JP2003282982A - Polyurethane elastomer actuator - Google Patents

Polyurethane elastomer actuator

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JP2003282982A
JP2003282982A JP2002084122A JP2002084122A JP2003282982A JP 2003282982 A JP2003282982 A JP 2003282982A JP 2002084122 A JP2002084122 A JP 2002084122A JP 2002084122 A JP2002084122 A JP 2002084122A JP 2003282982 A JP2003282982 A JP 2003282982A
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JP
Japan
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polyurethane elastomer
fullerenol
actuator
polyol
weight
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Application number
JP2002084122A
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Japanese (ja)
Inventor
Jun Kyokane
純 京兼
Katsumi Yoshino
勝美 吉野
Atsushi Ueda
敦 上田
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Nitta Corp
Original Assignee
Nitta Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyurethane elastomer actuator wherein the amount of transformation is large in the case that a driving voltage is a low voltage of at most 1 kV. <P>SOLUTION: This polyurethane elastomer actuator has a characteristic wherein a polyurethane elastomer layer which can be transformed by orientation of an electric field is installed, and a fullerenol is introduced in a polyurethane elastomer constituting the polyurethane elastomer layer. By difference between film thicknesses of both electrode layers arranged on both sides of the polyurethane elastomer layer or difference between electrode metals constituting both of the electrodes, flexing displacement and its direction can be controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フラレノール導入
ポリウレタンエラストマーの電歪効果による低電界駆動
アクチュエータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low electric field drive actuator based on the electrostrictive effect of a fullerenol-introduced polyurethane elastomer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ポリウレタンエラストマー・アク
チュエータは、溶媒中における駆動方法ではなく、電界
印加による大気中駆動を最大の特徴としており、また、
セラミックや高分子系材料を用いたアクチュエータの駆
動電圧が数10kV程度の高圧を必要とするのに対し
て、ポリウレタンエラストマー・アクチュエータは数k
Vと比較的低電圧で大きい屈曲変位を有していることも
特徴としている。
2. Description of the Related Art Conventionally, polyurethane elastomer actuators have been characterized not by a driving method in a solvent but by driving in the atmosphere by applying an electric field.
The drive voltage of an actuator made of ceramics or polymer materials requires a high voltage of about several tens of kV, whereas the polyurethane elastomer actuator has several kV.
It is also characterized by having a large bending displacement at a relatively low voltage of V.

【0003】しかし、実用化の観点から見た場合、ポリ
ウレタンエラストマー・アクチュエータは、高分子ゲル
アクチュエータや導電性高分子を用いたメカノケミカル
素子のように、1kV以下の低電圧で駆動させることが
必要となる。
However, from the viewpoint of practical use, the polyurethane elastomer actuator needs to be driven at a low voltage of 1 kV or less like a polymer gel actuator or a mechanochemical element using a conductive polymer. Becomes

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、駆動電圧が1kV以下の低電圧であっても、変形量
が大きいポリウレタンエラストマー・アクチュエータを
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is, therefore, an object of the present invention to provide a polyurethane elastomer actuator having a large amount of deformation even when the driving voltage is a low voltage of 1 kV or less.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意検討した結果、電場配向により変形
し得るポリウレタンエラストマーに、フラレノールが硬
化剤として用いられて導入されているポリウレタンエラ
ストマー・アクチュエータは、1kV以下の低電圧であ
っても、効果的に駆動させることができることを見出
し、本発明を完成させた。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that polyurethane elastomers in which fullerenol is used as a curing agent are introduced into polyurethane elastomers that can be deformed by electric field orientation. The present invention has been completed by finding that the actuator can be effectively driven even at a low voltage of 1 kV or less.

【0006】すなわち、本発明は、電場配向により変形
し得るポリウレタンエラストマー層を具備するポリウレ
タンエラストマー・アクチュエータであって、前記ポリ
ウレタンエラストマー層を構成するポリウレタンエラス
トマーに、フラレノールが導入されていることを特徴と
するポリウレタンエラストマー・アクチュエータであ
る。
That is, the present invention is a polyurethane elastomer actuator comprising a polyurethane elastomer layer which can be deformed by electric field orientation, wherein fullerenol is introduced into the polyurethane elastomer constituting the polyurethane elastomer layer. Is a polyurethane elastomer actuator.

【0007】前記ポリウレタンエラストマー層の両側に
設けられた両電極層の膜厚の相違又は両電極層を構成す
る電極金属の相違によって、屈曲変位及びその方向を制
御することができる。
The bending displacement and its direction can be controlled by the difference in the film thickness of the two electrode layers provided on both sides of the polyurethane elastomer layer or the difference in the electrode metal forming the two electrode layers.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】[ポリウレタンエラストマー・ア
クチュエータ]本発明のポリウレタンエラストマー・ア
クチュエータは、電場配向により変形し得るポリウレタ
ンエラストマー層を具備しており、前記ポリウレタンエ
ラストマー層は、電場配向により変形し得るポリウレタ
ンエラストマーにフラレノールが導入されたフラレノー
ル導入ポリウレタンエラストマーにより形成されてい
る。そのため、ポリウレタンエラストマー・アクチュエ
ータは、1kV以下(好ましくは800V以下、さらに
好ましくは500V以下)の低電圧であっても、屈曲変
位が大きく、効果的に且つ有効に駆動させることができ
る。これは、前記フラレノールはスター状に形成されて
いるヒドロキシル基を有しているので、ポリウレタンエ
ラストマーを構成しているポリマー鎖が、前記スター状
のヒドロキシル基によって立体的に(3次元的に)架橋
され、引張強度が増大しているためと思われる。具体的
には、ポリウレタンエラストマーにフラレノールが導入
されることにより、ポリウレタンエラストマーの架橋が
促進されて3次元網目構造の密度が増大して、ポリウレ
タンエラストマーの分子鎖間の相互作用が強固となり、
電圧に対する分子鎖のコンホメーション変化がより大き
くなるためと考えられる。このことは、スター状のフラ
レノールによって、強固に架橋されたポリウレタンエラ
ストマーを構成する誘電性のポリオール成分または比較
的強い極性基(又は双極子モーメント)を有するポリオ
ール成分の分子集団が拘束されているため、電界印加で
分子鎖の大きい動きに繋がり、低電界であっても駆動す
ることができると考えられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [Polyurethane Elastomer Actuator] The polyurethane elastomer actuator of the present invention comprises a polyurethane elastomer layer which is deformable by electric field orientation, and the polyurethane elastomer layer is polyurethane which is deformable by electric field orientation. It is formed of a fullerenol-introduced polyurethane elastomer in which fullerenol is introduced into the elastomer. Therefore, the polyurethane elastomer actuator has a large bending displacement and can be effectively and effectively driven even at a low voltage of 1 kV or less (preferably 800 V or less, more preferably 500 V or less). This is because the fullerenol has a hydroxyl group formed in a star shape, so that the polymer chains forming the polyurethane elastomer are sterically (three-dimensionally) crosslinked by the star hydroxyl group. It seems that the tensile strength is increased. Specifically, by introducing fullerenol into the polyurethane elastomer, the crosslinking of the polyurethane elastomer is promoted, the density of the three-dimensional network structure is increased, and the interaction between the molecular chains of the polyurethane elastomer is strengthened,
It is considered that the conformational change of the molecular chain with respect to the voltage becomes larger. This is because the star-like fullerenol restrains the molecular group of the dielectric polyol component or the polyol component having a relatively strong polar group (or dipole moment) that constitutes the strongly crosslinked polyurethane elastomer. It is considered that the application of an electric field leads to a large movement of the molecular chain and can drive even a low electric field.

【0009】フラレノールが導入されているポリウレタ
ンエラストマーとしては、例えば、特許3026066
号公報、特開平7−240544号公報、特開平8−3
35726号公報、特開2000−101159号公
報、特開2000−101160号公報、特開2000
−49397号公報などに記載のポリウレタンエラスト
マーの原料としてのポリイソシアネート(特に有機ポリ
イソシアネート)、ポリオール(特に高分子ポリオー
ル)、及び必要に応じて鎖伸長剤などを用いるととも
に、硬化剤としてフラレノールを用いて調製することが
できる。具体的には、ポリウレタンエラストマーは、例
えば、従来公知の方法により、ポリイソシアネートとポ
リオールとを反応させ、次いでこれに鎖伸長剤などを反
応させる方法、或いは、前記成分(ポリイソシアネー
ト、ポリオール、鎖伸長剤など)を所定の割合で同時に
反応させる所謂ワンショット法などにより、ウレタンプ
レポリマーを調製した後、フラレノールを加えて、反応
(特に、硬化反応)を行うことにより、調製することが
できる。
Examples of polyurethane elastomers containing fullerenol include, for example, Japanese Patent No. 3026066.
JP-A-7-240544 and JP-A-8-3
35726, JP-A-2000-101159, JP-A-2000-101160, and JP-A-2000.
-49397 gazette etc. using polyisocyanate (especially organic polyisocyanate) as a raw material of a polyurethane elastomer, a polyol (especially high molecular weight polyol), and a chain extender as needed, and using fullerenol as a hardening agent. It can be prepared by Specifically, for the polyurethane elastomer, for example, a method in which a polyisocyanate and a polyol are reacted by a conventionally known method and then a chain extender or the like is reacted therewith, or the above-mentioned components (polyisocyanate, polyol, chain extension) are used. It can be prepared by preparing a urethane prepolymer by a so-called one-shot method in which agents and the like) are simultaneously reacted in a predetermined ratio, and then adding fullerenol to carry out a reaction (particularly a curing reaction).

【0010】ウレタンプレポリマーにおいて、ポリイソ
シアネートとポリオールとの割合(NCO/OH)は、
1.5〜9(モル比)の範囲であることが好ましい。
In the urethane prepolymer, the ratio of polyisocyanate to polyol (NCO / OH) is
It is preferably in the range of 1.5 to 9 (molar ratio).

【0011】(ポリイソシアネート)ポリイソシアネー
トとしては、分子内に2個以上のイソシアネート基を有
するものであればよく、例えば、トリメチレンジイソシ
アネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメ
チレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネ
ート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシ
アネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイ
ソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、1,
3−シクロペンタンジイソシアネート、1,3−シクロ
ヘキサンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジ
イソシアネート、4,4´−メチレンビス(シクロヘキ
シルイソシアネート)、1−メチル−2,4−シクロヘ
キサンジイソシアネート、1−メチル−2,6−シクロ
ヘキサンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネ
ートメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシア
ネートメチル)シクロヘキサン、m−フェニレンジイソ
シアネート、p−フェニレンジイソシアネート、1,5
−ナフタレンジイソシアネート、4,4´−ジフェニメ
タンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネ
ート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4´−
トルイジンジイソシアネート、ジアニジンジイソシアネ
ート、4,4´−ジフェニルエーテルジイソシアネー
ト、1,3−キシリレンジイソシアネート、ω,ω´−
ジイソシアネート−1,4−ジエチルベンゼン、ポリメ
チレンポリフェルニルポリイソシアネート、及びこれら
のポリイソシアネート類のイソシアヌレート化変性品、
カルボジイミド化変性品、ビュレット化変性品等が挙げ
られる。ポリイソシアネートは1種のみを用いてもよく
或いは2種以上を併用してもよい。
(Polyisocyanate) The polyisocyanate may be one having two or more isocyanate groups in the molecule, and examples thereof include trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate and 2,4. , 4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 1,
3-cyclopentane diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-methylenebis (cyclohexyl isocyanate), 1-methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,6- Cyclohexane diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 1,5
-Naphthalene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-
Toluidine diisocyanate, dianidine diisocyanate, 4,4′-diphenyl ether diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, ω, ω′-
Diisocyanate-1,4-diethylbenzene, polymethylene polyfernyl polyisocyanate, and isocyanurate-modified products of these polyisocyanates,
Examples include carbodiimide-modified products and burette-modified products. The polyisocyanates may be used alone or in combination of two or more.

【0012】(ポリオール)ポリオールとしてはポリエ
ステル系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリ
カーボネート系ポリオール、ポリブタジエン系ポリオー
ルなどの高分子ポリオールを好適に用いることができ
る。ポリオールは単独で又は2種以上組み合わせて使用
することができる。なお、高分子ポリオールとしては、
これら例示の高分子ポリオールに、ポリオレフィン系ポ
リオールを適宜ブレンドしたもの等を使用してもよい。
ポリオールは1種のみを用いてもよく或いは2種以上を
併用してもよい。
As the (polyol) polyol, polymer polyols such as polyester-based polyols, polyether-based polyols, polycarbonate-based polyols and polybutadiene-based polyols can be preferably used. The polyols may be used alone or in combination of two or more. In addition, as the polymer polyol,
It is also possible to use a polymer polyol obtained by appropriately blending these exemplified polymer polyols with a polyolefin polyol.
The polyols may be used alone or in combination of two or more.

【0013】ポリエステル系ポリオールとしては、例え
ば、ポリカルボン酸と低分子ポリオールとの縮合物で、
重量平均分子量500〜10000のものがある。具体
的には、ポリ(エチレンアジペート)(「PEA」)、
ポリ(ジエチレンアジペート)(「PDA」)、ポリ
(プロピレンアジペート)(「PPA」)、ポリ(テト
ラメチレンアジペート)(「PBA」)、ポリ(ヘキサ
メチレンアジペート)(「PHA」)、ポリ(ネオペン
チレンアジペート)(「PNA」)、3−メチル−1,
5−ペンタンジオールとアジピン酸からなるポリオー
ル、PEAとPDAのランダム共重合体、PEAとPP
Aのランダム共重合体、PEAとPBAのランダム共重
合体、PHAとPNAのランダム共重合体、又はε−カ
プロラクトンを開環重合して得たカプロラクトンポリオ
ール、β−メチル−δ−バレロラクトンをエチレングリ
コールで開環することにより得られたポリオールなど
(これらはいずれも、重量平均分子量が500〜100
00であることが好ましい)が挙げられる。ポリエステ
ル系ポリオールを調製するための各成分(ポリカルボン
酸、低分子ポリオールなど)は、それぞれ単独で使用し
たり又は複数併用したりすることができる。更に、ポリ
エステル系ポリオールとしては、例えば、下記に例示の
酸成分のうち少なくとも1種の酸成分とグリコール成分
のうち少なくとも1種のグリコール成分とによる共重合
体が挙げられる。
The polyester-based polyol is, for example, a condensate of polycarboxylic acid and low-molecular polyol,
Some have a weight average molecular weight of 500 to 10,000. Specifically, poly (ethylene adipate) (“PEA”),
Poly (diethylene adipate) (“PDA”), Poly (propylene adipate) (“PPA”), Poly (tetramethylene adipate) (“PBA”), Poly (hexamethylene adipate) (“PHA”), Poly (neopene pliers) Renadipate) (“PNA”), 3-methyl-1,
Polyol consisting of 5-pentanediol and adipic acid, random copolymer of PEA and PDA, PEA and PP
A random copolymer of A, a random copolymer of PEA and PBA, a random copolymer of PHA and PNA, or a caprolactone polyol obtained by ring-opening polymerization of ε-caprolactone, β-methyl-δ-valerolactone is ethylene. Polyol and the like obtained by ring-opening with glycol (all of these have a weight average molecular weight of 500 to 100).
00 is preferable). Each component (polycarboxylic acid, low molecular weight polyol, etc.) for preparing the polyester-based polyol can be used alone or in combination. Further, examples of the polyester-based polyol include a copolymer of at least one acid component of the following acid components and at least one glycol component of the glycol components.

【0014】酸成分:テレフタル酸、イソフタル酸、無
水フタル酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セ
バシン酸、ドデカン2酸、ダイマー酸(混合物)、パラ
オキシ安息香酸、無水トリメリット酸、ε−カプロラク
トン、β−メチル−δバレロラクトン。
Acid component: terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, dimer acid (mixture), paraoxybenzoic acid, trimellitic acid anhydride, ε-caprolactone , Β-methyl-δ valerolactone.

【0015】グリコール成分:エチレングリコール、プ
ロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5
−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,
2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,9−ノ
ナンジオール、メチルオクタンジオール、ネオペンチル
グリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチ
レングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノー
ル、ペンタエリスリトール、3−メチル−1,5−ペン
タンジオール。
Glycol component: ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5
-Pentanediol, 1,6-hexanediol, 2,
2-dimethyl-1,3-propanediol, 1,9-nonanediol, methyloctanediol, neopentyl glycol, polyethylene glycol, polytetramethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, pentaerythritol, 3-methyl-1. , 5-pentanediol.

【0016】ポリエーテル系ポリオールとしては、例え
ば、アルキレンオキシド(例えば、エチレンオキサイ
ド、プロピレンオキサイドなど)を、活性水素化合物で
ある多価アルコール(例えばジエチレングリコール)を
開始剤として開環付加重合により得ることができる。具
体的には、ポリエーテル系ポリオールには、例えば、ポ
リテトラメチレングリコール(「PTMG」)、ポリプ
ロピレングリコール(「PPG」)、ポリエチレングリ
コール(「PEG」)、ポリオキシメチレン、プロピレ
ンオキサイドとエチレンオキサイドとの共重合体等が含
まれる。また、ポリエーテル系ポリオールとしては、テ
トラヒドロフランのカチオン重合により調製され、重量
平均分子量が500〜5000のものであってもよい。
具体的には、テトラヒドロフランの単独重合体であるポ
リテトラメチレンエーテルグリコール(「PTMG」)
や、テトラヒドロフランはアルキレンオキシドとの共重
合体(例えば、テトラヒドロフランとプロピレンオキサ
イドとの共重合体、テトラヒドロフランとエチレンオキ
サイドとの共重合体など)が挙げられる。これらのポリ
エーテル系ポリオールは、いずれも、重量平均分子量が
500〜10000であることが好ましい。ポリエーテ
ル系ポリオールを調製するための各成分(アルキレンオ
キシドなど)は、それぞれ単独で使用したり又は複数併
用したりすることができる。
As the polyether polyol, for example, an alkylene oxide (eg, ethylene oxide, propylene oxide, etc.) can be obtained by ring-opening addition polymerization using a polyhydric alcohol (eg, diethylene glycol) which is an active hydrogen compound as an initiator. it can. Specifically, polyether-based polyols include, for example, polytetramethylene glycol (“PTMG”), polypropylene glycol (“PPG”), polyethylene glycol (“PEG”), polyoxymethylene, propylene oxide and ethylene oxide. And copolymers thereof are included. Further, the polyether polyol may be one prepared by cationic polymerization of tetrahydrofuran and having a weight average molecular weight of 500 to 5,000.
Specifically, polytetramethylene ether glycol (“PTMG”), which is a homopolymer of tetrahydrofuran.
Examples of tetrahydrofuran include copolymers with alkylene oxides (for example, copolymers of tetrahydrofuran and propylene oxide, copolymers of tetrahydrofuran and ethylene oxide, etc.). The weight average molecular weight of each of these polyether polyols is preferably 500 to 10,000. Each component (such as alkylene oxide) for preparing the polyether polyol can be used alone or in combination.

【0017】ポリカーボネート系ポリオールとしては、
従来公知のポリオール(多価アルコール)とホスゲン、
クロル蟻酸エステル、ジアルキルカーボネート又はジア
リルカーボネートとの縮合によって得られ、種々の分子
量のものが知られている。このようなポリカーボネート
系ポリオールとして特に好ましいものはポリオールとし
て、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ブタンジオー
ル、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、又は1,5−ペンタンジオールを使用したものであ
り、その重量平均分子量が約500〜10000の範囲
のものである。ポリカーボネート系ポリオールとして
は、例えば、ポリ(ヘキサンジオールカーボネート)、
ポリ(ノナンジオールカーボネート)などが挙げられ
る。ポリカーボネート系ポリオールを調製するための各
成分は、それぞれ単独で使用したり又は複数併用したり
することができる。
As the polycarbonate-based polyol,
Conventionally known polyol (polyhydric alcohol) and phosgene,
Obtained by condensation with chloroformic acid ester, dialkyl carbonate or diallyl carbonate, various molecular weights are known. Particularly preferred as such a polycarbonate-based polyol is one using 1,6-hexanediol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, neopentyl glycol, or 1,5-pentanediol as the polyol. And its weight average molecular weight is in the range of about 500 to 10,000. Examples of the polycarbonate-based polyol include poly (hexanediol carbonate),
Examples thereof include poly (nonane diol carbonate). Each component for preparing the polycarbonate-based polyol can be used alone or in combination.

【0018】ポリブタジエン系ポリオールとしては、水
酸基含有液状ジエン系重合体を用いることができる。前
記水酸基含有液状ジエン系重合体としては、重量平均分
子量:600〜3000、平均水酸基数(官能基数):
1.7〜3.0のものが好ましく、例えば、炭素数4〜
12のジエン成分による重合体又は共重合体、更にはこ
れらジエン成分(モノマー)と共重合性モノマー(例え
ば、炭素数2〜22の痾−オレフィン性付加重合性モノ
マーなど)との共重合体などのブタジエン系ポリマーの
末端を、ヒドロキシル基に変性したものが挙げられる。
具体的には、ポリブタジエン系ポリオールとしては、ブ
タジエンホモポリマー、イソプレンホモポリマー、ブタ
ジエン−スチレンコポリマー、ブタジエン−イソプレン
コポリマー、ブタジエン−アクリロニトリルコポリマ
ー、ブタジエン−2−エチルヘキシルアクリレートコポ
リマー、ブタジエン−n−オクタデシルアクリレートコ
ポリマーなどのブタジエン系ポリマーの末端を、ヒドロ
キシル基に変性したものを例示することが出来る。これ
らの水酸基含有液状ジエン系重合体において、液状ジエ
ン系重合体は、例えば、液状反応媒体中で共役ジエンモ
ノマーを過酸化水素の存在下で加熱反応させることによ
り製造することが出来る。
As the polybutadiene-based polyol, a hydroxyl group-containing liquid diene-based polymer can be used. As the hydroxyl group-containing liquid diene polymer, weight average molecular weight: 600 to 3000, average number of hydroxyl groups (number of functional groups):
It is preferably 1.7 to 3.0, for example, having 4 to 4 carbon atoms.
Polymers or copolymers of 12 diene components, and further copolymers of these diene components (monomers) and copolymerizable monomers (for example, C2-22 itch-olefinic addition polymerizable monomers) The butadiene-based polymer may be modified to have a hydroxyl group at the terminal.
Specifically, as the polybutadiene-based polyol, butadiene homopolymer, isoprene homopolymer, butadiene-styrene copolymer, butadiene-isoprene copolymer, butadiene-acrylonitrile copolymer, butadiene-2-ethylhexyl acrylate copolymer, butadiene-n-octadecyl acrylate copolymer, etc. Examples of the butadiene-based polymer of 1 are modified with a hydroxyl group at the terminal. Of these hydroxyl group-containing liquid diene polymers, the liquid diene polymer can be produced, for example, by reacting a conjugated diene monomer in a liquid reaction medium by heating in the presence of hydrogen peroxide.

【0019】なお、ポリウレタンエラストマーの原料と
してのポリオールとしては、前記の水酸基含有液状ジエ
ン系重合体が水添された(二重結合が飽和された)ポリ
オレフィン系ポリオールを用いることもできる。
As the polyol used as the raw material for the polyurethane elastomer, a polyolefin polyol obtained by hydrogenating the hydroxyl group-containing liquid diene polymer (saturated double bond) may be used.

【0020】(鎖伸長剤)鎖伸長剤としては、必要に応
じて用いられており、ウレタンプレポリマーを鎖延長さ
せる際に一般的に用いられているものであればいずれで
あってもよい。鎖伸長剤としては、例えば、低分子量の
ポリオール化合物、ポリアミン化合物等などが挙げられ
る。鎖伸長剤は1種のみを用いてもよく又は複数種を併
用してもよい。鎖伸長剤としての低分子量のポリオール
化合物としては、1級ポリオール、2級ポリオール、3
級ポリオールのいずれを用いてもよいが、ジオールが好
ましい。具体的には、低分子量のポリオール化合物とし
ては、トリメチロールプロパン(「TMP」)、エチレ
ングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブ
タンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘ
キサンジオール、プロピレングリコール、ジプロピレン
グリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタン
ジオール、2,3−ブタンジオール、1,2−ペンタン
ジオール、2,3−ペンタンジオール、2,5−ヘキサ
ンジオール、2,4−ヘキサンジオール、2−エチル−
1,3−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、
2−エチル−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロ
パンジオール等が挙げられる。また、ポリアミン化合物
としては、ジアミン、トリアミン、テトラアミン等、1
級アミン、2級アミン、3級アミンのいずれであっても
用いることができる。具体的には、ポリアミン化合物と
しては、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族アミン、
3,3´−ジメチル−4,4´−ジアミノジシクロヘキ
シルメタン等の脂環族アミン、4,4´−メチレンビス
−2−クロロアニリン、2,2´,3,3´−テトラク
ロロ−4,4´−ジアミノフェニルメタン、4,4´−
ジアミノジフェニル等の芳香族アミン、2,4,6−ト
リス(ジメチルアミノメチル)フェノール等が挙げられ
る。鎖伸長剤としては、低分子量のポリオール化合物
(特に、ジオール)が好適である。
(Chain extender) As a chain extender, any chain extender may be used, as long as it is generally used when the urethane prepolymer is chain extended. Examples of the chain extender include low molecular weight polyol compounds and polyamine compounds. The chain extender may be used alone or in combination of two or more. As the low molecular weight polyol compound as a chain extender, primary polyol, secondary polyol, 3
Any of the class polyols may be used, but the diols are preferred. Specifically, low molecular weight polyol compounds include trimethylolpropane (“TMP”), ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6- Hexanediol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, 1,2-pentanediol, 2,3-pentanediol, 2,5-hexane Diol, 2,4-hexanediol, 2-ethyl-
1,3-hexanediol, cyclohexanediol,
2-ethyl-2- (hydroxymethyl) -1,3-propanediol and the like can be mentioned. Further, as the polyamine compound, diamine, triamine, tetraamine, etc., 1
Any of primary amine, secondary amine, and tertiary amine can be used. Specifically, as the polyamine compound, an aliphatic amine such as hexamethylenediamine,
Alicyclic amines such as 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 4,4'-methylenebis-2-chloroaniline, 2,2 ', 3,3'-tetrachloro-4,4 ′ -Diaminophenylmethane, 4,4′-
Examples include aromatic amines such as diaminodiphenyl, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, and the like. As the chain extender, low molecular weight polyol compounds (particularly diols) are suitable.

【0021】なお、本発明では、ウレタンプレポリマー
と、鎖伸長剤とを混合し、前記ウレタンプレポリマーを
鎖延長させるための方法としては、ウレタンプレポリマ
ーに対する鎖伸長剤の混合割合、反応温度、反応時間等
を含めて公知の方法で行うことができる。
In the present invention, as a method for mixing the urethane prepolymer and the chain extender to extend the chain of the urethane prepolymer, the mixing ratio of the chain extender to the urethane prepolymer, the reaction temperature, It can be carried out by a known method including the reaction time and the like.

【0022】(フラレノール)フラレノール(fulleren
ol)は、フラーレン(C60)にヒドロキシル基が導入さ
れたものであり、前記ヒドロキシル基は、通常、フラー
レンにスター状の形態で導入されている。フラレノール
中のヒドロキシル基の数としては、特に制限されない
が、1分子あたり2以上(例えば、2〜20)であるこ
とが望ましい。本発明では、フラレノールとしては、1
分子あたり5〜18個のヒドロキシル基を有しているこ
とが好ましく、さらには、8〜15(特に、10〜1
2)のヒドロキシル基を有していることが好適である。
なお、フラーレン中のヒドロキシル基が導入されている
部位は、特に制限されない。
(Fullerenol) Fullerenol
ol) is a fullerene (C 60 ) into which a hydroxyl group has been introduced, and the hydroxyl group is usually introduced into the fullerene in a star-like form. The number of hydroxyl groups in fullerenol is not particularly limited, but is preferably 2 or more (for example, 2 to 20) per molecule. In the present invention, the fullerenol is 1
It preferably has 5 to 18 hydroxyl groups per molecule, and more preferably 8 to 15 (particularly 10 to 1).
It is preferable to have the hydroxyl group of 2).
The site in which the hydroxyl group is introduced in fullerene is not particularly limited.

【0023】フラレノールは、単独で又は2種以上組み
合わせて使用することができる。
The fullerenol can be used alone or in combination of two or more kinds.

【0024】このようなフラレノールは、例えば、フラ
ーレンに硫酸(特に発煙硫酸)を加えてスルホン化反応
を行うことにより、スルホン化フラーレンを得て、さら
に、該スルホン化フラーレンを加水分解することによ
り、調製することができる。具体的には、スルホン化反
応において、フラーレンと発煙硫酸との割合は、フラー
レン1gに対して、発煙硫酸15ml程度の範囲から選
択することができる。また、スルホン化反応時間は、1
〜4週間の範囲から選択することができる。一方、加水
分解反応時間は、1〜3日の範囲から選択することがで
きる。
Such fullerenol is obtained, for example, by adding sulfuric acid (especially fuming sulfuric acid) to fullerene to carry out a sulfonation reaction to obtain a sulfonated fullerene, and further hydrolyzing the sulfonated fullerene. It can be prepared. Specifically, in the sulfonation reaction, the ratio of fullerene to fuming sulfuric acid can be selected from the range of about 15 ml of fuming sulfuric acid to 1 g of fullerene. The sulfonation reaction time is 1
~ 4 weeks can be selected. On the other hand, the hydrolysis reaction time can be selected from the range of 1 to 3 days.

【0025】(添加剤)ポリウレタンエラストマーは、
各種添加剤等を含有していてもよい。このような添加剤
としては、例えば、可塑剤、難燃剤、充填剤、安定剤、
着色剤等が挙げられる。可塑剤としては、非イオン性の
可塑剤が好ましい。具体的には、可塑剤としては、例え
ば、フタル酸ジオクチル(「DOP」)、フタル酸ジブ
チル(「DBP」)、アジピン酸ジオクチル(「DO
A」)、トリエチレングリコールジベンゾエート、トリ
クレジルホスフェート、フタル酸ジオクチル、ペンタエ
リストールの脂肪酸エステル、セバシン酸ジオクチル、
アゼライン酸ジイソオクチル、アジピン酸ジブトキシエ
トキシエチルなどを用いることができる。
(Additive) The polyurethane elastomer is
It may contain various additives and the like. Examples of such additives include plasticizers, flame retardants, fillers, stabilizers,
Colorants and the like can be mentioned. As the plasticizer, a nonionic plasticizer is preferable. Specifically, examples of the plasticizer include dioctyl phthalate (“DOP”), dibutyl phthalate (“DBP”), dioctyl adipate (“DO”).
A "), triethylene glycol dibenzoate, tricresyl phosphate, dioctyl phthalate, fatty acid ester of pentaerythritol, dioctyl sebacate,
Diisooctyl azelate, dibutoxyethoxyethyl adipate and the like can be used.

【0026】[フラレノール導入ポリウレタンエラスト
マー]本発明では、ポリウレタンエラストマーにフラレ
ノールが導入されていればよく、例えば、フラレノール
は硬化剤として用いて、ポリウレタンエラストマーに導
入することができる。すなわち、前述のように、ウレタ
ンプレポリマーを、フラレノールと反応させて、フラレ
ノール導入ポリウレタンエラストマーを調製することが
できる。フラレノールの割合としては、ウレタンプレポ
リマー全量(固形分)に対して0.05〜2重量%(好
ましくは0.08〜1重量%、さらに好ましくは0.1
〜0.5重量%)程度の範囲から選択することができ
る。フラレノールの割合が、ウレタンプレポリマー全量
(固形分)に対して0.05重量%より少なくても、2
重量%を超えても、低電圧での駆動性が低下する。
[Fullerenol-Introduced Polyurethane Elastomer] In the present invention, it is sufficient that fullerenol is introduced into the polyurethane elastomer. For example, fullerenol can be introduced into the polyurethane elastomer by using it as a curing agent. That is, as described above, the urethane prepolymer can be reacted with fullerenol to prepare a fullerenol-introduced polyurethane elastomer. The proportion of fullerenol is 0.05 to 2% by weight (preferably 0.08 to 1% by weight, more preferably 0.1%) based on the total amount of urethane prepolymer (solid content).
˜0.5 wt%). Even if the proportion of fullerenol is less than 0.05% by weight based on the total amount of urethane prepolymer (solid content), it is 2
Even if it exceeds the weight%, the drivability at low voltage is lowered.

【0027】フラレノール導入ポリウレタンエラストマ
ーは、単独で又は2種以上組み合わせて使用することが
できる。
The fullerenol-introduced polyurethane elastomer can be used alone or in combination of two or more kinds.

【0028】ウレタンプレポリマーとフラレノールとを
反応させることにより、フラレノール導入ポリウレタン
エラストマーを作製する方法としては、特に制限され
ず、例えば、ウレタンプレポリマーと、フラレノールと
の混合物を加熱して、ウレタンプレポリマーとフラレノ
ールとを反応させることにより調製する方法などが挙げ
られる。この反応温度としては、例えば、80〜150
℃(好ましくは85〜100℃)程度の範囲から選択す
ることができる。また、反応時間としては、例えば、3
0分〜2時間(好ましくは1時間30分〜2時間)程度
の範囲から選択することができる。
The method for producing the fullerenol-introduced polyurethane elastomer by reacting the urethane prepolymer with fullerenol is not particularly limited, and for example, a mixture of the urethane prepolymer and fullerenol is heated to give the urethane prepolymer. And a fullerenol are reacted with each other. The reaction temperature is, for example, 80 to 150.
It can be selected from the range of about 0 ° C (preferably 85 to 100 ° C). The reaction time is, for example, 3
It can be selected from the range of about 0 minutes to 2 hours (preferably 1 hour 30 minutes to 2 hours).

【0029】なお、本発明では、硬化剤としては、前記
フラレノールとともに、ポリウレタンやポリウレタンエ
ラストマーの硬化剤として公知乃至慣用の硬化剤を用い
ることができる。このような公知乃至慣用の硬化剤とし
ては、前記鎖伸長剤の項で例示の低分子量のポリオール
化合物やポリアミン化合物等などを用いることができ
る。
In the present invention, as the curing agent, a curing agent known or commonly used as a curing agent for polyurethane or polyurethane elastomer can be used together with the fullerenol. As such a known or commonly used curing agent, a low molecular weight polyol compound, polyamine compound or the like exemplified in the section of the chain extender can be used.

【0030】[アクチュエータの作製方法]本発明のポ
リウレタンエラストマー・アクチュエータ(すなわち、
フラレノール導入ポリウレタンエラストマーを具備する
ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ)の作製方
法としては、例えば、特許3026066号公報、特開
平7−240544号公報、特開平8−335726号
公報、特開2000−101159号公報、特開200
0−101160号公報、特開2000−49397号
公報などに記載の「ポリウレタンエラストマー・アクチ
ュエータの製造方法」と同様のポリウレタンエラストマ
ー・アクチュエータの作製方法を採用することができ
る。具体的には、例えば、前記フラレノール導入ポリウ
レタンエラストマーをフィルム状或いはシート状(厚
み:0.01〜1mm程度)又は薄膜状に成形する。こ
の成形方法において、離型剤が用いられている場合は、
成形後、離型剤を除去することができる。なお、成形し
たポリウレタンエラストマーの離型剤の除去は、通常の
湿式洗浄による除去で十分であるが、例えば、電極付与
のための表面改質として、グロー放電によるプラズマ処
理やコロナ放電処理などのイオン・オゾン・電子・紫外
線を利用して、離型剤などの不純物を除去することが好
ましい。
[Method of Manufacturing Actuator] The polyurethane elastomer actuator of the present invention (that is,
As a method for producing a polyurethane elastomer actuator including a fullerenol-introduced polyurethane elastomer, for example, Japanese Patent No. 3026066, Japanese Patent Laid-Open No. 7-240544, Japanese Patent Laid-Open No. 8-335726, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-101159, Open 200
The same method for producing a polyurethane elastomer / actuator as the “method for producing a polyurethane elastomer / actuator” described in JP-A No. 0-101160, JP-A No. 2000-49397, etc. can be adopted. Specifically, for example, the fullerenol-introduced polyurethane elastomer is formed into a film, a sheet (thickness: about 0.01 to 1 mm) or a thin film. In this molding method, when a release agent is used,
After molding, the release agent can be removed. It should be noted that removal of the mold release agent of the molded polyurethane elastomer is sufficient by removing it by usual wet cleaning, but for example, as surface modification for applying electrodes, ion treatment such as plasma treatment by glow discharge or corona discharge treatment is performed. -It is preferable to remove impurities such as a release agent using ozone, electrons or ultraviolet rays.

【0031】前記フィルム状或いはシート状又は薄膜状
のフラレノール導入ポリウレタンエラストマーの両面
に、電極を形成することにより、ポリウレタンエラスト
マー・アクチュエータを作製することができる。フラレ
ノール導入ポリウレタンエラストマーを、電場配向によ
り収縮させるための電極の材質としては、例えば、金、
白金、アルミニウム、金属インジウム、酸化インジウ
ム、酸化第二錫、ITO、銀などの金属及び合金などの
金属化合物の他、ポリアニリンやエラストマーゴム等の
導電性樹脂、カーボンなどを用いることができる。ま
た、金や白金などの金属化合物を樹脂に分散した導電性
樹脂や導電性エラストマーも用いることができる。電極
を形成する方法としては、例えば、イオンプレーティン
グ法、プラズマCVD法、イオンスパッタ被覆法、真空
蒸着法、スクリーン印刷、イオンビームアシスト法、イ
オン化蒸着法などを採用することができる。
A polyurethane elastomer actuator can be produced by forming electrodes on both sides of the film-shaped, sheet-shaped or thin-film fullerenol-introduced polyurethane elastomer. The material of the electrode for shrinking the fullerenol-introduced polyurethane elastomer by electric field orientation is, for example, gold,
In addition to metal compounds such as metals and alloys of platinum, aluminum, metal indium, indium oxide, stannic oxide, ITO, silver, etc., conductive resins such as polyaniline and elastomer rubber, carbon, etc. can be used. Further, a conductive resin or conductive elastomer in which a metal compound such as gold or platinum is dispersed in a resin can also be used. As a method of forming the electrodes, for example, an ion plating method, a plasma CVD method, an ion sputter coating method, a vacuum vapor deposition method, a screen printing, an ion beam assist method, an ionization vapor deposition method, or the like can be adopted.

【0032】電極自体の剛性と伸縮特性としては、フラ
レノール導入ポリウレタンエラストマーの物性に対して
影響のない低いレベルのものとすることが好ましい。フ
ラレノール導入ポリウレタンエラストマーに付与する電
極の厚みは電極素材、ウレタンエラストマーの種類或い
はフラレノール導入ポリウレタンエラストマーの膜厚
(フィルム厚又はシート厚など)によって異なるが、
0.05〜10μm程度が好ましい。
It is preferable that the rigidity and the expansion / contraction characteristics of the electrode itself are at a low level that does not affect the physical properties of the fullerenol-introduced polyurethane elastomer. The thickness of the electrode applied to the fullerenol-introduced polyurethane elastomer varies depending on the electrode material, the type of urethane elastomer or the film thickness (film thickness or sheet thickness) of the fullerenol-introduced polyurethane elastomer.
It is preferably about 0.05 to 10 μm.

【0033】なお、本発明では、フラレノール導入ポリ
ウレタンエラストマー・アクチュエータは、電極を弾性
復元させるためのものとして機能させることもできる。
両電極の厚みを異ならせることにより、そのピッチライ
ンをずらすのである。すなわち、屈曲変位や湾曲変位は
フラレノール導入ポリウレタンエラストマーの厚さ方向
の剛性ピッチラインが厚さ中心より僅かにずれることに
より発現させることができるので、そのように電極の厚
みを相互間で制御するのである。簡単には、片面の電極
に何らかのエラストマー材料をコーティング若しくはシ
ーティングすることにより、ピッチラインをずらしても
よい。このエラストマー材料は、絶縁性がよく誘電率が
低い材料が好ましい。
In the present invention, the fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator can also function as a means for elastically restoring the electrode.
The pitch lines are shifted by making the thicknesses of both electrodes different. That is, since the bending displacement and the bending displacement can be expressed by the rigidity pitch line in the thickness direction of the fullerenol-introduced polyurethane elastomer being slightly displaced from the thickness center, the electrode thicknesses are controlled between each other in such a manner. is there. Simply, the pitch lines may be offset by coating or sheeting one side of the electrode with some elastomeric material. This elastomer material is preferably a material having good insulation and a low dielectric constant.

【0034】本発明のポリウレタンエラストマー・アク
チュエータ(すなわち、フラレノール導入ポリウレタン
エラストマー・アクチュエータ)を積層すると伸張時の
駆動力が積層した数だけ拡大するのであるが、積層時に
接着剤や接着層として機能する前記エラストマー材料と
して、熱可塑性材料が好ましい。
When the polyurethane elastomer actuator of the present invention (that is, the fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator) is laminated, the driving force at the time of expansion is expanded by the number of laminated layers. Thermoplastic materials are preferred as the elastomeric material.

【0035】弾性復元層の材質としては、例えば、ポリ
ウレタン、ポリエステル、ポリアミド、アクリロニトリ
ル、ブチルゴム、クマロインデン樹脂、エポキシ樹脂、
環化ゴム、クロロプレンゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩
化ビニル、ポリ電化ビニリデン、シリコーン、スチレン
ゴム、塩化ビニル共重合樹脂、ポリビニルアセタールな
どを採用できる。溶剤や水分散系などの溶液タイプでも
固形物でもよい。膜厚を薄くする場合には溶剤やエマル
ジョンが好ましい。
Examples of the material of the elastic restoring layer include polyurethane, polyester, polyamide, acrylonitrile, butyl rubber, coumaroindene resin, epoxy resin,
Cyclized rubber, chloroprene rubber, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, silicone, styrene rubber, vinyl chloride copolymer resin, polyvinyl acetal and the like can be used. It may be a solution type such as a solvent or a water dispersion system, or a solid substance. Solvents and emulsions are preferable for reducing the film thickness.

【0036】ポリウレタンエラストマーに形成する弾性
復元層の厚みは、その素材やウレタンエラストマーの種
類、或いはフラレノール導入ポリウレタンエラストマー
の膜厚によって異なるが、0.1〜20μm程度が好ま
しい。また、本体の厚みの0.1〜100%程度が好ま
しい。
The thickness of the elastic recovery layer formed on the polyurethane elastomer varies depending on the material thereof, the type of the urethane elastomer or the film thickness of the fullerenol-introduced polyurethane elastomer, but is preferably about 0.1 to 20 μm. Further, it is preferably about 0.1 to 100% of the thickness of the main body.

【0037】本発明のフラレノール導入ポリウレタンエ
ラストマー・アクチュエータでは、湾曲変位や収縮変位
は電場によって連続的且つ線形的に起き、発生する力や
変形量は電場によって線形に制御できた。特に、駆動電
圧が1kV以下の低電圧であっても、変形量が大きく
(特に、従来のポリウレタンエラストマー・アクチュエ
ータよりも大きく)、1kV以下の低電圧で駆動させる
ことが可能である。
In the fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator of the present invention, the bending displacement and the contracting displacement occur continuously and linearly by the electric field, and the generated force and the amount of deformation can be linearly controlled by the electric field. In particular, even if the driving voltage is a low voltage of 1 kV or less, the amount of deformation is large (in particular, larger than that of the conventional polyurethane elastomer actuator), and it is possible to drive at a low voltage of 1 kV or less.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明のポリウレタンエラストマー・ア
クチュエータによれば、駆動電圧が1kV以下の低電圧
であっても、変形量が大きい。そのため、アクチュエー
タとして、極めて有用である。
According to the polyurethane elastomer actuator of the present invention, the amount of deformation is large even when the driving voltage is a low voltage of 1 kV or less. Therefore, it is extremely useful as an actuator.

【0039】[0039]

【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるも
のではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0040】(フラレノールの調製例1)フラーレン3
gと、発煙硫酸45mlとを混合して67℃で1〜4週
間攪拌して、スルホン化反応を行い、さらに、蒸留水を
加え、85℃で3日間攪拌して、加水分解反応を行うこ
とにより、分子内に導入されている水酸基数が異なる2
種のフラレノールを調製した。すなわち、水酸基数が多
いフラレノール(「OHrichフラレノール」と称す
る場合がある)と、水酸基数が少ないフラレノール
(「OHpoorフラレノール」と称する場合がある)
とを調製した。
(Preparation Example 1 of Fullerenol) Fullerene 3
g and 45 ml of fuming sulfuric acid are mixed and stirred at 67 ° C. for 1 to 4 weeks to carry out a sulfonation reaction, and then distilled water is added and stirred at 85 ° C. for 3 days to carry out a hydrolysis reaction. The number of hydroxyl groups introduced into the molecule differs depending on
A seed fullerenol was prepared. That is, fullerenol having a large number of hydroxyl groups (sometimes referred to as "OHrich fullerenol") and fullerenol having a small number of hydroxyl groups (sometimes referred to as "OHpoor fullerenol")
And were prepared.

【0041】(実施例1)平均分子量が2,945のポ
リ−3メチル−1,5−ペンタンアジペートポリオール
(PMPA、クラレ株式会社製、商品名「クラポールP
3010」)100重量部に、パラフェニレンジイソシ
アネート(PPDI、デュポン社製、商品名「ハイレ
ン」)10.8重量部を加え、窒素気流下において、8
5℃で2時間反応させて末端イソシアネート基を有する
ウレタンプレポリマーを得た。
(Example 1) Poly-3 methyl-1,5-pentane adipate polyol having an average molecular weight of 2,945 (PMPA, manufactured by Kuraray Co., Ltd., trade name "Kurapol P"
3010 "), and 10.8 parts by weight of paraphenylene diisocyanate (PPDI, manufactured by DuPont, trade name" HIREN ") to 100 parts by weight, and under a nitrogen stream,
The reaction was carried out at 5 ° C for 2 hours to obtain a urethane prepolymer having a terminal isocyanate group.

【0042】前記ウレタンプレポリマーに、前記フラレ
ノールの調製例1により得られたOHrichフラレノ
ールを、ウレタンプレポリマー(固形分)全量に対して
0.1〜0.5重量%(具体的には、0.1重量%、
0.15重量%、0.2重量%、0.25重量%、0.
3重量%、0.4重量%、0.5重量%の7種類)の割
合で変化させて、加えて混合し、予め110℃に保温し
ておいた厚み0.2mmの金型に注ぎ込んで、110℃
で24時間オーブン中に放置して、硬化反応を行うこと
により、OHrichフラレノールの導入量が異なる7
種類のフラレノール導入ポリウレタンエラストマーを調
製した。なお、該フラレノール導入ポリウレタンエラス
トマーを、「フラレノール導入ポリウレタンエラストマ
ーA」と総称する場合がある。
OHrich fullerenol obtained in Preparation Example 1 of the fullerenol was added to the urethane prepolymer in an amount of 0.1 to 0.5% by weight (specifically, 0% by weight) based on the total amount of the urethane prepolymer (solid content). .1% by weight,
0.15% by weight, 0.2% by weight, 0.25% by weight, 0.
7% (3% by weight, 0.4% by weight, 0.5% by weight), added and mixed, and then poured into a mold having a thickness of 0.2 mm and kept at 110 ° C in advance. , 110 ° C
The amount of OHrich fullerenol introduced varies depending on the curing reaction by leaving it in the oven for 24 hours.
Various types of fullerenol-introduced polyurethane elastomers were prepared. The fullerenol-introduced polyurethane elastomer may be collectively referred to as "fullerenol-introduced polyurethane elastomer A".

【0043】前記7種のフラレノール導入ポリウレタン
エラストマーAをそれぞれ、キャスティング方により、
厚み200μmのフィルムに成形して、フィルム状のフ
ラレノール導入ポリウレタンエラストマーAを作製し
た。そして、前記フィルム状のフラレノール導入ポリウ
レタンエラストマーAの両面に、金の電極層(厚み0.
1〜0.5μm程度)を、フィルム表面を高周波コロナ
による放電処理を行った後、イオンアシスト蒸着法によ
り、形成させて、ユニモルフ型のフラレノール導入ポリ
ウレタンエラストマー・アクチュエータを作製した。な
お、このフラレノール導入ポリウレタンエラストマー・
アクチュエータを、「フラレノール導入ポリウレタンエ
ラストマー・アクチュエータA」と総称する場合があ
る。
The above seven types of fullerenol-introduced polyurethane elastomers A were respectively cast by the casting method.
It was molded into a film having a thickness of 200 μm to prepare a film-like fullerenol-introduced polyurethane elastomer A. Then, a gold electrode layer (thickness: 0.
(1 to 0.5 μm) was subjected to discharge treatment on the film surface by a high frequency corona, and then formed by an ion assisted vapor deposition method to prepare a unimorph type fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator. In addition, this fullerenol-introduced polyurethane elastomer
The actuator may be collectively referred to as "fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A".

【0044】(実施例2)フラレノールとして、OHr
ichフラレノールに代えて、OHpoorフラレノー
ルを用い、且つOHpoorフラレノールの添加濃度を
ウレタンプレポリマー全量に対して0.25重量%とし
たこと以外は、実施例1と同様にして、OHpoorフ
ラレノールがウレタンプレポリマー全量に対して0.2
5重量%の割合で用いて導入されたフラレノール導入ポ
リウレタンエラストマー(「0.25%フラレノール導
入ポリウレタンエラストマーB」と称する場合がある)
を作製した。そして、フラレノール導入ポリウレタンエ
ラストマーAに代えて、フラレノール導入ポリウレタン
エラストマーBを用いたこと以外は、実施例1と同様に
して、フラレノール導入ポリウレタンエラストマー・ア
クチュエータ(「フラレノール導入ポリウレタンエラス
トマー・アクチュエータB」と称する場合がある)を作
製した。
(Example 2) OHr as fullerenol
In the same manner as in Example 1, except that OHpoor fullerenol was used in place of ich fullerenol, and the addition concentration of OHpoor fullerenol was 0.25% by weight based on the total amount of the urethane prepolymer, OHpoor fullerenol was used as the urethane prepolymer. 0.2 for the total amount
Fullerenol-introduced polyurethane elastomer introduced at a ratio of 5% by weight (may be referred to as "0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer B")
Was produced. Then, in the same manner as in Example 1 except that the fullerenol-introduced polyurethane elastomer A was replaced by the fullerenol-introduced polyurethane elastomer B, a fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator (when referred to as “fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator B”) There is).

【0045】(比較例1)平均分子量が2,945のポ
リ−3メチル−1,5−ペンタンアジペートポリオール
(PMPA、クラレ株式会社製、商品名「クラポールP
3010」)100重量部に、パラフェニレンジイソシ
アネート(PPDI、デュポン社製、商品名「ハイレ
ン」)10.8重量部を加え、窒素気流下において、8
5℃で2時間反応させて末端イソシアネート基を有する
ウレタンプレポリマーを得た。このウレタンプレポリマ
ー100重量部に1,2−プロパンジオール(関東化学
株式会社製)1.0重量部とトリメチロールプロパン
(関東化学株式会社製)1.4重量部を溶融させて混合
し、予め110℃に保温しておいた厚み0.2mmの金
型に注ぎ込んで110℃で16時間オーブン中に放置し
て硬化反応を行い、ポリウレタンエラストマー(「無添
加ポリウレタンエラストマーC」と称する場合がある)
を調製した。
(Comparative Example 1) Poly-3 methyl-1,5-pentane adipate polyol having an average molecular weight of 2,945 (PMPA, manufactured by Kuraray Co., Ltd., trade name "Kurapol P"
3010 "), and 10.8 parts by weight of paraphenylene diisocyanate (PPDI, manufactured by DuPont, trade name" HIREN ") to 100 parts by weight, and under a nitrogen stream,
The reaction was carried out at 5 ° C for 2 hours to obtain a urethane prepolymer having a terminal isocyanate group. To 100 parts by weight of this urethane prepolymer, 1.0 part by weight of 1,2-propanediol (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 1.4 parts by weight of trimethylolpropane (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were melted and mixed in advance. A polyurethane elastomer (sometimes referred to as "additive-free polyurethane elastomer C") is poured into a mold having a thickness of 0.2 mm which has been kept at 110 ° C and left in an oven at 110 ° C for 16 hours for curing reaction.
Was prepared.

【0046】そして、フラレノール導入ポリウレタンエ
ラストマーAに代えて、無添加ポリウレタンエラストマ
ーCを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポリ
ウレタンエラストマー・アクチュエータ(「無添加ポリ
ウレタンエラストマー・アクチュエータC」と称する場
合がある)を作製した。
Then, in place of the fullerenol-introduced polyurethane elastomer A, an additive-free polyurethane elastomer C was used, and in the same manner as in Example 1, a polyurethane elastomer actuator (hereinafter referred to as "additive-free polyurethane elastomer actuator C") was used. In some cases).

【0047】(比較例2)比較例1と同様にして調製さ
れた無添加ポリウレタンエラストマーCと、フラーレン
とを混合させて、フラーレンが分散しているポリウレタ
ンエラストマー(「フラーレン分散ポリウレタンエラス
トマーD」と称する場合がある)を調製した。そして、
フラレノール導入ポリウレタンエラストマーAに代え
て、フラーレン分散ポリウレタンエラストマーDを用い
たこと以外は、実施例1と同様にして、ポリウレタンエ
ラストマー・アクチュエータ(「フラーレン分散ポリウ
レタンエラストマー・アクチュエータD」と称する場合
がある)を作製した。
Comparative Example 2 A polyurethane elastomer in which fullerene is dispersed by mixing additive-free polyurethane elastomer C prepared in the same manner as in Comparative Example 1 with fullerene (referred to as "fullerene-dispersed polyurethane elastomer D"). In some cases). And
A polyurethane elastomer / actuator (which may be referred to as “fullerene-dispersed polyurethane elastomer / actuator D”) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fullerene-dispersed polyurethane elastomer A was used instead of the fullerenol-introduced polyurethane elastomer A. It was made.

【0048】(フラレノール導入による屈曲変位特性の
評価)実施例1において、OHrichフラレノール
を、ウレタンプレポリマー全量に対して0.25重量%
の割合で加えて調製されたフラレノール導入ポリウレタ
ンエラストマー(「0.25%フラレノール導入ポリウ
レタンエラストマーA」と称する場合がある)を用いて
作製されたフラレノール導入ポリウレタンエラストマー
・アクチュエータA(「0.25%フラレノール導入ポ
リウレタンエラストマー・アクチュエータA」と称する
場合がある)と、比較例1により作製された無添加ポリ
ウレタンエラストマー・アクチュエータCと、比較例2
により作製されたフラーレン分散ポリウレタンエラスト
マー・アクチュエータDとについて、屈曲変位特性を評
価し、その測定結果を図1に示した。
(Evaluation of flexural displacement characteristics by introducing fullerenol) In Example 1, OHrich fullerenol was added in an amount of 0.25% by weight based on the total amount of the urethane prepolymer.
The fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A ("0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A") prepared by adding the fullerenol-introduced polyurethane elastomer (may be referred to as "0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A") "Introduced polyurethane elastomer / actuator A"), additive-free polyurethane elastomer / actuator C prepared in Comparative Example 1, and Comparative Example 2
The flexural displacement characteristics of the fullerene-dispersed polyurethane elastomer / actuator D manufactured by the above were evaluated, and the measurement results are shown in FIG.

【0049】具体的には、それぞれのポリウレタンエラ
ストマー・アクチュエータの下端を固定し、両電極に電
圧を印加した際の、上端側の自重で湾曲していたものが
鉛直方向に伸張した変位量を測定し、印加電圧の電界強
度(kV/cm)と変位量(mm)との関係のグラフを
図1に示した。なお、電場の印加から伸張が終了するま
では約0.5秒であり、電場の印加を解除すると速やか
に元の形状に復元した。
Specifically, the lower end of each polyurethane elastomer actuator was fixed, and when a voltage was applied to both electrodes, the amount of displacement that was curved in the vertical direction due to its own weight on the upper end side was measured. Then, a graph of the relationship between the electric field strength (kV / cm) of the applied voltage and the displacement amount (mm) is shown in FIG. In addition, it took about 0.5 seconds from the application of the electric field to the end of the extension, and when the application of the electric field was released, the original shape was quickly restored.

【0050】図1に示される電界強度(kV/cm)と
変位量(mm)との関係のグラフより、0.25%フラ
レノール導入ポリウレタンエラストマー・アクチュエー
タAは、無添加ポリウレタンエラストマー・アクチュエ
ータCと同様に、印加電圧の2乗に比例して変位量も増
加しており、しかも、屈曲変位は、0.25%フラレノ
ール導入ポリウレタンエラストマー・アクチュエータA
の方が、低電界下でより大きくなっている。また、単
に、ポリウレタンエラストマーにフラーレンが分散され
ているフラーレン分散ポリウレタンエラストマー・アク
チュエータDは、無添加ポリウレタンエラストマー・ア
クチュエータCに比べ、屈曲変位は小さくなっている。
From the graph of the relationship between the electric field strength (kV / cm) and the amount of displacement (mm) shown in FIG. 1, the 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A is similar to the additive-free polyurethane elastomer actuator C. In addition, the amount of displacement increases in proportion to the square of the applied voltage, and the bending displacement is 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A.
Is larger under a low electric field. Further, the fullerene-dispersed polyurethane elastomer / actuator D in which the fullerene is simply dispersed in the polyurethane elastomer has a smaller bending displacement than the additive-free polyurethane elastomer / actuator C.

【0051】従って、ポリウレタンエラストマーにフラ
レノールを導入することにより、図1のグラフで示され
るように、フラレノールが導入されているポリウレタン
エラストマーによるアクチュエータ(0.25%フラレ
ノール導入ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ
A)の屈曲変位は、400V程度の低電圧でも生じ、ポ
リウレタンエラストマーにフラレノールが導入されてい
ないポリウレタンエラストマーによるアクチュエータ
(無添加ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ
C)よりも、変位が低電圧で起こっている。これは、フ
ラレノール(特に、ドロキシル基がスター状導入されて
いるフラレノール)を、ポリウレタンエラストマー中に
導入することにより、ポリウレタンエラストマーの分子
鎖(ポリマー鎖)間の架橋を促進させ3次元網目構造の
密度が増大し、低電圧でもポリウレタンエラストマー分
子鎖集団のコンホメーションが生じやすくなり、屈曲が
より低電圧側にシフトしたものと考えられる。このこと
は、フラーレンを単にポリウレタンエラストマー中に分
散させたポリウレタンエラストマーによるアクチュエー
タ(フラーレン分散ポリウレタンエラストマー・アクチ
ュエータD)が、ポリウレタンエラストマーにフラレノ
ールが導入されていないポリウレタンエラストマーによ
るアクチュエータ(無添加ポリウレタンエラストマー・
アクチュエータC)に比べ、屈曲変位がかなり小さくな
っていることからも明らかである。
Therefore, by introducing fullerenol into the polyurethane elastomer, as shown in the graph of FIG. 1, the bending of the actuator (the 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A) by the polyurethane elastomer into which fullerenol has been introduced. The displacement occurs even at a low voltage of about 400 V, and the displacement occurs at a lower voltage than the actuator using a polyurethane elastomer in which fullerenol is not introduced into the polyurethane elastomer (non-added polyurethane elastomer / actuator C). This is because the introduction of fullerenol (particularly, fullerenol having a droxyl group introduced into a star) into the polyurethane elastomer promotes cross-linking between the molecular chains (polymer chains) of the polyurethane elastomer and increases the density of the three-dimensional network structure. It is considered that the conformation of the polyurethane elastomer molecular chain group is more likely to occur even at a low voltage due to the increase in the value, and the bending is shifted to the lower voltage side. This means that an actuator made of polyurethane elastomer in which fullerene is simply dispersed in polyurethane elastomer (fullerene-dispersed polyurethane elastomer / actuator D) is an actuator made of polyurethane elastomer in which fullerene is not introduced into polyurethane elastomer (additive-free polyurethane elastomer
It is also clear from the fact that the bending displacement is considerably smaller than that of the actuator C).

【0052】(フラレノール濃度変化による屈曲変位特
性の評価)実施例1により得られたフラレノールの添加
量が異なる(ウレタンプレポリマー全量に対して0.1
〜0.5重量%)フラレノール導入ポリウレタンエラス
トマーAについて、1kVの電圧(40kV/cmの電
界強度)を印加した際の屈曲変位量を測定し、印加電圧
を1kVと一定にした際のフラレノールの濃度(重量
%)と、フラレノール導入ポリウレタンエラストマーの
変位量(mm)との関係のグラフを図2に示した。
(Evaluation of flexural displacement characteristics by varying fullerenol concentration) The amount of fullerenol obtained in Example 1 was different (0.1 with respect to the total amount of urethane prepolymer).
0.5% by weight) For the fullerenol-introduced polyurethane elastomer A, the flexural displacement was measured when a voltage of 1 kV (electric field strength of 40 kV / cm) was applied, and the concentration of fullerenol when the applied voltage was kept constant at 1 kV. A graph showing the relationship between (wt%) and the displacement amount (mm) of the fullerenol-introduced polyurethane elastomer is shown in FIG.

【0053】図2示される印加電圧を1kVと一定にし
た際のフラレノールの濃度(重量%)と、フラレノール
導入ポリウレタンエラストマーの変位量(mm)との関
係のグラフより、フラレノールの添加濃度の増加ととも
にフラレノール導入ポリウレタンエラストマー・アクチ
ュエータの変位量が増加し、フラレノールの添加濃度が
0.25重量%である場合のフラレノール導入ポリウレ
タンエラストマー・アクチュエータ(0.25%フラレ
ノール導入ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ
A)が最も大きい屈曲変位を示していることが確認され
た。
From the graph of the relationship between the fullerenol concentration (% by weight) and the displacement amount (mm) of the fullerenol-introduced polyurethane elastomer when the applied voltage was kept constant at 1 kV, as shown in FIG. The displacement of the fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator increases, and the fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator (0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator A) has the largest bending when the addition concentration of fullerenol is 0.25% by weight. It was confirmed that it showed displacement.

【0054】従って、フラレノールが導入されているポ
リウレタンエラストマーによるフラレノール導入ポリウ
レタンエラストマー・アクチュエータは、フラレノール
の添加濃度によってアクチュエーションの機能を任意に
制御することができることが確認された。
Therefore, it was confirmed that in the fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator by the fullerenol-introduced polyurethane elastomer, the actuation function can be arbitrarily controlled by the concentration of fullerenol added.

【0055】(フラレノールに導入された水酸基数によ
る屈曲変位特性の評価)実施例1において、OHric
hフラレノールを、ウレタンプレポリマー全量に対して
0.25重量%の割合で加えて調製されたフラレノール
導入ポリウレタンエラストマー(0.25%フラレノー
ル導入ポリウレタンエラストマーA)を用いて作製され
たフラレノール導入ポリウレタンエラストマー・アクチ
ュエータA(0.25%フラレノール導入ポリウレタン
エラストマー・アクチュエータA)と、実施例2により
得られたフラレノール導入ポリウレタンエラストマー・
アクチュエータBと、比較例2により得られたフラーレ
ン分散ポリウレタンエラストマー・アクチュエータDと
について、電圧を印加した際の屈曲変位量を測定して屈
曲変位特性を評価し、印加電圧の電界強度(kV/c
m)と変位量(mm)との関係のグラフを図3に示し
た。
(Evaluation of flexural displacement characteristics based on the number of hydroxyl groups introduced into fullerenol) In Example 1, OHric
A fullerenol-introduced polyurethane elastomer prepared by using a fullerenol-introduced polyurethane elastomer (0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A) prepared by adding h fullerenol in a proportion of 0.25% by weight based on the total amount of the urethane prepolymer. Actuator A (0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator A) and fullerenol-introduced polyurethane elastomer obtained in Example 2
Regarding the actuator B and the fullerene-dispersed polyurethane elastomer / actuator D obtained in Comparative Example 2, the bending displacement amount when a voltage was applied was measured to evaluate the bending displacement characteristics, and the electric field strength (kV / c) of the applied voltage was measured.
A graph of the relationship between m) and the amount of displacement (mm) is shown in FIG.

【0056】図3に示される電界強度(kV/cm)と
変位量(mm)との関係のグラフより、分子内の水酸基
数が多いフラレノール(OHrichフラレノール)が
用いられているフラレノール導入ポリウレタンエラスト
マー(0.25%フラレノール導入ポリウレタンエラス
トマーA)の方が、分子内の水酸基数が少ないフラレノ
ール(OHpoorフラレノール)が用いられているフ
ラレノール導入ポリウレタンエラストマー(0.25%
フラレノール導入ポリウレタンエラストマーB)より
も、各印加電圧で変位量が多くなっていることが確認さ
れた。また、単にフラーレンを分散させたポリウレタン
エラストマーが用いられているフラーレン分散ポリウレ
タンエラストマー・アクチュエータDでは、低電界でほ
とんど屈曲変位が生じていないことから、スター状にヒ
ドロキシル基を有しているフラレノールが、ポリウレタ
ンエラストマーの分子鎖間の架橋密度を増加させ大きな
屈曲変位に寄与していることが明らかである。
From the graph of the relationship between the electric field strength (kV / cm) and the displacement amount (mm) shown in FIG. 3, a fullerenol-introduced polyurethane elastomer (furrichenol) having a large number of hydroxyl groups in the molecule (OHrich fullerenol) is used. The 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A) uses a fullerenol-introduced polyurethane elastomer (OHpoor fullerenol) having a smaller number of hydroxyl groups in the molecule (0.25%
It was confirmed that the displacement amount was larger at each applied voltage than in the fullerenol-introduced polyurethane elastomer B). Further, in the fullerene-dispersed polyurethane elastomer / actuator D in which the polyurethane elastomer in which the fullerene is simply dispersed is used, almost no flexural displacement occurs in a low electric field. Therefore, fullerenol having a hydroxyl group in a star shape is It is clear that it contributes to a large bending displacement by increasing the crosslink density between the molecular chains of the polyurethane elastomer.

【0057】(アクチュエータの発生力の評価)実施例
1により得られた0.25%フラレノール導入ポリウレ
タンエラストマーA層の厚みが200μmである0.2
5%フラレノール導入ポリウレタンエラストマー・アク
チュエータAと、フラレノールの添加量がウレタンプレ
ポリマー全量に対して0.25重量%であり且つ0.2
5%フラレノール導入ポリウレタンエラストマーA層の
厚みが400μmであること以外は前記実施例1と同様
にして得られた0.25フラレノール導入ポリウレタン
エラストマーAによるフラレノール導入ポリウレタンエ
ラストマー・アクチュエータ(「0.25%フラレノー
ル導入ポリウレタンエラストマー・アクチュエータA−
1」と称する場合がある)とについて、アクチュエータ
の発生力を評価した。具体的には、各アクチュエータ
(0.25%フラレノール導入ポリウレタンエラストマ
ー・アクチュエータA、0.25%フラレノール導入ポ
リウレタンエラストマー・アクチュエータA−1)の先
端に重りをつけ、5mmの屈曲に必要な各重量(mg)
に対する電界強度(kV/cm)との関係を測定し、荷
重(mg)と電界強度(kV/cm)と関係のグラフを
図4に示した。
(Evaluation of Actuator Generation Force) The thickness of the 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A layer obtained in Example 1 was 200 μm 0.2.
5% fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A, and the addition amount of fullerenol was 0.25% by weight and 0.2 with respect to the total amount of the urethane prepolymer.
A fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator using the 0.25 fullerenol-introduced polyurethane elastomer A obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the 5% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A layer was 400 μm. Introduction Polyurethane Elastomer / Actuator A-
1 "), and the force generated by the actuator was evaluated. Specifically, a weight is attached to the tip of each actuator (0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator A, 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator A-1) and each weight required for bending 5 mm ( mg)
To the electric field strength (kV / cm) was measured, and a graph of the relationship between the load (mg) and the electric field strength (kV / cm) is shown in FIG.

【0058】図4に示される荷重(mg)と電界強度
(kV/cm)と関係のグラフより、0.25%フラレ
ノール導入ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ
A、および0.25%フラレノール導入ポリウレタンエ
ラストマー・アクチュエータA−1の両アクチュエータ
ともに、荷重と電界強度とは比例関係にあるとともに、
低電界下での発生力は、0.25%フラレノール導入ポ
リウレタンエラストマーA層の厚みが200μmである
0.25%フラレノール導入ポリウレタンエラストマー
・アクチュエータAの方が、0.25%フラレノール導
入ポリウレタンエラストマーA層の厚みが400μmで
ある0.25%フラレノール導入ポリウレタンエラスト
マー・アクチュエータA−1よりも、大きくなっている
ことが確認された。
From the graph of the relationship between load (mg) and electric field strength (kV / cm) shown in FIG. 4, 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A and 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A For both -1 actuators, the load and the electric field strength are in a proportional relationship, and
The 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A layer having a thickness of 200 μm is 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator A. It was confirmed that the thickness was larger than that of the 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A-1 having a thickness of 400 μm.

【0059】(一定荷重下でのアクチュエータの発生力
の評価)実施例1により得られた0.25%フラレノー
ル導入ポリウレタンエラストマーA層の厚みが200μ
mである0.25%フラレノール導入ポリウレタンエラ
ストマー・アクチュエータAと、フラレノールの添加量
がウレタンプレポリマー全量に対して0.25重量%で
あり且つ0.25%フラレノール導入ポリウレタンエラ
ストマーA層の厚みが400μmであること以外は前記
実施例1と同様にして得られた0.25%フラレノール
導入ポリウレタンエラストマーAによるフラレノール導
入ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ(「0.
25%フラレノール導入ポリウレタンエラストマー・ア
クチュエータA−1」と称する場合がある)と、フラレ
ノールの添加量がウレタンプレポリマー全量に対して
0.25重量%であり且つ0.25%フラレノール導入
ポリウレタンエラストマーA層の厚みが100μmであ
ること以外は前記実施例1と同様にして得られた0.2
5%フラレノール導入ポリウレタンエラストマーAによ
るフラレノール導入ポリウレタンエラストマー・アクチ
ュエータ(「0.25%フラレノール導入ポリウレタン
エラストマー・アクチュエータA−2と称する場合があ
る)とについて、200mg負荷時におけるアクチュエ
ータの発生力を評価した。具体的には、各アクチュエー
タ(0.25%フラレノール導入ポリウレタンエラスト
マー・アクチュエータA、0.25%フラレノール導入
ポリウレタンエラストマー・アクチュエータA−1、
0.25%フラレノール導入ポリウレタンエラストマー
・アクチュエータA−2)の先端に200mgの重りを
つけて電圧を印加した際の屈曲変位量を測定して屈曲変
位特性を評価し、荷重200mgにおける印加電圧の電
界強度(kV/cm)と変位量(mm)との関係のグラ
フを図5に示した。
(Evaluation of Force Generated by Actuator under Constant Load) The thickness of the 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A layer obtained in Example 1 was 200 μm.
m 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A, the addition amount of fullerenol is 0.25% by weight based on the total amount of urethane prepolymer, and the thickness of the 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A layer is 400 μm. Except that the 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A obtained in the same manner as in Example 1 was used.
25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator A-1 "), and the amount of fullerenol added is 0.25% by weight based on the total amount of the urethane prepolymer and 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A layer. Of 0.2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 100 μm.
With respect to the fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator (may be referred to as "0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A-2") using 5% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A, the generation force of the actuator at a load of 200 mg was evaluated. Specifically, each actuator (0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator A, 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator A-1,
A bending displacement characteristic was evaluated by measuring a bending displacement amount when a voltage of 200 mg was applied to the tip of a 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator A-2), and the bending displacement characteristics were evaluated. A graph of the relationship between the strength (kV / cm) and the displacement amount (mm) is shown in FIG.

【0060】図5に示される荷重200mgにおける印
加電圧の電界強度(kV/cm)と変位量(mm)との
関係のグラフより、0.25%フラレノール導入ポリウ
レタンエラストマーA層の厚みが200μmである0.
25%フラレノール導入ポリウレタンエラストマー・ア
クチュエータAの発生力が最も大きくなっており、特
に、印加電圧が400Vでは、0.25%フラレノール
導入ポリウレタンエラストマーA層の厚みが400μm
である0.25%フラレノール導入ポリウレタンエラス
トマー・アクチュエータA−1に比較して、0.25%
フラレノール導入ポリウレタンエラストマー・アクチュ
エータAは約10倍の発生力となっていることが確認さ
れた。
From the graph of the relationship between the electric field strength (kV / cm) of the applied voltage and the displacement amount (mm) at a load of 200 mg shown in FIG. 5, the thickness of the 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A layer is 200 μm. 0.
The generated force of the 25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator A is the largest, and especially when the applied voltage is 400 V, the thickness of the 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer A layer is 400 μm.
0.25% compared to the 0.25% fullerenol-introduced polyurethane elastomer actuator A-1
It was confirmed that the fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator A had a generating force about 10 times.

【0061】従って、フラレノールが導入されているポ
リウレタンエラストマーによるフラレノール導入ポリウ
レタンエラストマー・アクチュエータは、アクチュエー
タを構成するフラレノール導入ポリウレタンエラストマ
ーによるフィルムの厚みを制御することにより、各種の
応用に合致した発生力を有するアクチュエーション機構
デバイスを開発することができる。
Therefore, the fullerenol-introduced polyurethane elastomer / actuator using the fullerenol-introduced polyurethane elastomer has a generating force suitable for various applications by controlling the film thickness of the fullerenol-introduced polyurethane elastomer constituting the actuator. Actuation mechanism devices can be developed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】アクチュエータの下端を固定し、両電極に電圧
を印加した際の、印加電圧の電界強度(kV/cm)と
変位量(mm)との関係のグラフを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a graph of a relationship between an electric field strength (kV / cm) of an applied voltage and a displacement amount (mm) when a lower end of an actuator is fixed and a voltage is applied to both electrodes.

【図2】印加電圧を1kVと一定にした際のフラレノー
ルの濃度(重量%)と、フラレノール導入ポリウレタン
エラストマーの変位量(mm)との関係のグラフを示す
図である。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the concentration (wt%) of fullerenol and the displacement amount (mm) of the fullerenol-introduced polyurethane elastomer when the applied voltage is kept constant at 1 kV.

【図3】アクチュエータの下端を固定し、両電極に電圧
を印加した際の、印加電圧の電界強度(kV/cm)と
変位量(mm)との関係のグラフを示す図である。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the electric field strength (kV / cm) of the applied voltage and the displacement amount (mm) when the lower end of the actuator is fixed and a voltage is applied to both electrodes.

【図4】アクチュエータの先端に重りをつけ、5mmの
屈曲に必要な荷重(mg)と電界強度(kV/cm)と
関係のグラフを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a graph of a relationship between a load (mg) required for bending 5 mm and an electric field strength (kV / cm) with a weight attached to the tip of the actuator.

【図5】アクチュエータの先端に200mgの重りをつ
けた際の、荷重200mgにおける印加電圧の電界強度
(kV/cm)と変位量(mm)との関係のグラフを示
す図である。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between an electric field strength (kV / cm) of an applied voltage and a displacement amount (mm) when a weight of 200 mg is attached to the tip of the actuator.

フロントページの続き Fターム(参考) 4J034 BA03 DA01 DB04 DF01 DF02 DF12 DF16 DF20 DF21 DG03 DG04 DG06 DG08 DG09 GA02 GA03 GA06 GA33 HA01 HA06 HA07 HC01 HC03 HC11 HC12 HC13 HC17 HC22 HC45 HC46 HC52 HC61 HC64 HC67 HC71 HC73 LA06 LA32 LA33 RA11Continued front page    F term (reference) 4J034 BA03 DA01 DB04 DF01 DF02                       DF12 DF16 DF20 DF21 DG03                       DG04 DG06 DG08 DG09 GA02                       GA03 GA06 GA33 HA01 HA06                       HA07 HC01 HC03 HC11 HC12                       HC13 HC17 HC22 HC45 HC46                       HC52 HC61 HC64 HC67 HC71                       HC73 LA06 LA32 LA33 RA11

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電場配向により変形し得るポリウレタン
エラストマー層を具備するポリウレタンエラストマー・
アクチュエータであって、前記ポリウレタンエラストマ
ー層を構成するポリウレタンエラストマーに、フラレノ
ールが導入されていることを特徴とするポリウレタンエ
ラストマー・アクチュエータ。
1. A polyurethane elastomer comprising a polyurethane elastomer layer capable of being deformed by electric field orientation.
A polyurethane elastomer actuator, wherein fullerenol is introduced into the polyurethane elastomer constituting the polyurethane elastomer layer.
【請求項2】 ポリウレタンエラストマー層の両側に設
けられた両電極層の膜厚の相違又は両電極層を構成する
電極金属の相違によって、屈曲変位及びその方向が制御
されている請求項1記載のポリウレタンエラストマー・
アクチュエータ。
2. The bending displacement and its direction are controlled by the difference in the film thickness of both electrode layers provided on both sides of the polyurethane elastomer layer or the difference in the electrode metal forming both electrode layers. Polyurethane elastomer
Actuator.
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