑鎓，吡啶鎓，吡咯鎓，胍阳离子，脲阳离子，硫脲阳离子，哌啶鎓，吗啡阳离子，鏻，或C1-C6烷基铵，分别用一个、两个或三个彼此独立地选自氨基、C1-C6羟烷基、羟基、卤素、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷基基团取代的咪唑鎓、吡啶鎓、吡咯鎓、胍阳离子、脲阳离子、硫脲阳离子、哌啶鎓、吗啡阳离子、鏻、和烷基铵阳离子。
在另一个特别优选的实施方式中，有机液态盐由如下的盐组成，其中阳离子选自由以下各项组成的组：咪唑鎓，吡啶鎓，吡咯鎓，胍阳离子，脲阳离子，硫脲阳离子，哌啶鎓，吗啡阳离子，鏻，或烷基铵，分别用一个、两个或三个彼此独立地选自氨基、C1-C6羟烷基、羟基、卤素、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷基基团取代的咪唑鎓、吡啶鎓、吡咯鎓、胍阳离子、脲阳离子、硫脲阳离子、哌啶鎓、吗啡阳离子、鏻、和烷基铵阳离子；并且其中阴离子选自由以下各项组成的组：硫酸根、磷酸根、硼酸根、氰氨、卤化硼如四氟化硼，卤素(氯、溴、碘)、卤化磷如六氟化磷、硝酸根、卤酸根如氯酸根、三氟甲磺酸根、甲磺酸根、对-甲苯磺酸根、硫代氰酸根、烷基硫酸根、三氟乙酸根、或三氟甲磺酰亚胺，优选为氯离子、溴离子、碘离子，更优选为硫酸根、硼酸根或氰氨。
非常特别优选的是如下的有机液态盐，该有机液态盐包含咪唑鎓，吡啶鎓，C1-C6烷基铵，单、双或三C1-C6烷基化的咪唑鎓或吡啶鎓阳离子作为阳离子，并且包含氯离子，溴离子，碘离子，硫酸根，磷酸根，氰氨作为阴离子，特别优选包含硫酸根或氰氨，例如1-乙基-3-甲基-咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰氨、三-(2-羟乙基)-甲基铵甲基硫酸盐、或1-丁基-4-甲基吡啶鎓-四氟硼酸盐。
增稠剂
在一个优选的实施方式中，本发明的组合物还包含聚合物型增稠剂。增稠剂可以不仅主要是将聚合物分散体增稠所必需的，而且还出人意料地在生产本发明组合物期间用作由有机盐和水性聚合物分散体形成的体系的相容剂。
除了纯粹通过溶胀起作用的增稠剂之外，还可以优选使用缔合式起作用的增稠剂，该增稠剂类似于表面活性剂而具有疏水和亲水的组成部分，如疏水改性的聚丙烯酸酯、纤维素醚、聚丙烯酰胺或聚醚以及特别优选缔合式的聚氨酯和丙烯酸酯增稠剂。增稠剂的使用优选以在水中预稀释的形式进行。
在本发明的意义上的聚合物型增稠剂，相对于水性的形成箔片的聚合物，显著提高了用于生产本发明组合物的反应物质的粘度。本领域技术人员已知并且优选可采用的增稠剂例如是：缔合式起作用的聚氨酯增稠剂(例如Borchers的Borchigel 0625)或者缔合式起作用的丙烯酸酯增稠剂(例如Huntsman的Lyoprint TFC-01)。
在一个优选的实施方式中，相对于本发明组合物的总重量，增稠剂的比例在0重量％与10重量％之间，优选在0重量％与3重量％之间。
在一个优选的实施方式中，相对于本发明组合物的总重量，增稠剂的比例在0.2重量％与2重量％之间。
其他组分
另外，其他组分也可以是本发明组合物的一部分。这些其他组分使用例如用于调节pH值的物质，阻燃剂(优选相对于本发明组合物的总重量在5重量％与35重量％之间)，颜料和染料，对抗氧化降解、热降解、水解降解、辐射引发的降解或微生物降解或老化的稳定剂(抗老化剂如抗氧化剂，受阻胺或UV吸收剂等，抗水解剂，杀生物效用试剂)，防腐剂，哑光剂，消泡助剂，流动控制助剂，分散助剂，软化剂，交联助剂，滑动剂，流变助剂，脱模剂，增强物质，填充剂，催化剂，疏水化剂，或推进剂。
作为阻燃剂尤其使用不含卤素的阻燃剂，其中并不排除使用含卤素的阻燃剂。于是还可以使用含溴或含氯的有机化合物，但并不优选，或者还有这些化合物与含锑的化合物的组合。特别适合的是含氮的阻燃剂，如三聚氰胺衍生物或胍衍生物，或还有含磷阻燃剂如有机磷化合物或含有氮和磷的有机化合物。尤其有利的是使用基于金属氢氧化物的阻燃剂，如氢氧化镁或氢氧化铝，或者还有使用含硼或含铵的无机化合物。其他可能的无机化合物例如包含锑、钼或单质磷。有利地还可以使用可膨胀石墨或纳米级别的硅酸盐衍生物作为阻燃剂。
使用阻燃剂的混合物可以尤其显著地产生比仅通过单独阻燃剂的颗粒作用本可能预期的更有利的防火特性(协同效应)。
优选地一种阻燃剂的比例或在本发明组合物中存在的所有阻燃剂的总和，相对于本发明组合物的总重量，是在5重量％与35重量％之间、更优选在5重量％与20重量％之间。
本发明的另一个优选的实施方式对应地针对一种组合物，该组合物包括至少一种基质聚合物、导电颗粒和至少一种有机液态盐、以及阻燃剂，其中该至少一种基质聚合物与导电颗粒之间的重量比率在4:1与1:5之间；并且基质聚合物与有机液态盐之间的重量比率在1000:1与1:1之间；并且基质聚合物、导电颗粒和有机液态盐的重量总和为该组合物的总重量的至少65％，其中该阻燃剂的重量相对于组合物的总重量在5重量％与35重量％之间。
本发明的另一个实施方式对应地针对一种组合物，该组合物包括至少一种基质聚合物、导电颗粒和至少一种有机液态盐、以及阻燃剂，其中该至少一种基质聚合物与导电颗粒之间的重量比率在4:1与1:5之间；并且基质聚合物与有机液态盐之间的重量比率在1000:1与1:1之间；并且基质聚合物、导电颗粒和有机液态盐的重量总和为该组合物的总重量的至少80％，其中该阻燃剂的重量相对于组合物的总重量在5重量％与20重量％之间。
其他应用
在施加到底面上之后，本发明的组合物也可以用于以下的其他应用：
●用于电磁屏蔽；
●用作导电层或导轨用于在柔性底面(如织物、箔片、人造革等)上的电子部件或用于接触柔性底面上的电子器件(如LED，RFID芯片，电容器，微处理器等)；
●用作柔性光伏箔片中的导电部件；
●用作柔性(电阻性、电感性或电容性)显示器、开关器、调节器等中的导电部件；
●用作柔性OLED应用中的导电部件；
●用作在柔性底面上形成如电容器的电子器件的糊剂；
●用作印刷布(尤其是用于数字印刷的印刷布)中的导电层；
●用作在聚合物基质中作为机械负载的感测器的导电部件。取决于导电部件的负载或拉伸，获得不同的电阻，该电阻允许反推出周围基质的负载或拉伸。于是可以例如跟踪暴露于高负载的器件(例如风轮机的叶片)的机械负载；
●用作导电部件，以通过直接接触或电磁感应来跟踪聚合物器件(如楔形带、传送带或轮胎)的动态负载；
●用作可以加热或冷却的功能箔片中的导电部件；
●用作建筑、居住和工业领域中的柔性且可拉伸的加热箔片；
用作服装领域中的柔性且可拉伸的加热箔片；
●用于加热运动服或运动设备；
●用作导电部件，以针对电磁辐射来屏蔽电子器件和/或加热电子器件(用在军事和飞机和太空领域)；
●用作柔性传感器或诊断设备中的导电部件；
●用作柔性电池中的导电部件。
所描述的用途优选涉及柔性应用。相应地在非柔性应用中的用途也是同样可行的。
同样可行的是，将本发明的组合物用作平面加热器或还有在直接接触的情况下用作房间加热器。另外，该组合物还可以用作电导轨。
实例12和21-23包含增稠剂作为相容剂并且造成具有均匀外观的物质。
方法
本发明组合物的生产是根据本领域技术人员已知的方法进行。然而，显示为有利的是，当使用水性分散体作为形成箔片的基质聚合物时，采用以下的方法步骤：
-将至少一种水性的基质聚合物分散体、优选一种基质聚合物分散体与导电颗粒、优选同类的导电颗粒以及任选地至少一种增稠剂和/或水混合，以及
-添加至少一种有机液态盐、优选一种有机液态盐，以及
-任选地添加至少一种增稠剂，以及
-任选地添加其他的添加剂，优选至少一种阻燃剂和/或至少一种交联剂，以及
-去除水，优选去除至少90％的水、更优选至少95％的水、特别优选至少98％的水。
在一个优选的实施方式中，有利的是在第一方法步骤中将该至少一种基质聚合物、优选一种基质聚合物分散体与至少一种增稠剂和/或与水混合，以便实现有利的黏度，从而能够对应地混入该导电颗粒(单独地或者与另外种类的其他导电颗粒组合地)，也就是说，从而使系统中存在适合的剪切力。
为了调节在混入或添加导电颗粒之后的加工黏度，可以随后任选地再添加增稠剂和/或水。然后如上所述地添加有机液态盐和任选的增稠剂和任选的其他添加剂，并且将全部组合物通过适合的搅拌工艺混合或均匀化。
在一个优选的实施方式中，在本发明的方法中，为了生产本发明的组合物而使用了交联剂。
优选使用具有自由的或可逆封阻的异氰酸酯基团的物质作为交联剂。这可以例如是疏水或亲水改性的异氰酸酯二聚体、寡聚体或预聚物，基于二聚体或预聚物的碳二亚胺，或者具有酮肟封阻的异氰酸酯基团的二聚体、寡聚体或预聚物，或者脲二酮连接的二聚体或预聚物。
替代地，在一个另外的优选的实施类型中还可以通过其他化学交联(例如在过氧化物的辅助下)、电磁辐射或其他交联体系(UV-光交联，电子照射交联)进行聚合物型箔片的交联。
通过调节限定的交联过程，能够优化导电箔片针对拉伸的耐受性。
在一个优选的实施方式中，本发明的方法包括以下步骤
-将至少一种水性的聚合物分散体、优选一种聚合物分散体与导电颗粒、优选同类的导电颗粒以及任选地至少一种增稠剂和/或水混合，以及
-添加至少一种有机液态盐、优选一种有机液态盐，以及
-任选地添加至少一种增稠剂，以及
-添加至少一种交联剂、优选一种交联剂；
-任选地添加其他的添加剂、优选至少一种阻燃剂，以及
-去除水，优选去除至少90％的水、更优选至少95％的水、特别优选至少98％的水。
在一个优选的实施方式中，用于生产本发明组合物的本发明方法中的基质聚合物与交联剂之间的重量比率在10000:1与3:1之间、更优选在1000:1与5:1之间、且仍更优选在500:1与10:1之间。
在本发明组合物中，基质是由基质聚合物与交联剂的反应产物构成。因此，在本发明的意义上，在本发明组合物中聚合物基质的重量比例是所施用的基质聚合物和交联剂的总和(减去在某些情况下依据反应类型不同而产生副产物如水的活性聚合物和交联剂基团)。
本发明的另一个方面涉及通过包括以下步骤的方法而生产的聚合物箔片
-将至少一种水性的基质聚合物分散体、优选一种基质聚合物分散体与导电颗粒、优选同类的导电颗粒以及任选地至少一种增稠剂和/或水混合，以及
-添加至少一种有机液态盐、优选一种有机液态盐，以及
-任选地添加至少一种增稠剂，以及
-任选地添加其他的添加剂、优选至少一种阻燃剂和/或至少一种交联剂，以及
-去除水，优选去除至少90％的水、更优选至少95％的水、特别优选至少98％的水。
本发明的组合物可以用于生产可拉伸的导电结构，尤其平面结构。于是例如可以生产导电箔片，该箔片即使在拉伸下仍然是导电的。
在优选的实施方式中，该组合物用作涂覆材料，该涂覆材料被施加在任意的平面式结构上并且然后硬化(膜)。该涂层材料硬化或干燥之后就获得可拉伸的导电的涂层。特别优选地，这样来涂覆柔性的平面式的载体，尤其平面式的织物载体。这些载体可以是自身导电的，然而优选是自身不导电的。
涂层质量越好，本发明组合物作为涂层的表现越好。也就是说，需要尽量避免涂层中的缺陷或涂层物质部分过深地浸入待涂覆表面。有利的是，将底面、例如基于织物的底面通过预涂覆来平整化或整平不规则处。这种预涂覆可以例如通过本发明的组合物自身或者出于经济原因由不含导电填充剂的本发明组合物来进行。另外有利的是，在用本发明组合物涂覆之前，在待涂覆的底面上通过层压来施加另外的箔片或无纺布，使得待涂覆的底面平整化并因此改善涂层质量。另外可能有利的是，将本发明的组合物施加到薄的织物(例如具有光滑表面的无纺布或光滑箔片)上并硬化，从而实现最优的涂层质量。之后可以将这个最优的复合物施加到所希望的表面上。还可能有利的是，在涂覆之前将待涂覆的表面制绒或从一开始就使用经制绒的表面。
在一个优选的实施方式中，预涂覆的织物、无纺布或箔片是特别可拉伸且弹性的。
所施加的导电层的结构可以是二维平面式的或者呈限定的图案，例如(方格状的、菱形的、波浪形的)。还可行的是施加平行的线。理论上可以由导电涂层物质产生任意的图案，使得例如能够产生用限定的加热效果来电加热限定区域的应用。可能有利的是，施加限定的图案或电导轨也用于接触柔性材料上的电子器件。
导电涂层能够以非常繁多的构造来使用。于是可以在多层构造中，如在人造革中，将导电涂层安排在所有层之间和/或所有层上。
可能有利的是，将导电组合物施加在分开的织物载体上，如纺织物、针织物、钩织物或无纺布上，或者施加在呈所希望形式的薄的柔性聚合物箔片上。在一个优选的实施方式中，这些织物或聚合物载体是特别弹性且可拉伸的。在涂层物质硬化之后则可以将所涂覆的载体单独地作为功能弹性箔片或织物载体来使用、或与另外的柔性或非柔性底面相连接。因此例如可以通过层压借助于可压力活化或热活化的粘合剂、通过热塑性粘合网、通过基于水或基于溶剂的粘合剂，用反应活性的单组分或多组分、优选少溶剂或无溶剂的粘合剂物质，用凝胶化的聚合物物质或基于弹性体的粘合剂来产生连接。其他的连接可能性例如是缝合、铆接、用夹具连接，或可逆的连接，例如用绷带连接或卡合连接。
还可能有利的是，通过额外的聚合物层、箔片和/或织物来覆盖施加在底面上并硬化的导电组合物，以便保护该导电层免受外界影响。于是这个层例如可以受保护而免于机械负载如撕裂负载、免于潮气和腐蚀性的影响。
该导电组合物还可以用在聚合物结构内部，在此优选仅用在表面的一部分上或体积的一部分中。这例如可以是为了电接触某些区域的目的。例如该聚合物结构的导电成分可以用作传感器，该传感器例如通过电磁感应而允许尤其检测该结构的动态或静态负载。此类传感器还可以用于形成在该表面上不可见的电容式开关器和调节器。
所使用的织物载体例如是纺织物、织层(Gelege)、编织物、间隔编织物、针织物或无纺布、包含垂直极线的无纺布、或者还有具有其组合的织物载体。该织物结构例如基于毛、棉、亚麻、蓖麻、剑麻、大麻、聚丙烯腈、聚酯纤维和聚酰胺纤维、黏胶纤维、丝、芳族聚酰胺纤维、三乙酸酯纤维和乙酸酯纤维。在另一个优选的应用中，也可以涂覆柔性的非织物载体材料，如柔性箔片、皮革、经涂覆或印刷的织物、人造革或纸类。在另一个优选的实施方式中，涂覆聚合物型开孔、闭孔或整体泡沫。这样的泡沫理论上可以由任意的聚合物型材料生产，但是优选是基于聚氨酯、聚烯烃或PVC的材料。待涂覆的泡沫可以在涂覆之前还设置有箔片、织物和/或植绒，以便改善涂层质量。
自然还可行的是涂覆柔性较低或非柔性的平面。
具有导电物质的涂层的厚度一般在10与1000μm之间，优选在20与300μm之间。
用于本发明组合物的施用方法例如一般是所有的印刷方法，如凸版印刷、平版印刷、凹版印刷或透过印刷(Durchdruck)以及网点印刷、数字印刷、丝网印刷、模板印刷，间接或直接的印刷方法，移印、注射、喷射、滚筒、衬垫、刮刀、弦或浸渍，其中丝网印刷和间接印刷方法已经证明是特别适合的。
施用可以例如作为稀释的簇(Flotte)、作为泡沫或作为糊剂来进行。本发明组合物向所希望的底面上的施用还可以例如以直接的或反向的涂覆方法(转移涂覆)进行。
附图说明
下面借助于实施例和三个附图对本发明进行详细解释。在附图中：
图1示出本发明组合物与没有添加有机液态盐相比的导电性特征图，
图2示出本发明组合物与没有添加有机液态盐相比的导电性特征图，并且
图3示出测试样品的照相图片。
具体实施方式
在详述的实例中描述了在水性分散体中加工导电颗粒。然而，理论上这些导电颗粒可以引入任意液态的或通过溶剂或软化剂液化的或通过输入热量液化的聚合物体系中。因此，这些颗粒可以通过如捏合、压延、辊压或挤出的方法来均匀地引入橡胶化合物或热塑料中，或者搅拌到液化的体系中。
为了说明，在此使用了水性聚氨酯分散体来形成其中包含导电颗粒和有机液态盐的聚合物基质。将这种物质施加到人造革的织物侧上并后续热固化。
随后在经涂覆的人造革图案的无负载的状态下对电阻进行表征并且在电阻达到>100Ohm时对拉伸率进行表征。为了进行详细评价，还考虑了电阻达到20、30和50Ohm时的拉伸率。
电阻的测量
对电阻的测量分别在拉伸测试机中被张紧的状态下按测试模式用限定的样品大小(大小150x 50mm；张紧长度60mm)进行，由此保证了测量的可比较性。电阻的确定分别用测量设备Ahlborn Almemo 2590进行，该测量设备通过鳄鱼夹与测试样品的自由线端相连，并且读出在拉伸测试机中试样体的张紧长度。
电阻达到>100Ohm时的拉伸率的测量(拉伸阶段测试)
导电层的可拉伸性在拉伸阶段测试中确定。在拉伸阶段测试中，用每个实验室模式执行三次确定，并且计算三次测量的平均值。将其用于另外的评价。
完成接触的试样在拉伸测试机中张紧并且将万用表的夹子固定在接触部。张紧长度为60mm。在测量了起始电阻之后，开始拉伸阶段测试。首先将试样暴露于1.0N的预置力。然后将试样逐阶段地每次拉伸2.5％。在拉伸时的横向速度为10mm/min。在拉伸阶段之间有30秒的暂停。拉伸阶段之间的暂停是必需的，以便能够稳定波动的电阻。在所有测试过程中，用万用表和相关软件记录试样的电阻。记下在每个阶段结束时的电阻并且用于评价。一旦超过100Ohm的电阻，就可以终止拉伸阶段测试。
涂层物质的生产
涂层物质的生产示例性地借助于实例12来描述。将200g水性的脂肪族聚酯-聚氨酯分散体(具有50％固体含量)、195g的具有树枝形式的基于表面涂覆有银的铜(A)的导电颗粒与3g有机液态盐(BASF的Basionics LQ01，1-乙基-3-甲基-咪唑鎓甲基硫酸盐)、1.8g缔合式起作用的增稠剂(Borchers的Borchigel 0625)和3g基于三聚型六亚甲基二异氰酸酯(具有21.8％的自由异氰酸酯基团含量)的异氰酸酯交联剂(Bayer Material Science的Desmodur Dn)在用溶解器以800转/分钟搅拌下均匀混合。如此生产的物质可以用于形成测试样品(例如箔片或织物的涂层)。
测试样品的生产和涂层的形成
用所生产的糊剂涂覆PET箔片(Jafoplast公司，300μm厚)是在Werner Mathis AG公司的涂覆系统中进行。首先将待涂覆的PET箔片在属于涂覆系统的框架中张紧。
接着插入刮刀并设定250μm的刮刀间隙。
所生产的糊剂在刮刀前出现。通过刮刀的推动，糊剂被均匀地涂抹在箔片上。之后将箔片与物质一起移入调温烘箱中。在烘箱中80℃下完全硬化四分钟。
试样的接触
由所建立的图案分别以150mm的长度和50mm宽度冲裁出三个试样条。在这些条上以65mm的间距以如下方式施加接触部：
首先将包含导电金属丝和熔化粘合剂的两个织物带(A.Mohr TechnischeTextilien GmbH公司的Artikel 3750，18mm宽)压制到该图案上。这些带是横向地在宽度上压制的，使得导电带的各一侧距离试样边缘约2.3cm并且两个导电带平行地以7.8cm间隔开。外部突出的面是用于在拉伸测试机中张紧所必需的。
然后刷子将织物带用已经用于涂覆箔片的导电糊剂涂抹，使得接触带中的导电金属丝与经涂覆的面进行紧密连接。接着将测试样品在80℃下干燥四分钟。接着将突出的金属丝从织物中引出并扭绞在一起。以此方式生成的测试样品的照相图片在图3中示出。
在所附图示和表格中可以看出，基于本发明的组合物能够实现相对于现有技术显著改进的涂层拉伸能力，其中相对于现有技术，需要明显更少的贵重导电颗粒比例即可实现相同或甚至更好的拉伸能力。
这在下文中借助于图1和2以及表1-3来说明：
图1中的标记借助于实例12(195类型A/3类型OF)示出了本发明组合物与没有添加有机液态盐(OF)的组合物相比超乎预期的导电性特征。每个数据点是通过从三个测量值确定平均值而获得。展示了，在基质聚合物与导电颗粒的重量比率为1:1.95(其中颗粒具有树枝形式(A))的参比组合物的更高的拉伸率下，能够通过以1:0.3或1:0.6的重量比率向配方中添加导电的、镀银的镍颗粒(D)来改进导电率。以1:1.2的重量比率添加这种颗粒没有其他显著的效果，反而在添加更大量的类型D的颗粒时再次降低了在相同拉伸率下的导电率(导电率＝电阻率的倒数)。相反，通过添加更少量的有机液态盐，可以实现在高拉伸率下更好的导电性。在不限于解释方式的情况下，所假设的是，在更小拉伸率下初始电阻的降低可以如下地得以解释：通过拉伸，在固态导电颗粒之间的离子液体可以滑动并且尤其在具有树枝形式的相对大的导电颗粒的情况下总体上改进了导电率。
图2中的标记借助于实例12(195类型A/3类型OF)示出了本发明组合物与没有添加有机液态盐的组合物相比超乎预期的导电性特征。每个数据点是通过从三个测量值确定平均值而获得。展示了，在基质聚合物与导电颗粒的重量比率为1:1.95(其中颗粒具有树枝形式(A))的参比组合物的更高的拉伸率下，能够通过以1:0.3或1:0.6的重量比率向配方中添加导电的、镀银的镍颗粒(C)来改进导电率。以1:1.2的重量比率添加这种颗粒没有其他显著的效果，反而在添加更大量的类型C颗粒时再次降低了在相同拉伸率下的导电率(导电率＝电阻率的倒数)。相反，通过添加更少量的有机液态盐，可以实现在高拉伸率下更好的导电性。
表1概览地展示了在本发明组合物拉伸的情况下相对于参比配方1-11显著改进的导电性。在保持不变的导电性下，基质聚合物与类型A的导电颗粒(A)的重量比率为1:1.95的参比配方的拉伸率可以通过添加大量的类型B、C或D的颗粒((B)、(C)或(D))来有条件地改进(实例5-11相对于实例1)。然而，少量的有机液态盐(OF)就已经足以在本发明组合物的保持不变的导电性下实现明显更大的拉伸率(实例12-14)。当类型A的颗粒被类型B的颗粒替换时能够实现更好的结果(实例15-17)。
如从表中可以看出，仅在非常高的255％比例的类型A的树枝状导电颗粒的情况下才能实现在电阻不超过20Ohm/10cm的情况下将聚合物膜拉伸超过70％。在78％的拉伸率下就失败了。(实例2)。在不存在类型A的树枝状导电颗粒时，替代的类型B的导电颗粒的较高值(195％或255％)在两种情况下都显示出此类组合物明显更差的导电率(实例3和4)。相反，在本发明的实例12-14中，已经通过添加少量的有机液态盐实现了在电阻没有超过20Ohm/10cm的情况下良好的拉伸率，并且在本发明的实例15-17的情况下可以在电阻没有超过20Ohm/10cm时实现更好的拉伸率。
表2示出了，通过额外加入交联剂，能够再次改进拉伸能力。
表3示出了使用交联剂作为本发明组合物中包含的有机液态盐与基质聚合物之间的相容剂的特殊优点。如果配方包含增稠剂，则在生成本发明组合物时抑制了有机液态盐和其余组合物成为两相的可能的相形成。
表1：组合物中基质聚合物的质量比例分别为100g
*在测量范围以外(>90％拉伸率)
导电性添加剂：
A：树枝状导电颗粒：具有树枝型造型的银涂覆的铜颗粒(平均颗粒直径＝35μm，银含量18％)，Potters Industries Inc.公司的Conduct-O-Fil,SC500P18
B：银涂覆的玻璃空心球(平均颗粒直径＝14μm，银含量33％)，PottersIndustries Inc.公司的Conduct-O-Fil,SH400S33
C：银涂覆的玻璃纤维(平均纤维直径＝15x 130μm，银含量20％)，PottersIndustries Inc.公司的Conduct-O-Fil,SF82TF8
D：银涂覆的镍颗粒(平均颗粒直径＝8μm，银含量40％)，Potters IndustriesInc.公司的Conduct-O-Fil,SN40P08
OF：有机液态盐，1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐，BASF的Basionics LQ01
交联剂：异氰酸酯交联剂：基于六亚甲基二异氰酸酯，具有21.8％的自由异氰酸酯基团含量。
E：缔合式起作用的聚氨酯增稠剂，Borchers的Borchigel 0625
F：缔合式起作用的丙烯酸酯增稠剂，Huntsman的Lyoprint TFC-01
表2：组合物中基质聚合物的质量比例分别为100g
表3：组合物中基质聚合物的质量比例分别为100g

Claims (15)

1.组合物，包括至少一种基质聚合物、导电颗粒和至少一种有机液态盐，其中
该至少一种基质聚合物与导电颗粒之间的重量比率在4:1与1:5之间；并且
基质聚合物与有机液态盐之间的重量比率在1000:1与1:1之间；并且
基质聚合物、导电颗粒和有机液态盐的重量总和为该组合物的总重量的至少65％。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中该基质聚合物选自由以下各项组成的组：聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂、苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯/丁二烯共聚产物、聚乙烯酯、乙烯酯-烯烃共聚物、乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、或硅酮橡胶。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中该组合物中的该导电颗粒由三维分支的颗粒组成。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中该三维分支的颗粒是树枝状的。
5.根据权利要求3或4所述的组合物，其中该颗粒是用银涂覆的。
6.根据上述权利要求之一所述的组合物，其中该有机液态盐包含有机阳离子，该有机阳离子选自由以下各项组成的组：具有5、6、9、10或14个碳环原子的任选地取代的芳香族阳离子，其中一个、两个、三个或四个碳环原子可以被硫、氧和/或氮原子替代；以及任选地取代的脂肪族C1-C12氨基烷基。
7.根据上述权利要求之一所述的组合物，其中该有机液态盐由如下的盐组成，其中阳离子选自由以下各项组成的组：咪唑鎓，吡啶鎓，吡咯鎓，胍阳离子，脲阳离子，硫脲阳离子，哌啶鎓，吗啡阳离子，鏻，C1-C6烷基铵阳离子，分别用一个、两个或三个彼此独立地选自氨基、C1-C6羟烷基、羟基、卤素、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷基的基团取代的咪唑鎓、吡啶鎓、吡咯鎓、胍阳离子、脲阳离子、硫脲阳离子、哌啶鎓、吗啡阳离子、鏻、和烷基铵阳离子。
8.根据上述权利要求之一所述的组合物，其中该组合物包含增稠剂。
9.根据权利要求8所述的组合物，其中增稠剂具有疏水和亲水的组成部分，选自疏水改性的聚丙烯酸酯、纤维素醚、聚丙烯酰胺、或聚酯。
10.根据权利要求1至9之一所述的组合物作为涂覆材料的用途。
11.根据权利要求1至9之一所述的组合物作为坐具或卧具的组成部分的用途。
12.根据权利要求1至9之一所述的组合物用于构成多层复合结构的用途。
13.用于生产根据权利要求1至9之一所述的组合物的方法，该方法包括以下方法步骤：
-将至少一种水性的基质聚合物分散体与导电颗粒以及任选地至少一种增稠剂和/或水混合，其中该至少一种基质聚合物与导电颗粒之间的重量比率在4:1与1:5之间以及
-添加至少一种有机液态盐，其中基质聚合物与有机液态盐之间的重量比率在1000:1与1:1之间，以及
-任选地添加至少一种增稠剂，以及
-任选地添加其他的添加剂，以及
-任选地去除水。
14.根据权利要求13所述的方法，其中添加其他的添加剂，该添加剂是交联剂并且基质聚合物与交联剂的比率在10000:1与3:1之间。
15.根据包括如权利要求13和14中所描述的步骤的方法所生产的聚合物箔片。
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