固定有離子成分的彈性體材料及其制造方法
【專利摘要】固定有離子成分的彈性體材料(2)具有：彈性體(20)、第一離子成分(211)固定于金屬氧化物顆粒(210)而成的離子固定顆粒(21)、以及帶有與第一離子成分(211)相反的電荷的第二離子成分(22)，離子固定顆粒(21)化學(xué)鍵合于彈性體(20)。彈性體材料(2)中，第一離子成分(211)介由金屬氧化物顆粒(210)固定于彈性體(20)。因此，即便隨著時(shí)間的推移或在使用時(shí)，第一離子成分(211)也難以移動(dòng)。因此，彈性體材料(2)的特性難以經(jīng)時(shí)變化。彈性體材料(2)作為轉(zhuǎn)換器、導(dǎo)電性輥的構(gòu)成材料是適合的。
【專利說(shuō)明】固定有離子成分的彈性體材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包含離子成分的彈性體材料，更詳細(xì)而言涉及離子成分固定于彈性體的彈性體材料。
【背景技術(shù)】
[0002]作為轉(zhuǎn)換器，已知有進(jìn)行機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換的致動(dòng)器、傳感器等，或者進(jìn)行聲能與電能的轉(zhuǎn)換的揚(yáng)聲器、話筒等。為了構(gòu)成柔軟性高、小型且輕量的轉(zhuǎn)換器，介電彈性體等高分子材料是有用的。
[0003]例如，可通過(guò)在包含介電彈性體的介電層的厚度方向的兩面配置一對(duì)電極，從而構(gòu)成致動(dòng)器。對(duì)于這種致動(dòng)器而言，如果增加電極間的施加電壓，那么電極間的靜電引力變大。因此，夾在電極間的介電層從厚度方向被壓縮，介電層的厚度變薄。如果膜厚變薄，那么介電層在平行于電極面的方向伸長(zhǎng)相應(yīng)程度。另一方面，如果減小電極間的施加電壓，那么電極間的靜電引力變小。因此，從厚度方向?qū)殡妼拥膲嚎s力變小，在介電層的彈性回復(fù)力的作用下膜厚變厚。如果膜厚變厚，那么介電層在平行于電極面的方向收縮相應(yīng)程度。像這樣，致動(dòng)器通過(guò)使介電層伸長(zhǎng)、收縮，從而使驅(qū)動(dòng)對(duì)象部件驅(qū)動(dòng)。
[0004]由致動(dòng)器輸出的力和位移量是由施加電壓的大小和介電層的相對(duì)介電常數(shù)而決定的。即，施加電壓越大并且介電層的相對(duì)介電常數(shù)越大，則致動(dòng)器的產(chǎn)生力(generatingforce)和位移量變大。因此, 作為介電層的材料,可以使用耐介質(zhì)擊穿性高的硅橡膠、相對(duì)介電常數(shù)大的丙烯酸類橡膠、丁腈橡膠等(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特表2003-506858號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特表2001-524278號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2005-51949號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)平6-264919號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2011-148641號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0013]但是，硅橡膠的相對(duì)介電常數(shù)小。因此，使用硅橡膠作為介電層的材料時(shí)，相對(duì)于施加電壓的靜電引力小，難以得到所希望的產(chǎn)生力和位移量。另外，硅橡膠的耐介質(zhì)擊穿性還不能說(shuō)充分，能夠施加的電壓有限。
[0014]另一方面，丙烯酸類橡膠、丁腈橡膠的相對(duì)介電常數(shù)比硅橡膠的相對(duì)介電常數(shù)大。因此，使用丙烯酸類橡膠等作為介電層的材料時(shí)，相對(duì)于施加電壓的靜電引力與使用硅橡膠時(shí)相比變大。然而，丙烯酸類橡膠等的電阻比硅橡膠小。因此，介電層容易介質(zhì)擊穿。另夕卜，施加電壓時(shí)電流在介電層中流動(dòng)(所謂的泄漏電流)，電荷難以滯留在介電層和電極的界面附近。因此，盡管相對(duì)介電常數(shù)大，但是靜電引力變小，無(wú)法得到充分的力和位移量。進(jìn)而，如果電流在介電層中流動(dòng)，則有產(chǎn)生的焦耳熱使得介電層被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。像這樣，很難通過(guò)一種材料來(lái)實(shí)現(xiàn)耐介質(zhì)擊穿性優(yōu)異并且靜電引力大的介電層。
[0015]另外，復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)等電子照片機(jī)器中使用帶電輥、顯影輥、轉(zhuǎn)印輥等各種導(dǎo)電性輥。導(dǎo)電性輥像例如專利文獻(xiàn)4所述的那樣，由芯軸、形成于芯軸的外周側(cè)的導(dǎo)電性彈性體層、以及形成于導(dǎo)電性彈性體層的外周側(cè)的電阻調(diào)節(jié)層構(gòu)成。電阻調(diào)節(jié)層為起到調(diào)節(jié)導(dǎo)電性輥的電阻的作用的層，是由樹(shù)脂、橡膠中配混有離子成分的組合物形成的。
[0016]這種導(dǎo)電性輥中存在如下問(wèn)題:如果長(zhǎng)時(shí)間施加電壓，則離子成分滲出于電阻調(diào)節(jié)層的表面(起霜)。另外，也存在如下問(wèn)題:離子成分與橡膠等基質(zhì)的相容性低的情況下，離子成分容易析出于電阻調(diào)節(jié)層的表面。如果離子成分滲出或者析出，則電阻調(diào)節(jié)層變得容易剝離。另外，導(dǎo) 電性輥的電阻變化、帶電不良而導(dǎo)致圖像中產(chǎn)生空白區(qū)域等故障。
[0017]本發(fā)明是鑒于以上情況而做出的，課題在于提供能夠作為轉(zhuǎn)換器、導(dǎo)電性輥的構(gòu)成材料而使用的、特性難以隨著時(shí)間的推移或使用而經(jīng)時(shí)變化的彈性體材料及其制造方法。
[0018]用于解決問(wèn)題的方案
[0019](I)本發(fā)明的固定有離子成分的彈性體材料的特征在于，具有:彈性體、第一離子成分固定于金屬氧化物顆粒而成的離子固定顆粒、以及帶有與該第一離子成分相反的電荷的第二離子成分，該離子固定顆?；瘜W(xué)鍵合于該彈性體。
[0020]本發(fā)明的固定有離子成分的彈性體材料(以下，適宜地稱為“本發(fā)明的彈性體材料”)中，離子固定顆粒化學(xué)鍵合于彈性體。離子固定顆粒包含金屬氧化物顆粒和固定于該金屬氧化物顆粒的第一離子成分。即，第一離子成分介由金屬氧化物顆粒固定于彈性體。
[0021]固定于金屬氧化物顆粒的第一離子成分的電荷可以為正也可以為負(fù)。例如，固定有具有正電荷的第一離子成分時(shí)，彈性體材料具有:彈性體、化學(xué)鍵合于該彈性體且陽(yáng)離子固定于金屬氧化物顆粒的陽(yáng)離子固定顆粒、以及具有負(fù)電荷的第二離子成分(陰離子)。圖1為表示本方式的彈性體材料的構(gòu)成成分的模式圖。如圖1所示，彈性體材料2具有:彈性體20、陽(yáng)離子固定顆粒21和陰離子22。彈性體20具有羧基(-C00H)。陽(yáng)離子固定顆粒21是陽(yáng)離子211固定于TiO2顆粒210而成的。陽(yáng)離子211與陰離子22是反離子。通過(guò)彈性體20的-COOH與TiO2顆粒210的-OH的反應(yīng)，陽(yáng)離子固定顆粒21化學(xué)鍵合于彈性體20。
[0022]相反地，固定有具有負(fù)電荷的第一離子成分時(shí)，彈性體材料具有:彈性體、化學(xué)鍵合于該彈性體且陰離子固定于金屬氧化物顆粒的陰離子固定顆粒、以及具有正電荷的陽(yáng)離子成分。圖2為表示本方式的彈性體材料的構(gòu)成成分的模式圖。如圖2所示，彈性體材料2具有:彈性體20、陰離子固定顆粒23和陽(yáng)離子24。彈性體20具有羧基(-C00H)。陰離子固定顆粒23是陰離子231固定于TiO2顆粒230而成的。陰離子231和陽(yáng)離子24為反離子。通過(guò)彈性體20的-COOH與TiO2顆粒230的-OH的反應(yīng)，陰離子固定顆粒23化學(xué)鍵合于彈性體20。需要說(shuō)明的是，圖1、圖2為用于說(shuō)明本發(fā)明的彈性體材料的模式圖，對(duì)于本發(fā)明的彈性體材料沒(méi)有任何限定。
[0023]本發(fā)明的彈性體材料中，成對(duì)的離子成分中的一者介由金屬氧化物顆粒而固定于彈性體。被固定的離子成分難以移動(dòng)。因此，離子成分滲出或析出的風(fēng)險(xiǎn)小。因此，例如將本發(fā)明的彈性體材料用于導(dǎo)電性輥的電阻調(diào)節(jié)層時(shí)，電阻調(diào)節(jié)層的剝離、電阻的變化被抑制，能夠降低由帶電不良導(dǎo)致的圖像的故障。
[0024]另外，可以使本發(fā)明的彈性體材料層疊于介電層而構(gòu)成轉(zhuǎn)換器。此時(shí)，具備介電層和配置于該介電層的表背兩側(cè)的一對(duì)電極的轉(zhuǎn)換器中，將包含本發(fā)明的彈性體材料的離子固定層夾于該介電層和該電極之間即可。此處，離子固定層既可以以?shī)A著介電層的方式配置于介電層的表背兩面，也可以配置于介電層的表面或背面中的任一者。但是，將離子固定顆粒的第一離子成分的電荷設(shè)置為與相鄰的電極的極性相同。即，離子固定層中，第一離子成分具有正電荷時(shí)，該離子固定層配置于正極側(cè)的電極和介電層之間。相反地，第一離子成分具有負(fù)電荷時(shí)，該離子固定層配置于負(fù)極側(cè)的電極和介電層之間。
[0025]以下，使用模式圖，對(duì)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)實(shí)施方式的構(gòu)成和工作進(jìn)行說(shuō)明。圖3表示轉(zhuǎn)換器在施加電壓前的狀態(tài)的截面模式圖。圖4表示同一轉(zhuǎn)換器在施加電壓時(shí)的狀態(tài)的截面模式圖。
[0026]如圖3所示，轉(zhuǎn)換器I具備介電層10、陽(yáng)離子固定層11、陰離子固定層12、正電極13和負(fù)電極14。陽(yáng)離子固定層11配置于介電層10的上表面。正電極13配置于陽(yáng)離子固定層11的上表面。即，陽(yáng)離子固定層11夾于介電層10和正電極13之間。陽(yáng)離子固定層11具有:彈性體110、陽(yáng)離子固定顆粒111和陰離子成分112。陽(yáng)離子固定顆粒111為固定有陽(yáng)離子成分的金屬氧化物顆粒。陽(yáng)離子固定顆粒111化學(xué)鍵合于彈性體110。
[0027]同樣地，陰離子固定層12配置于介電層10的下表面。負(fù)電極14配置于陰離子固定層12的下表面。即，陰離子固定層12夾于介電層10和負(fù)電極14之間。陰離子固定層12具有彈性體120、陰離子固定顆粒121和陽(yáng)離子成分122。陰離子固定顆粒121為固定有陰離子成分的金屬氧化物顆粒。陰離子固定顆粒121化學(xué)鍵合于彈性體120。本發(fā)明的彈性體材料中包含陽(yáng)離子固定層11和陰離子固定層12。
[0028]如圖4所示，正電極13和負(fù)電極14之間被施加電壓時(shí)，在陽(yáng)離子固定層11中，陰離子成分112向正電極13側(cè)移動(dòng)。另一方面，陽(yáng)離子固定顆粒111鍵合于彈性體110。因此，陽(yáng)離子成分幾乎不移 動(dòng)。同樣地，陰離子固定層12中，陽(yáng)離子成分122向負(fù)電極14側(cè)移動(dòng)。另一方面，陰離子固定顆粒121鍵合于彈性體120。因此，陰離子成分幾乎不移動(dòng)。另外，在介電層10中，通過(guò)極化，分別在與陽(yáng)離子固定層11的界面附近蓄積負(fù)電荷，在與陰離子固定層12的界面附近蓄積正電荷。像這樣，在轉(zhuǎn)換器I中，陽(yáng)離子固定層11、陰離子固定層12以及與它們接觸的介電層10的界面附近蓄積有大量電荷。因此，產(chǎn)生大的靜電引力，從而從正電極13和負(fù)電極14壓縮介電層10、陽(yáng)離子固定層11、陰離子固定層12。由此，介電層10、陽(yáng)離子固定層11、陰離子固定層12沿上下方向被壓縮，被壓縮的部分如圖4中空心箭頭所示地沿左右方向伸長(zhǎng)。
[0029]介電層10的電阻大時(shí)，所蓄積的電荷難以在介電層10內(nèi)移動(dòng)。因此，所謂的泄漏電流少，由此導(dǎo)致的焦耳熱也難以產(chǎn)生。另外，陽(yáng)離子固定層11中，與相鄰的正電極13的極性相同的陽(yáng)離子成分介由金屬氧化物顆粒固定于彈性體110。因此，陽(yáng)離子成分難以向介電層10側(cè)(與正電極13相反的方向)移動(dòng)。同樣地，陰離子固定層12中，與相鄰的負(fù)電極14的極性相同的陰離子成分介由金屬氧化物顆粒固定于彈性體120。因此，陰離子成分難以向介電層10側(cè)(與負(fù)電極14相反的方向)移動(dòng)。像這樣，離子成分由陽(yáng)離子固定層11和陰離子固定層12向介電層10移動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)小。因此，介電層10的電阻難以降低。SP，介電層10難以經(jīng)時(shí)惡化，能夠維持高的耐介質(zhì)擊穿性。[0030]如以上說(shuō)明，通過(guò)對(duì)耐介質(zhì)擊穿性高的介電層層疊包含本發(fā)明的彈性體材料的離子固定層，能夠產(chǎn)生大的靜電引力。另外，離子固定層中，帶有與相鄰電極的極性相同的電荷的第一離子成分介由金屬氧化物顆粒固定于彈性體。因此，離子固定層中的離子成分難以向介電層移動(dòng)。因此，既維持了介電層的耐介質(zhì)擊穿性，又能夠產(chǎn)生大的靜電引力。像這樣，通過(guò)本發(fā)明的彈性體材料，在實(shí)用的電壓范圍內(nèi)，能夠構(gòu)成輸出大的轉(zhuǎn)換器。
[0031]順便一提，上述專利文獻(xiàn)3中公開(kāi)有一種致動(dòng)器,其在一對(duì)電極間夾持有導(dǎo)電性聚合物層和含有離子電解質(zhì)的層。根據(jù)專利文獻(xiàn)3的致動(dòng)器，施加電壓而使導(dǎo)電性聚合物層中摻雜或不摻雜含有離子電解質(zhì)的層的離子。由此，使導(dǎo)電性聚合物層伸縮而產(chǎn)生力。從使離子在相鄰的層間移動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)，專利文獻(xiàn)3的致動(dòng)器與使用了本發(fā)明的彈性體材料的轉(zhuǎn)換器是不同的。
[0032](2)本發(fā)明的固定有離子成分的彈性體材料的制造方法(以下適宜地稱為“本發(fā)明的彈性體材料的制造方法”)的特征在于，包括:螯合化工序:向有機(jī)金屬化合物中添加螯合劑，生成該有機(jī)金屬化合物的螯合化物；離子固定化工序:向該有機(jī)金屬化合物的螯合化物中添加反應(yīng)性離子性液體、有機(jī)溶劑和水，將該反應(yīng)性離子性液體中的第一離子成分固定于由該有機(jī)金屬化合物的水解反應(yīng)生成的金屬氧化物顆粒而生成離子固定顆粒，得到包含該離子固定顆粒和該反應(yīng)性離子性液體中的第二離子成分的溶膠；固化工序:將該溶膠和包含具有能夠與羥基反應(yīng)的官能團(tuán)的橡膠聚合物的聚合物溶液混合而制備混合液，將該混合液涂布于基材上并使之固化。
[0033]本發(fā)明的彈性體材料的制造方法包括:螯合化工序、離子固定化工序和固化工序。首先，在螯合化工序中，將有機(jī)金屬化合物螯合化。有機(jī)金屬化合物與水反應(yīng)而水解并且縮聚(溶膠凝膠反應(yīng))。通過(guò)將有機(jī)金屬化合物預(yù)先螯合化，在下一工序中，能夠抑制有機(jī)金屬化合物和水的劇烈反應(yīng)，能夠制造粒徑小的金屬氧化物顆粒而不使其凝聚。
[0034]接著，在離子固定化工序中，向有機(jī)金屬化合物的螯合化物中添加反應(yīng)性離子性液體、特定的有機(jī)溶劑和水。由此，有機(jī)金屬化合物的水解反應(yīng)進(jìn)行，生成金屬氧化物顆粒，并且所生成的金屬氧化物顆.粒與反應(yīng)性離子性液體中的第一離子成分反應(yīng)，從而使第一離子成分固定于金屬氧化物顆粒。本工序中，在有機(jī)金屬化合物的水解反應(yīng)的同時(shí)，與反應(yīng)性離子液體的反應(yīng)進(jìn)行。因此，反應(yīng)性離子性液體中的第一離子成分不僅固定于生成的金屬氧化物顆粒的表面而且還固定于其內(nèi)部。從這一點(diǎn)出發(fā)，與簡(jiǎn)單地將離子成分固定于顆粒表面的現(xiàn)有方法是不同的。通過(guò)螯合化工序、離子固定化工序，能夠得到包含離子固定顆粒和第二尚子成分的溶膠。
[0035]接著，在固化工序中，將得到的溶膠和包含橡膠聚合物的聚合物溶液混合，由得到的混合液制造彈性體材料。溶膠中的離子固定顆粒(金屬氧化物顆粒)具有羥基(-0H)。另一方面，橡膠聚合物具有能夠與該羥基反應(yīng)的官能團(tuán)。因此，混合液的固化時(shí)，羥基與官能團(tuán)反應(yīng)，離子固定顆粒與橡膠聚合物化學(xué)鍵合。像這樣，通過(guò)本發(fā)明的制造方法，能夠比較簡(jiǎn)單地制造上述本發(fā)明的彈性體材料。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為彈性體材料的構(gòu)成成分的模式圖。
[0037]圖2為彈性體材料的構(gòu)成成分的模式圖。[0038]圖3為轉(zhuǎn)換器在施加電壓前的狀態(tài)的截面模式圖。
[0039]圖4為同一轉(zhuǎn)換器在施加電壓時(shí)的狀態(tài)的截面模式圖。
[0040]圖5為陽(yáng)離子固定顆粒的模式圖。
[0041]圖6為安裝于測(cè)定裝置的實(shí)施例1的致動(dòng)器的表面?zhèn)戎饕晥D。
[0042]圖7為圖6的VI1-VII截面圖。
[0043]圖8為表示實(shí)施例和比較例的各致動(dòng)器的電場(chǎng)強(qiáng)度和產(chǎn)生力之間的關(guān)系的圖表。
[0044]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0045]1:轉(zhuǎn)換器、10:介電層、11:陽(yáng)離子固定層、12:陰離子固定層、13:正電極、14:負(fù)電極、110:彈性體、111:陽(yáng)離子固定顆粒、112:陰離子成分、120:彈性體、121:陰離子固定顆粒、122:陽(yáng)離子成分。
[0046]2:彈性體材料、20:彈性體、21:陽(yáng)離子固定顆粒、22:陰離子、23:陰離子固定顆粒、24:陽(yáng)離子、210 =TiO2顆粒、211:陽(yáng)離子、230 =TiO2顆粒、231:陰離子。
[0047]5:致動(dòng)器、50:介電層、51a、51b:電極、52:上側(cè)夾具、53:下側(cè)夾具、500:介電層、501:陽(yáng)離子固定層、502:陰離子固定層。
【具體實(shí)施方式】
[0048]以下，對(duì)于本發(fā)明的彈性體材料及其制造方法的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的彈性體材料及其制造方法并不限定于以下的實(shí)施方式，在不偏離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠以施加了本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行的各種變更、改良等的各種形態(tài)進(jìn)行實(shí)施。
[0049]<固定有離子成分的彈性體材料>
[0050]本發(fā)明的彈性體材料具有彈性體、離子固定顆粒和第二離子成分。
[0051]彈性體只要是能夠與離子固定顆粒化學(xué)鍵合的彈性體就沒(méi)有特別的限定。如后所述，離子固定顆粒具有羥基(-0H)時(shí)，作為彈性體，只要使用具有能夠與該羥基反應(yīng)的官能團(tuán)的彈性體即可。作為這樣的官能團(tuán)，可列舉出羧基(-C00H)、氨基(-NH)、環(huán)氧基等。例如，從相對(duì)介電常數(shù)大的觀點(diǎn)出發(fā)，羧基改性丁腈橡膠(X-NBR)、羧基改性氫化丁腈橡膠(XH-NBR)等是適合的。其中，優(yōu)選丙烯腈含量(鍵合AN量)為33質(zhì)量％以上的彈性體。鍵合AN量為將橡膠的總體質(zhì)量設(shè)為100質(zhì)量％時(shí)的丙烯腈的質(zhì)量比例。
[0052]離子固定顆粒為第一離子成分固定于金屬氧化物顆粒而成的。從絕緣性高的觀點(diǎn)出發(fā)，金屬氧化物顆粒優(yōu)選包含鈦和鋯中的至少一種元素?？闪信e出例如:二氧化鈦(TiO2)、二氧化錯(cuò)(ZrO2)等單獨(dú)的氧化物顆粒；Ti02/Zr02、Ti02/Zr02/Si02等復(fù)合顆粒。如后所述，作為金屬氧化物顆粒，優(yōu)選通過(guò)有機(jī)金屬化合物的水解反應(yīng)(溶膠凝膠法)而制造的顆粒。采用溶膠凝膠法時(shí)，生成的金屬氧化物顆粒的表面容易殘留有-OH基。因此，與例如專利文獻(xiàn)5所述的通過(guò)干式法制造的金屬氧化物顆粒相比較，有利于與彈性體的化學(xué)鍵合。另外，通過(guò)化學(xué)鍵合于彈性體，離子固定顆粒的凝聚被抑制。
[0053]如果考慮彈性體材料的耐介質(zhì)擊穿性，則優(yōu)選使離子固定顆粒在彈性體中盡可能均勻地分散。另外，優(yōu)選離子固定顆粒的粒徑盡可能地小。從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，構(gòu)成離子固定顆粒的金屬氧化物顆粒的中值粒徑優(yōu)選為5nm以上且IOOnm以下。為30nm以下、尤其是8?20nm左右是更適合的。對(duì)于金屬氧化物顆粒的粒徑，可以通過(guò)使用透射型電子顯微鏡(TEM)觀察而測(cè)定。另外，也可以通過(guò)小角X射線散射法而測(cè)定。
[0054]需要說(shuō)明的是，金屬氧化物顆粒通過(guò)有機(jī)金屬化合物的水解反應(yīng)而制造時(shí)，推測(cè)溶膠中的金屬氧化物顆粒的粒徑和彈性體材料中的金屬氧化物顆粒的粒徑相等。因此，也可以采用溶膠中的金屬氧化物顆粒的粒徑作為彈性體材料中的金屬氧化物顆粒的粒徑。溶膠中的金屬氧化物顆粒的粒徑可以使用例如Nikkiso C0.，Ltd制造的激光衍射/散射式粒徑/粒度分布測(cè)定裝置而測(cè)定。另外，可以將溶膠干固，使用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察而測(cè)定。
[0055]彈性體材料中的離子固定顆粒的含量可以以滿足各種用途所要求的特性的方式適宜決定。例如，用作轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成材料時(shí)，離子固定顆粒的含量?jī)?yōu)選相對(duì)于彈性體100質(zhì)量份為I質(zhì)量份以上且10質(zhì)量份以下。這是因?yàn)?，離子固定顆粒的含量小于I質(zhì)量份時(shí)，增大靜電引力的效果小。另一方面，也是因?yàn)椋绻x子固定顆粒的含量超過(guò)10質(zhì)量份，則增大靜電引力的效果飽和，所謂的泄漏電流變多。
[0056]構(gòu)成離子固定顆粒的第一離子成分為第二離子成分的反離子。離子固定顆粒例如可以使通過(guò)溶膠凝膠法而得到的金屬氧化物顆粒與具有固定化前的第一離子成分和第二離子成分的反應(yīng)性離子性液體反應(yīng)而合成。具體內(nèi)容在以下本發(fā)明的彈性體材料的制造方法中進(jìn)行說(shuō)明。
[0057]<固定有離子成分的彈性體材料的制造方法>
[0058]本發(fā)明的彈性體材料的制造方法包括螯合化工序、離子固定化工序和固化工序。以下，按順序?qū)Ω鞴ば蜻M(jìn)行說(shuō)明。
[0059][螯合化工序]
[0060]本工序?yàn)橄蛴袡C(jī)金屬化合物中`添加螯合劑，生成該有機(jī)金屬化合物的螯合化物的工序。需要說(shuō)明的是，制造Ti02/Zr02等復(fù)合顆粒的溶膠時(shí)，本工序中，也可以先將構(gòu)成復(fù)合顆粒的一種金屬氧化物的原料的有機(jī)金屬化合物螯合化，在接下來(lái)的離子固定化工序中，向該螯合化物中添加其他的金屬氧化物的原料的有機(jī)金屬化合物。
[0061]有機(jī)金屬化合物可以根據(jù)目標(biāo)金屬氧化物顆粒的種類而從金屬醇鹽化合物、金屬?；镏羞m宜選擇。作為金屬醇鹽化合物，可列舉出:四正丁氧基鈦、四正丁氧基鋯、四異丙氧基鈦、四(2-乙基-1-己醇)鈦、鈦酸四丁酯二聚體(Titanium butoxide dimer)等。另夕卜，作為金屬?；?，可列舉出:多輕基硬脂酸鈦(polyhydroxy titanium stearate)、三丁氧基單硬脂酸錯(cuò)等。
[0062]作為螯合劑，可以使用例如:乙酰丙酮、苯甲酰丙酮、二苯甲酰基甲烷等二酮，乙酰乙酸乙酯、苯甲酰乙酸乙酯等β -酮酸酯，三乙醇胺，乳酸，2-乙基己烷-1，3- 二醇，1，3-己二醇等。螯合劑優(yōu)選與在固化工序中溶解橡膠聚合物的溶劑相同。
[0063][離子固定化工序]
[0064]本工序?yàn)槿缦鹿ば?向生成的有機(jī)金屬化合物的螯合化物中添加反應(yīng)性離子性液體、有機(jī)溶劑和水，將該反應(yīng)性離子性液體中的第一離子成分固定于由該有機(jī)金屬化合物的水解反應(yīng)生成的金屬氧化物顆粒而生成離子固定顆粒，得到包含該離子固定顆粒和該反應(yīng)性離子性液體中的第二離子成分的溶膠。
[0065]反應(yīng)性離子性液體中所含的第一離子成分具有能夠與生成的金屬氧化物顆粒的羥基(-0Η)反應(yīng)的反應(yīng)基。作為反應(yīng)基，可列舉出例如:烷氧基甲硅烷基(-Si(OR)3:R為烷基)。作為包含這種第一離子成分的反應(yīng)性離子性液體，可列舉出例如:下述式(I)、(2)所示的物質(zhì)。在式(I)的反應(yīng)性離子性液體中，陽(yáng)離子為第一離子成分、陰離子為第二離子成分。另外，在式(2)的反應(yīng)性離子性液體中，陽(yáng)離子為第二離子成分、陰離子為第一離子成分。
[0066][化學(xué)式I]
[0067]
【權(quán)利要求】
1.一種固定有離子成分的彈性體材料，其特征在于，具有: 彈性體、 第一離子成分固定于金屬氧化物顆粒而成的離子固定顆粒、以及 帶有與該第一離子成分相反的電荷的第二離子成分， 該離子固定顆?；瘜W(xué)鍵合于該彈性體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定有離子成分的彈性體材料，其中，所述金屬氧化物顆粒的中值粒徑為5nm以上且1OOnm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或 權(quán)利要求2所述的固定有離子成分的彈性體材料，其中，所述離子固定顆粒是使由有機(jī)金屬化合物的水解反應(yīng)而得到的所述金屬氧化物顆粒與具有固定化前的所述第一離子成分和所述第二離子成分的反應(yīng)性離子性液體反應(yīng)而合成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固定有離子成分的彈性體材料，其中，所述反應(yīng)性離子性液體中所包含的所述第一離子成分具有烷氧基甲硅烷基，通過(guò)該烷氧基甲硅烷基與所述金屬氧化物顆粒的羥基的反應(yīng)而使該第一離子成分被固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?權(quán)利要求4的任一項(xiàng)所述的固定有離子成分的彈性體材料，其中， 所述離子固定顆粒具有羥基， 所述彈性體具有能夠與該羥基反應(yīng)的官能團(tuán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?權(quán)利要求5的任一項(xiàng)所述的固定有離子成分的彈性體材料，其中，所述金屬氧化物顆粒包含鈦和鋯中的至少一種元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?權(quán)利要求6的任一項(xiàng)所述的固定有離子成分的彈性體材料，其中，所述離子固定顆粒的含量相對(duì)于所述彈性體100質(zhì)量份為I質(zhì)量份以上且10質(zhì)量份以下。
8.一種固定有離子成分的彈性體材料的制造方法，其特征在于，包括: 螯合化工序:向有機(jī)金屬化合物中添加螯合劑，生成該有機(jī)金屬化合物的螯合化物； 離子固定化工序:向該有機(jī)金屬化合物的螯合化物中添加反應(yīng)性離子性液體、有機(jī)溶劑和水，將該反應(yīng)性離子性液體中的第一離子成分固定于由該有機(jī)金屬化合物的水解反應(yīng)生成的金屬氧化物顆粒而生成離子固定顆粒，得到包含該離子固定顆粒和該反應(yīng)性離子性液體中的第二離子成分的溶膠； 固化工序:將該溶膠和包含具有能夠與羥基反應(yīng)的官能團(tuán)的橡膠聚合物的聚合物溶液混合而制備混合液，將該混合液涂布于基材上并使之固化。
【文檔編號(hào)】C08K3/22GK103429666SQ201280011850
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月11日
【發(fā)明者】高松成亮, 熊谷信志 申請(qǐng)人:東海橡塑工業(yè)株式會(huì)社