DE3908014A1

DE3908014A1 - Elektrisch leitendes magnetisches fluid und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3908014A1
Application number: DE3908014A
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Yabe; Atsushi Yokouchi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1989-03-11
Publication date: 1989-09-21
Also published as: JPH01231302A; DE3908014C2; JPH0642414B2; US5135672A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch leitfähiges magnetisches Fluid mit antistatischen Eigenschaften sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Da magnetische Fluide im allgemeinen bei ihrer Ver wendung als beispielsweise Dichtungsmittel für Magnet plattenapparaturen (magnetic disc devices) einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen, müssen zusätzliche elektrische Erdungsmittel vorgesehen werden, um stati sche Aufladungen abzuführen, die sich sonst auf den Magnetplattenapparaturen usw. (im folgenden einfach als aufgeladener Körper bezeichnet) ansammeln würden. Ange sichts dessen sind schon elektrisch leitende magnetische Fluide bekannt geworden, die in der Lage sind, statische Aufladungen zu verhindern, ohne daß Erdungsmittel vor gesehen werden müssen; dies erfolgt dadurch, daß dem magnetischen Fluid selbst elektrische Leitfähigkeit ver liehen wird (US-PS 46 04 222 und JP-OS Sho 61-2 74 737). In üblichen magnetischen Fluiden wird ein organisches Lösungsmittel, wie beispielsweise ein Mineralöl oder Poly-α-olefinöl als Träger und ein anionisches ober flächenaktives Mittel zum stabilen Verteilen von feinen ferromagnetischen Teilchen in dem Träger verwendet, während im Falle eines elektrisch leitenden magnetischen Fluids ein kationisches oberflächenaktives Mittel, wie beispielsweise ein quartäres Ammoniumsalz der allgemei nen Formel

worin X ein Halogenatom und R₁ bis R₄ jeweils eine Kohlenwasserstoffkette bedeuten, zur Bildung einer Überzugsschicht verwendet wird, oder eine zweite Über zugsschicht, die ein kationisches oberflächenaktives Mittel, wie das oben erwähnte quartäre Ammoniumsalz enthält, wird außerdem darüber gebildet.

Das kationische oberflächenaktive Mittel enthält einen positiv (cationically) geladenen Anteil und einen langkettigen Anteil, der mit dem Träger verträglich oder in ihm löslich ist. Es wird angenommen, daß aufgrund der Tatsache, daß die Oberfläche der feinen ferromagneti schen Teilchen mit dem positiv geladenen Anteil des oberflächenaktiven Mittels bedeckt ist, die elektrosta tisch an die Teilchenoberfläche adsorbiert sind, und der langkettige Anteil des oberflächenaktiven Mittels zu dem umgebenden Träger gerichtet ist, die magnetischen Teilchen in dem Träger stabil dispergiert werden und die elektrische Leitfähigkeit des magnetischen Fluids verbessert wird. Demzufolge ist es möglich, dieses elek trisch leitende magnetische Fluid beispielsweise als Dichtungsmittel für eine Plattenantriebsvorrichtung zu verwenden, so daß die statische Aufladung von der Platte leicht abgeleitet werden kann und ein antistatischer Betrieb erzielt wird.

Jedoch bringen die herkömmlichen elektrisch leiten den magnetischen Fluide, wie sie oben beschrieben wurden, die folgenden Schwierigkeiten mit sich:

(1) Da die Teilchen des magnetischen Fluids mit dem kationischen oberflächenaktiven Mittel, also geladenen Teilchen, überzogen sind, werden die Fluidteilchen zu sammen mit dem oberflächenaktiven Mittel unter der Wir kung der Ladungen, die der aufgeladene Körper besitzt, bewegt, so daß die Verteilung der Teilchenkonzentration innerhalb des magnetischen Fluids nicht gleichmäßig ist.

Wenn daher das elektrisch leitende magnetische Fluid beispielsweise als Abdichtung verwendet wird, wird das Ausmaß der Sättigungsmagnetisierung an den Stellen, an denen die Konzentration der Fluidteilchen gering ist, herabgesetzt, was bis zur Zerstörung der abdichtenden Ölmembranen, auf jeden Fall aber zur Verschlechterung der Abdichtungswirkung führen kann.

(2) Wenn die elektrischen Ladungen auf dem aufgelade nen Körper durch das kationische oberflächenaktive Mittel neutralisiert werden, löst sich das kationische oberflächenaktive Mittel leicht von der Oberfläche der feinen ferromagnetischen Teilchen ab, so daß eine hin reichend gute Dispersion der feinen ferromagnetischen Teilchen nicht mehr erzielt werden kann und die Lebens dauer des magnetischen Fluids verkürzt wird.

(3) Das kationische oberflächenaktive Mittel dient so wohl zur Dispergierung der ferromagnetischen Feinteil chen als auch dazu, ihnen elektrische Leitfähigkeit zu verleihen. Demgemäß ist der Zusatz an oberflächenaktivem Mittel und damit das Ausmaß der Sättigungsmagnetisierung durch die Konzentration an ferromagnetischen Feinteil chen begrenzt, was es schwierig macht, die elektrische Leitfähigkeit zu steuern.

(4) Da kationische oberflächenaktive Mittel von gerin ger Wärmefestigkeit verwendet werden, werden die ober flächenaktiven Mittel im Laufe der Zeit bei höheren Temperaturen zersetzt oder verdampft. Daher wird die elektrische Leitfähigkeit des magnetischen Fluids, die auf dem Zusatz an oberflächenaktivem Mittel beruht, all mählich verringert.

Das antistatische Mittel, das im allgemeinen bisher für synthetische Fasern oder Kunstharze verwendet wurde, umfaßt quartäre Ammoniumsalze, d.h. kationische ober flächenaktive Mittel, sowie tertiäre Amine als nicht ionische oberflächenaktive Mittel, wie beispielsweise N,N-bis(2-hydroxyethyl) aliphatische Amine der allge meinen Formel

worin m und n ganze Zahlen von 1 oder darüber und R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette bedeuten. Jede die ser Verbindungen besitzt jedoch eine geringe Wärmefestig keit, zersetzt sich bei hohen Temperaturen mit der Zeit und führt zur Erniedrigung der antistatischen Funktion.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines elek trisch leitfähigen magnetischen Fluids, das keine inho mogene Dispersion feiner ferromagnetischer Teilchen unter der Wirkung elektrischer Ladungen von aufgeladenen Körpern aufweist, das ferner frei von einer Ablösung eines oberflächenaktiven Mittels von der Oberfläche der ferromagnetischen Feinteilchen ist, das weiter in der Lage ist, gewünschtenfalls die elektrische Leitfähig keit zu steuern, und das schließlich nicht unter der Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit leidet, selbst wenn es bei hoher Temperatur eingesetzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist außerdem die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines derartigen elek trisch leitenden magnetischen Fluids.

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrisch leiten des magnetisches Fluid, enthaltend
ein wenig flüchtiges organisches Lösungsmittel als Träger,
ein oberflächenaktives Mittel mit einer lipophilen Gruppe, das mit dem organischen Lösungsmittel verträglich ist,
feine ferromagnetische Teilchen, die an ihrer Ober fläche mit dem oberflächenaktiven Mittel überzogen und in dem organischen Lösungsmittel dispergiert sind, und
ein tertiäres Amin und eine organische Säure als Mittel zur Herbeiführung der elektrischen Leitfähigkeit.

Als organische Säure ist eine Fettsäure besonders wirkungsvoll. Bevorzugt ist eine Fettsäure der all gemeinen Formel

RCOOH

worin R eine lineare Kohlenwasserstoffkette mit nicht weniger als 12 Kohlenstoffatomen oder eine Kohlenwas serstoffkette, die mindestens eine Seitenkette mit nicht weniger als 12 Kohlenstoffatomen trägt, bedeutet.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfah ren zur Herstellung eines elektrisch leitenden magneti schen Fluids, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
feine ferromagnetische Teilchen mit einem niedrig siedenden organischen Lösungsmittel und einem oberflä chenaktiven Mittel mit einer lipophilen Gruppe, das mit dem organischen Lösungsmittel verträglich ist, unter Ausbildung eines Zwischenmediums versetzt, in dem die feinen ferromagnetischen Teilchen, die an ihrer Ober fläche mit dem oberflächenaktiven Mittel überzogen sind, gleichmäßig verteilt sind,
Feinteilchen von geringer Dispergierbarkeit in dem Zwischenmedium abtrennt und das Zwischenmedium mit einem wenig flüchtigen organischen Lösungsmittel versetzt,
das so erhaltene Gemisch zur Verdampfung des niedrig siedenden organischen Lösungsmittels erhitzt und
das so erhaltene magnetische Fluid mit einem Gemisch aus einem tertiären Amin und einer Fettsäure versetzt.

Ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden magnetischen Fluids ist dadurch gekennzeichnet, daß man
feine ferromagnetische Teilchen mit einem niedrig siedenden organischen Lösungsmittel und einem oberflä chenaktiven Mittel mit einer lipophilen Gruppe, das mit dem organischen Lösungsmittel verträglich ist, versetzt und dadurch das oberflächenaktive Mittel an die Ober fläche der feinen ferromagnetischen Teilchen bindet und danach das niedrig siedende organische Lösungsmittel entfernt und dadurch feine ferromagnetische Teilchen erhält, die an ihrer Oberfläche mit dem oberflächen aktiven Mittel überzogen sind,
die feinen ferromagnetischen Teilchen mit einem wenig flüchtigen organischen Lösungsmittel und einem Gemisch aus einem tertiären Amin und einer Fettsäure vermischt und
Feinteilchen von schlechter Dispergierbarkeit aus dem Gemisch entfernt.

Bei dem elektrisch leitenden magnetischen Fluid gemäß der Erfindung dispergiert das oberflächenaktive Mittel mit der lipophilen Gruppe die feinen ferromagneti schen Teilchen gleichmäßig in dem als Träger verwendeten wenig flüchtigen organischen Lösungsmittel. Außerdem verbessert das getrennt zugesetzte Gemisch aus dem ter tiären Amin und der Fettsäure die elektrische Leit fähigkeit des magnetischen Fluids, so daß ihm antista tische Eigenschaften verliehen werden.

Da das Gemisch, das die elektrische Leitfähigkeit herbeiführt (im folgenden als Leitfähigkeitsmittel be zeichnet), ein Gemisch aus einem tertiären Amin von verhältnismäßig hoher Wärmefestigkeit im Vergleich zu den herkömmlichen antistatischen Mitteln sowie einer Fettsäure mit ebenfalls verhältnismäßig hoher Wärme festigkeit ist, gibt es auch selbst bei Betrieb bei hoher Temperatur keine Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit durch Alterung.

In dem Zustand, in dem das Leitfähigkeitsgemisch in dem Träger gelöst vorliegt, läuft vermutlich ein derartiger Reaktionsmechanismus ab, daß ein Protonen übergang zufolge einer Säure-Base-Reaktion zwischen dem tertiären Amin und der Fettsäure stattfindet, wodurch in dem Träger ein Stromfluß verursacht wird. Demgemäß ist es bevorzugt, Säure und Amin in einem molaren Verhältnis von 1 : 1 zu verwenden. Der Protonenübergang läßt sich wie folgt darstellen:

In dem elektrisch leitenden magnetischen Fluid ge mäß der Erfindung verbessert das Leitfähigkeitmittel lediglich die elektrische Leitfähigkeit des Trägers an sich. Anders als bei dem herkömmlichen Fall, wo das Leitfähigkeitsmittel mit der oberflächenaktiven Wirkung sowohl zum Dispergieren als auch zur Herbeiführung der elektrischen Leitfähigkeit der magnetischen Teilchen ein gesetzt wird, gibt es keine unerwünschte Wirkung der elektrischen Ladungen eines aufgeladenen Körpers auf die Dispersion der feinen ferromagnetischen Teilchen gemäß der Erfindung.

Da außerdem die Menge an zugesetztem Leitfähigkeit mittel unabhängig von der Konzentration der magnetischen Teilchen gesteuert werden kann, ist es möglich, die elektrische Leitfähigkeit des elektrisch leitenden ma gnetischen Fluids in gewissem Ausmaß zu steuern.

Als Träger bzw. Dispersionsmittel für die feinen ferromagnetischen Teilchen können gemäß der Erfindung wenig flüchtige organische Lösungsmittel, wie verschie dene Kohlenwasserstoffe, wie Kerosin oder Mineralöle, synthetische Öle und Ether oder Ester oder Siliconöle verwendet werden, je nach dem Anwendungszweck des ma gnetischen Fluids. Poly-α-olefinöle, Alkylnaphthalin öle, Octadecylphenyletheröl usw. sind für die Anwendung als Abdichtungsmittel bei Magnetplatten bevorzugt.

Als feine ferromagnetische Teilchen können Magnetit colloide, die nach dem bekannten Naßverfahren herge stellt worden sind, verwendet werden. Alternativ können solche Magnetitcolloide verwendet werden, die nach dem sogenannten Naßmahlverfahren, d.h. durch Vermahlen von Magnetitteilchen in Wasser oder einem organischen Lö sungsmittel in einer Kugelmühle erhalten worden sind.

Wenn bei der Anwendung des Naßmahlverfahrens ein organisches Lösungsmittel, wie beispielsweise Hexan, zusätzlich zu Wasser als Mahlflüssigkeit verwendet wird, können ein ferromagnetisches Pulver und ein oberflächen aktives Mittel in einer Menge, wie sie erforderlich ist, um auf der Teilchenoberfläche eine monomolekulare Schicht auszubilden, zusetzt und anschließend in einer Kugelmühle mehrere Stunden lang vermahlen werden.

Außer Magnetit können ferromagnetische Oxide, wie beispielsweise Manganferrit, Kobaltferrit oder zusammen gesetzte Ferrite, die außerdem Zink oder Nickel enthal ten, Bariumferrit usw. oder auch ferromagnetische Me talle, wie beispielsweise Eisen, Kobalt und seltene Erd metalle verwendet werden.

Außerdem können feine ferromagnetische Teilchen, die durch ein Trockenverfahren erhalten worden sind, zu sätzlich zu denen verwendet werden, die durch ein Naß verfahren oder durch ein Naßmahlverfahren erhalten worden sind.

Der Gehalt an feinen ferromagnetischen Teilchen in dem magnetischen Fluid gemäß der Erfindung kann 1 bis 20 Vol.% betragen, wie er bisher angewandt wurde, sowie erforderlichenfalls auch bis etwa 70%. D.h., gemäß der Erfindung kann die Konzentration an feinen ferroma gnetischen Teilchen bis zu einem Wert von 70% gesteuert werden, indem man ein Zwischenmedium einsetzt, in dem die feinen ferromagnetischen Teilchen in einem niedrig siedenden Lösungsmittel dispergiert sind, wie weiter unten beschrieben wird. Dadurch kann ein magnetisches Fluid von äußerst hoher Magnetisierung erzeugt werden.

Als Dispersionsmittel für die feinen ferromagneti schen Teilchen sind gemäß der Erfindung diejenigen be vorzugt, die eine große Affinität zu dem wenig flüch tigen organischen Lösungsmittel, das als Träger fungiert, besitzen. Sie können aus anionischen oberflächenaktiven Mitteln, wie Ölsäure oder deren Salzen, Petroleumsulfon säure oder deren Salzen und synthetischen Sulfonsäuren oder deren Salzen, die Kohlenwasserstoffverbindungen mit polaren Gruppen, wie Carboxylgruppen, Hydroxylgruppen oder Sulfonsäuregruppen sind, ferner aus nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln, wie Polyoxyethylennonyl phenylether, oder aus amphotären oberflächenaktiven Mitteln, wie beispielsweise Alkyldiaminoethylglycin mit sowohl einem kationischen als auch einem anionischen Rest im Molekül, ausgewählt werden.

Die Kombination aus einem tertiären Amin und einer Fettsäure als Leitfähigkeitsmittel gemäß der Erfindung besteht beispielsweise aus Tri-n-octylamin der Formel:

und Isostearinsäure

die im molaren Verhältnis von 1 : 1 miteinander ver mischt sind.

Das verwendbare tertiäre Amin kann drei lineare Ketten von gleicher Kettenlänge aufweisen, wie bei spielsweise das oben erwähnte Tri-n-octylamin; es kann aber auch drei verzweigte Ketten von gleicher Kettenlänge aufweisen, wie beispielsweise das Tri isoamyl-amin der Formel

Außerdem können von den drei Ketten auch nur zwei die gleiche Länge besitzen oder alle drei Ketten unter schiedlich lang sein.

Schließlich können solche tertiären Amine ver wendet werden, die einen oder mehrere Phenylreste auf weisen, wie beispielsweise N,N-Diethyl-m-toluidin der Formel

In jedem dieser Fälle besitzt das tertiäre Amin gemäß der Erfindung ausschließlich lipophile Gruppen und unterscheidet sich deshalb von den herkömmlicher weise als oberflächenaktive Mittel verwendeten tertiären Aminen mit sowohl lipophilen als auch hydrophilen Gruppen, wie oben erwähnt. Die Verwendung eines derar tigen Materials trägt zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit und Wärmefestigkeit bei, ohne daß die Dispergierung der feinen ferromagnetischen Teilchen gehindert wird.

Die Fettsäuren können langkettige Fettsäuren sein, die mindestens eine Verzweigung aufweisen, wie beispiels weise Isostearinsäure, oder es können lineare, lang kettige Fettsäuren sein. Unter ihnen werden verzweigte Fettsäuren bevorzugt, wie im folgenden erläutert wird.

Es wird angenommen, daß die geradkettige Fettsäure leicht zwischen die hydrophoben Ketten in der mono molekularen Schicht des oberflächenaktiven Mittels, die an der Oberfläche der feinen ferromagnetischen Teilchen gebildet wird, eindringen kann, weil sie einen verhältnis mäßig kleinen Moleküldurchmesser besitzt, während bei einer Säure mit Seitenketten dieses Sichdazwischendrängen wegen des größeren Moleküldurchmessers schwierig wird.

Wenn daher eine geradkettige Fettsäure verwendet wird, so erfolgt leicht eine Zweiphasenadsorption, so daß eine unerwünschte Wirkung auf die Dispergierung der Teilchen ausgeübt wird. Wenn andererseits Seitenketten anwesend sind, befinden sie sich gänzlich im Träger und verbessern lediglich die elektrische Leitfähigkeit, ohne die Dispergierung der ferromagnetischen Teilchen zu beeinträchtigen.

Wenn es bei dem Verfahren zur Herstellung des ma gnetischen Fluids gemäß der Erfindung beabsichtigt ist, feine ferromagnetische Teilchen mit geringer Dispergier barkeit wirksam zu entfernen und dadurch ein magnetisches Fluid hoher Stabilität zu erzielen, oder wenn es beab sichtigt ist, die Konzentration der feinen ferromagneti schen Teilchen in dem Träger zu erhöhen und dadurch ein magnetisches Fluid von hoher Magnetisierung zu erzielen, kann man das Herstellungsverfahren für das magnetische Fluid anwenden, das aus JP-OS Sho 58-1 74 495 bekannt ist.

D.h., daß feine ferromagnetische Teilchen und ein oberflächenaktives Mittel zunächst einem niedrigsieden den organischen Lösungsmittel, wie beispielsweise Hexan oder Benzol, zugesetzt werden, um auf diese Weise ein Zwischenmedium zu erhalten, in dem die feinen ferroma gnetischen Teilchen, die an ihrer Oberfläche mit dem oberflächenaktiven Mittel überzogen sind, dispergiert sind. Wenn dabei feine ferromagnetische Teilchen ver wendet werden, die nach einem Naßverfahren erhalten wor den sind, kann das Zwischenmedium hergestellt werden, indem man die erforderliche Menge des oberflächenaktiven Mittels einer wäßrigen Suspension der feinen ferroma gnetischen Teilchen zusetzt, um eine Überzugsschicht aus zubilden, die Teilchen einmal wäscht und sie dann trock net, wonach man feine hydrophobe ferromagnetische Teilchen erhält, denen man anschließend das niedrigsiedende orga nische Lösungsmittel zusetzt.

Danach werden die feinen Teilchen mit nur geringer Dispergierbarkeit im Zwischenmedium durch Zentrifugieren bei 5000 bis 8000 G entfernt. Da die Viskosität des Zwischenmediums, das das niedrigsiedende organische Lö sungsmittel enthält, äußerst gering ist, kann die Abtren nung durch Zentrifugieren wirkungsvoll angewandt werden.

Anschließend werden ein schwer flüchtiges organi sches Lösungsmittel, das als Träger eingesetzt wird, und ein equimolares Gemisch aus dem tertiären Amin und der Fettsäure miteinander vermischt und das Ganze bei nor malem oder vermindertem Druck erhitzt, um das niedrig siedende organische Lösungsmittel abzudestillieren. Alternativ wird das Zwischenmedium erhitzt, um das niedrig siedende organische Lösungsmittel zu verdampfen. Danach werden der Träger und ein equimolares Gemisch aus dem tertiären Amin und der Fettsäure zugesetzt, wobei eine äußerst stabile Dispersion eines elektrisch leitenden magnetischen Fluids erhalten wird.

In diesem Falle ist es auch möglich, die Zugabe des Zwischenmediums zu dem erhaltenen magnetischen Fluid und die anschließende Anwendung von Wärme zu wiederholen, wodurch man ein magnetisches Fluid erhält, in dem die feinen ferromagnetischen Teilchen in äußerst hoher Kon zentration und stabil dispergiert sind.

Es ist nicht immer notwendig, daß das Verfahren zur Herstellung des magnetischen Fluids gemäß der Erfindung über das Zwischenmedium erfolgt. Man kann nämlich auch feine ferromagnetische Teilchen, ein niedrigsiedendes organisches Lösungsmittel und ein oberflächenaktives Mittel miteinander vermischen, um die Oberfläche der Teilchen mit dem oberflächenaktiven Mittel zu überziehen und anschließend danach das niedrigsiedende organische Lösungsmittel durch Erhitzen entfernen. Danach werden ein schwach flüchtiges organisches Lösungsmittel als Träger und ein equimolares Gemisch aus einem tertiären Amin und einer Fettsäure zugesetzt und das Ganze der Abtren nung durch Zentrifugieren unterworfen, um Feinteilchen mit geringer Dispergierbarkeit zu entfernen.

Die erwähnten Verfahrensschritte können je nach Art, Verwendungszweck und erforderliches Betriebsverhalten der Produkte ausgewählt werden.

Weiter kann das das tertiäre Amin und die Fett säure im equimolaren Verhältnis enthaltende Gemisch dem magnetischen Fluid, das durch Verwendung des organi schen Lösungsmittels als Träger hergestellt worden ist, zum Schluß zugesetzt werden.

Das elektrisch leitende magnetische Fluid gemäß der Erfindung besitzt die folgenden vorteilhaften Wir kungen:

Das oberflächenaktive Mittel trägt zur Dispergierung der feinen ferromagnetischen Teilchen in dem Träger bei, während das Gemisch aus tertiärem Amin und organischer Säure ohne oberflächenaktives Mittel dazu dient, dem Träger elektrische Leitfähigkeit zu verleihen. Beim Ab führen von statischen Ladungen von einem aufgeladenen Körper tritt daher nicht wie bisher bei der Verwendung des geladenen oberflächenaktiven Mittels, das zugleich der Dispergierung und der Leitfähigmachung dient, die unerwünschte Erscheinung auf, daß die feinen ferroma gnetischen Teilchen zusammen mit dem geladenen ober flächenaktiven Mittel unter der Wirkung der statischen Ladungen auf dem aufgeladenen Körper bewegt werden. Dem zufolge kann die Dispersion der feinen ferromagnetischen Teilchen stets gleichmäßig gehalten und dadurch eine gute Abdichtung erzielt werden. Da sich außerdem das oberflächenaktive Mittel nicht von den feinen ferroma gnetischen Teilchen ablöst, wird dadurch die Lebens dauer des magnetischen Fluids verbessert.

Da außerdem die Menge an zusetzbarem Leitfähigkeits mittel durch die Konzentration der feinen ferromagneti schen Teilchen nicht begrenzt ist, kann die elektrische Leitfähigkeit gewünschtenfalls gesteuert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, gemäß der als eine der Bestandteile des Leitfähigkeits mittels eine verzweigtkettige Fettsäure verwendet wird, kann das Auftreten einer Zweiphasenadsorption (formation of the two phase adsorption) verhindert werden, wodurch die elektrische Leitfähigkeit verbessert wird, ohne daß die Dispergierung der feinen ferromagnetischen Teilchen behindert wird.

Da schließlich das Leitfähigkeitsmittel aus sehr wärmefesten Komponenten besteht, kann die elektrische Leitfähigkeit selbst bei hohen Temperaturen aufrecht erhalten werden.

Bei dem Verfahren zur Herstellung des elektrisch leitenden magnetischen Fluids gemäß der Erfindung kann außerdem erzielt werden, daß lediglich diejenigen feinen ferromagnetischen Teilchen mit hoher Konzentration in dem Träger gleichmäßig dispergiert werden, die eine ausge zeichnete Dispergierbarkeit besitzen. Es kann somit auf einfache Weise ein elektrisch leitendes magnetisches Fluid erzeugt werden, das eine stabile elektrische Leit fähigkeit aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Bei spielen näher erläutert.

Beispiel 1

6N wäßrige Natronlauge wurde zu einem Liter einer wäßrigen Lösung zugefügt, die je 0,3 mol Eisen(II)- und Eisen(III)-Sulfat enthielt, bis der pH-Wert der Lösung auf über 11 anstieg, wonach die Lösung 30 min bei 60°C gealtert wurde, um eine wäßrige Aufschlämmung eines Magnetitcolloids zu erhalten. Diese wurde bei Raumtempe ratur mit Wasser gewaschen, um Elektrolyte zu entfernen. Es handelt sich dabei um ein Naßverfahren zur Herstellung eines Magnetitcolloids.

Nach Zusatz von 3N Salzsäure zu der erhaltenen Magnetitcolloidlösung unter Einstellung des pH-Wertes auf 3 wurden 30 g synthetisches Natriumsulfonat als oberflächenaktives Mittel zugesetzt und das ganze 30 min bei 60° gerührt, um die Adsorption des oberflächenaktiven Mittels an die Oberfläche der Magnetitteilchen zu bewir ken. Danach wurde das Rühren unterbrochen, wodurch die Magnetitteilchen in der Flüssigkeit koagulierten und sich absetzten. Die überstehende Flüssigkeit wurde ver worfen. Danach wurde unter Zusatz von Wasser weitergerührt, das Rühren erneut unterbrochen und die überstehende Flüs sigkeit erneut verworfen. Nach mehrmaliger Wiederho lung des Waschens mit Wasser zur Entfernung der Elek trolyte in der wäßrigen Lösung wurde filtriert, entwäs sert und getrocknet, und man erhielt feine pulvrige Magnetitteilchen, die an ihrer Oberfläche mit dem ober flächenaktiven Mittel überzogen waren.

Danach wurde Hexan als niedrig siedendes Lösungs mittel zu dem Magnetitpulver zugesetzt und das Ganze hinreichend geschüttelt, so daß man ein Zwischenmedium erhielt, in dem Magnetitteilchen in Hexan dispergiert waren. Das Zwischenmedium wurde in eine Zentrifuge ver bracht und unter 8000 G 30 min lang zentrifugiert, wo durch verhältnismäßig große Teilchen von schlechter Dis pergierbarkeit in den dispergierten Magnetitteilchen entfernt wurden. Danach wurde die überstehende Flüssig keit, in der nur die feinen Magnetitteilchen disper giert waren, in einen Umlaufverdampfer eingetragen und das niedrig siedende Lösungsmittel durch Erhitzen auf 90°C verdampft, so daß man feine lipophile Magnetit teilchen erhielt.

5 g der feinen Magnetitteilchen wurden gesammelt und nach erneuter Dispergierung in Hexan mit 4 g Octa decyldiphenylether als Trägerflüssigkeit versetzt. Das Ganze wurde in einen Umlaufverdampfer überführt und das niedrigsiedende Lösungsmittel Hexan durch Verdampfen bei 90°C entfernt. Man erhielt eine Dispersion von Magnetit in dem Träger. Die Dispersion wurde 30 min unter 8000 G zentrifugiert. Nicht dispergierte Feststoffe wurden da bei entfernt, und man erhielt ein äußerst stabiles magnetisches Fluid.

Danach wurden 3,0 g des magnetischen Fluids, das den Octadecyldiphenylether als Träger enthielt, mit 0,9 g eines equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und Tri-n-octylamin versetzt, wonach außerdem Hexan zugege ben wurde, um das Ganze gleichmäßig zu lösen. Die Lö sung wurde in einen Umlaufverdampfer überführt und das niedrig siedende Lösungsmittel Hexan bei 90°C verdampft. Man erhielt eine Dispersion von Magnetit und dem equi molaren Gemisch aus Isostearinsäure und Tri-n-octylamin in dem Träger und damit ein äußerst stabiles magnetisches Fluid.

Wenn das magnetische Fluid zu einer ringförmigen Dichtung von 7 mm Innendurchmesser, 7,4 mm Außendurch messer und 0,7 mm Dicke angeordnet und der elektrische Widerstand zwischen den Oberflächen am Innen- und am Außenumfang gemessen wurde, betrug dieser 2,70 Megaohm. Wurde dieser Wert in den Durchgangswiderstand (volumic resistance) R unter Anwendung der Gleichung R=3,85 r, worin r der elektrische Widerstand, wie oben gemessen, ist, umgerechnet, so ergab sich ein Wert R=10,40 Mega ohm · cm und damit eine hinreichende antistatische Funktion.

Beispiel 2

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde ein magneti sches Fluid unter Verwendung von Octadecyldiphenylether als Träger hergestellt.

Nach Zugabe von 0,9 g eines equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und Tri-n-hexylamin zu 3,0 g des magnetischen Fluids wurde außerdem Hexan zugesetzt, um eine gleichmäßige Lösung herzustellen. Das flüssige Gemisch wurde in einen Umlaufverdampfer überführt und das niedrig siedende Lösungsmittel Hexan durch Ver dampfen bei 90°C entfernt. Man erhielt eine Dispersion des Magnetits und des equimolaren Gemisches aus Iso stearinsäure und Tri-n-hexylamin in dem Träger und damit ein äußerst stabiles magnetisches Fluid.

Der elektrische Widerstand r für das magnetische Fluid wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, gemessen und zu r=2,40 Megaohm ermittelt. Der Durchgangswiderstand R ergab sich damit zu 9,24 Megaohm · cm. Somit wurde ebenfalls eine hinreichende antistatische Funktion er mittelt.

Beispiel 3

Gemäß der Vorschrift von Beispiel 1 wurde ein magnetisches Fluid unter Verwendung von Octadecyldi phenylether als Träger hergestellt.

3,0 g des magnetischen Fluids wurden mit 0,9 g eines equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und Triisoamylamin sowie mit Hexan versetzt, um eine gleichmäßige Lösung herzustellen. Das flüssige Gemisch wurde in einen Umlaufverdampfer überführt und das niedrig siedende Lösungsmittel Hexan durch Verdampfen bei 90°C entfernt. Man erhielt eine Dispersion des Magnetits und des equimolaren Gemisches aus Isostearin säure und Triisoamylamin in dem Träger und damit ein äußerst stabiles magnetisches Fluid.

Der elektrische Widerstand des magnetischen Fluids wurde in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, zu r=3,00 Megaohm und der Durchgangswiderstand R zu 11,55 Megaohm · cm ermittelt. Damit wurde eine hinrei chende antistatische Wirkung festgestellt.

Beispiel 4

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde ein magnetisches Fluid unter Verwendung von Octadecyldi phenylether als Träger hergestellt.

3,0 g des magnetischen Fluids wurden mit 0,9 g eines equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und N,N-Diethyl-m-toluidin sowie mit Hexan versetzt, wo durch eine gleichmäßige Lösung hergestellt wurde. Das flüssige Gemisch wurde in einen Umlaufverdampfer über führt und das niedrig siedende Lösungsmittel Hexan durch Verdampfen bei 90°C entfernt. Man erhielt eine Dispersion des Magnetits und des equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und N,N-Diethyl-m-toluidin in dem Träger und damit ein äußerst stabiles magnetisches Fluid.

Der elektrische Widerstand für das magnetische Fluid wurde in der gleichen Weise, wie oben beschrie ben, zu r=9,70 Megaohm und der Durchgangswiderstand R zu 37,35 Megaohm · cm ermittelt. Damit wurde eine hinreichende antistatische Wirkung festgestellt.

Beispiel 5

In der gleichen Weise, wie in Beispiel 1 beschrie ben, wurde ein magnetisches Fluid unter Verwendung von Octadecyldiphenylether als Träger hergestellt.

3,0 g des magnetischen Fluids wurden mit 0,9 g eines equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und Tri-n-butylamin sowie mit Hexan versetzt, um eine gleichförmige Lösung herzustellen. Das flüssige Gemisch wurde in einen Umlaufverdampfer überführt und das niedrig siedende Lösungsmittel Hexan durch Verdampfen bei 90°C entfernt. Man erhielt eine Dispersion des Magnetits und des equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und Tri-n-butylamin in dem Träger und damit ein äußerst stabiles magnetisches Fluid.

Der elektrische Widerstand r wurde in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, zu 2,5 Megaohm und der Durchgangswiderstand R zu 9,63 Megaohm · cm ermittelt. Es wurde danach eine hinreichende antistatische Wirkung festgestellt.

Beispiel 6

3,0 g des magnetischen Fluids wurden mit 0,9 g eines equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und Tri-n-pentylamin sowie mit Hexan versetzt, um eine gleichmäßige Lösung herzustellen. Das flüssige Gemisch wurde in einen Umlaufverdampfer überführt und das niedrig siedende Lösungsmittel Hexan durch Verdampfen bei 90°C entfernt. Man erhielt eine Dispersion des Magnetits und des equimolaren Gemisches aus Isostearin säure und Tri-n-pentylamin in dem Träger und damit ein äußerst stabiles magnetisches Fluid.

Der elektrische Widerstand des magnetischen Fluids wurde in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, zu r=2,50 Megaohm und der Durchgangswiderstand R zu 9,63 Megaohm · cm ermittelt; damit wurde eine hinrei chende antistatische Wirkung festgestellt.

Beispiel 7

3,0 g des magnetischen Fluids wurden mit 0,9 g eines equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und Triethylamin sowie mit Hexan versetzt, um eine gleich mäßige Lösung herzustellen. Das flüssige Gemisch wurde in einen Umlaufverdampfer überführt und das niedrig siedende Lösungsmittel Hexan durch Verdampfen bei 90°C entfernt. Man erhielt eine Dispersion des Magnetits und des equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und Triethylamin in dem Träger und damit ein äußerst sta biles magnetisches Fluid.

Der elektrische Widerstand des magnetischen Fluids wurde in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, zu r=5,80 Megaohm und der Durchgangswiderstand R zu 22,33 Megaohm · cm ermittelt, damit wurde eine hinrei chende antistatische Wirkung festgestellt.

Beispiel 8

3,0 g des magnetischen Fluids wurden mit 0,9 g eines equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und Tri-n-octylamin sowie mit Hexan versetzt, um eine gleich mäßige Lösung herzustellen. Das flüssige Gemisch wurde in einen Umlaufverdampfer überführt und das niedrig siedende Lösungsmittel Hexan durch Verdampfen bei 90°C entfernt. Man erhielt eine Dispersion des Magnetits und des equimolaren Gemisches aus Isostearinsäure und Tri-n-octylamin in dem Träger und damit ein äußerst stabiles magnetisches Fluid.

Der elektrische Widerstand des magnetischen Fluids wurde in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, zu r=3,00 Megaohm und der Durchgangswiderstand R zu 11,55 Megaohm · cm ermittelt; damit wurde eine hinrei chende antistatische Wirkung festgestellt.

In der folgenden Tabelle I sind die gemäß den Beispielen 1 bis 8 verwendeten tertiären Amine und aliphatischen Carbonsäuren sowie die Werte für den elektrischen Widerstand r der entsprechenden magneti schen Fluide zusammengefaßt.

Tabelle I

Claims

1. Elektrisch leitendes magnetisches Fluid, enthaltend:
ein wenig flüchtiges organisches Lösungsmittel als Träger,
ein oberflächenaktives Mittel mit einer lipophilen Gruppe, das mit dem organischen Lösungsmittel verträglich ist,
feine ferromagnetische Teilchen, die an ihrer Ober fläche mit dem oberflächenaktiven Mittel überzogen und in dem wenig flüchtigen organischen Lösungsmittel dis pergiert sind, und
ein tertiäres Amin und eine organische Säure als Mittel zur Erzeugung elektrischer Leitfähigkeit.

2. Magnetisches Fluid gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Säure eine Fettsäure ist.

3. Magnetisches Fluid gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäure eine Säure der allgemeinen Formel RCOOHist, worin R ein gerad- oder verzweigtkettiger Kohlen wasserstoffrest mit 12 oder mehr Kohlenstoffatomen ist.

4. Magnetisches Fluid gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erzeugung elektrischer Leitfähigkeit aus einem equimolaren Gemisch eines tertiären Amins und der Fettsäure besteht.

5. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden magnetischen Fluids, dadurch gekennzeichnet, daß man
feine ferromagnetische Teilchen mit einem niedrig siedenden organischen Lösungsmittel und einem oberflä chenaktiven Mittel mit einer lipophilen Gruppe, das mit dem organischen Lösungsmittel verträglich ist, versetzt und die feinen ferromagnetischen Teilchen mit dem ober flächenaktiven Mittel überzieht und auf diese Weise ein Zwischenmedium erhält, in dem feine ferromagnetische Teilchen, die an ihrer Oberfläche mit dem oberflächen aktiven Mittel überzogen sind, in dem niedrig siedenden organischen Lösungsmittel gleichmäßig verteilt sind,
Feinteilchen von schlechter Dispergierbarkeit in dem Zwischenmedium abtrennt und danach das Zwischenmedium mit einem wenig flüchtigen organischen Lösungsmittel unter Ausbildung eines Gemisches versetzt,
das Gemisch unter Verdampfung des niedrig siedenden organischen Lösungsmittels und Erzielung eines magneti schen Fluids erhitzt und
das magnetische Fluid mit einem Gemisch aus einem tertiären Amin und einer organischen Säure versetzt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Säure eine Fettsäure verwendet.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fettsäure eine solche der allgemeinen Formel RCOOHverwendet, worin R einen gerad- oder verzweigtkettigen Kohlenwasserstoffrest mit 12 oder mehr Kohlenstoffatomen bedeutet.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein equimolares Gemisch aus tertiärem Amin und Fettsäure verwendet.

9. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden magnetischen Fluids, dadurch gekennzeichnet, daß man
feine ferromagnetische Teilchen mit einem niedrig siedenden organischen Lösungsmittel und einem oberflä chenaktiven Mittel mit einer lipophilen Gruppe, das mit dem organischen Lösungsmittel verträglich ist, versetzt, um das oberflächenaktive Mittel an die Oberfläche der feinen ferromagnetischen Teilchen zu binden, und danach das niedrig siedende organische Lösungsmittel entfernt und feine ferromagnetische Teilchen, die an ihrer Ober fläche mit dem oberflächenaktiven Mittel überzogen sind, erhält,
die feinen ferromagnetischen Teilchen mit einem wenig flüchtigen organischen Lösungsmittel und einem Gemisch aus einem tertiären Amin und einer organischen Säure vermischt und
feine Teilchen von geringer Dispergierbarkeit aus dem Gemisch entfernt.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Säure eine Fettsäure verwendet.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fettsäure eine solche der Formel RCOOHverwendet, worin R einen gerad- oder verzweigtkettigen Kohlenwasserstoffrest mit 12 oder mehr Kohlenstoffatomen bedeutet.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das tertiäre Amin und die organische Säure in equimolaren Mengen einsetzt.