JP2002075724A - Method of manufacturing magnetic fluid - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性流体の製造法
に関する。更に詳しくは、高温条件下での安定性にすぐ
れた磁性流体の製造法に関する。[0001] The present invention relates to a method for producing a magnetic fluid. More specifically, the present invention relates to a method for producing a magnetic fluid having excellent stability under high temperature conditions.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、マグネタイトによって代表さ
れるフェライト類微粒子に不飽和高級脂肪酸を吸着させ
て表面を被覆した後、これを油中に分散せしめた磁性流
体の調製方法が知られている(特公昭53-17118号公報な
ど)。このような方法で得られた磁性流体は、残存する
塩、水分、外部からの微量の水分の混入などにより、長
期間の使用で劣化し、ゲル化するという問題を生ずる。
近年、磁性流体も幅広く用いられるようになってきてお
り、高温条件下で使用される場合も多い。そのため、こ
のような高温環境下においても、すぐれた安定性を示す
磁性流体の開発が望まれている。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a method for preparing a magnetic fluid in which an unsaturated higher fatty acid is adsorbed on fine particles of ferrite represented by magnetite to coat the surface thereof, and the resultant is dispersed in oil (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-157556). JP-B-53-17118, etc.). The magnetic fluid obtained by such a method has a problem that it deteriorates and gels over a long period of use due to the remaining salt, water, mixing of a small amount of water from the outside, and the like.
In recent years, magnetic fluids have also been widely used, and are often used under high temperature conditions. Therefore, development of a magnetic fluid exhibiting excellent stability even under such a high temperature environment is desired.
【0003】このような観点に立った磁性流体の調製方
法が、特開平8-113794号公報に開示されている。この方
法では、マグネタイトやMn-Znフェライト等の磁性微粒
子を高級脂肪酸で被覆し、油系溶媒に分散せしめて磁性
流体を得ているが、このときスルホン酸系界面活性剤あ
るいは動物系ワックスを混合させることにより、磁性流
体の高温、高湿条件下での長期間安定性の向上を図って
いる。A method for preparing a magnetic fluid from such a viewpoint is disclosed in JP-A-8-113794. In this method, magnetic particles such as magnetite and Mn-Zn ferrite are coated with higher fatty acids and dispersed in an oil-based solvent to obtain a magnetic fluid.At this time, a sulfonic acid-based surfactant or animal wax is mixed. By doing so, the long-term stability of the magnetic fluid under high temperature and high humidity conditions is improved.
【0004】ところで、高温度条件下での使用を考慮し
た場合、当然のことながら使用する油系溶媒や添加され
る界面活性剤自体の蒸発性も問題となる。蒸発し易い溶
媒を使用すると、長期間の使用により磁性流体中の微粒
子濃度が高くなり、その結果流動性が失われることにな
る。また、蒸発し易い界面活性剤を使用した場合には、
微粒子の分散性の低下を招き易いことは容易に想像され
る。By the way, when the use under high temperature conditions is taken into consideration, it is natural that the oil solvent used and the volatility of the added surfactant itself also become a problem. When a solvent that evaporates easily is used, the concentration of fine particles in the magnetic fluid increases over a long period of use, resulting in loss of fluidity. Also, when using a surfactant that evaporates easily,
It is easily imagined that the dispersibility of the fine particles tends to decrease.
【0005】このような点から、高分子量の溶媒や界面
活性剤を使用することが不可欠であるが、スルホン酸系
の界面活性剤R(SO3)nM[M:金属原子、n:1〜2]として、高
分子量のもの、例えばR鎖の炭素数が20以上のものは市
販品として入手可能であるが、それは一般に鉱油等の油
類で希釈されて市販されているのが普通である。つま
り、市販で入手可能な高分子量のスルホン酸系界面活性
剤を用いて磁性流体を調製した場合には、鉱油等の混入
が避けられず、蒸発性の原因を形成することになる。[0005] From such a point, it is indispensable to use a high molecular weight solvent or a surfactant, but a sulfonic acid-based surfactant R (SO 3 ) nM [M: metal atom, n: 1 to As 2], those having a high molecular weight, for example, those having 20 or more carbon atoms in the R chain are available as commercial products, but they are generally commercially available after being diluted with an oil such as mineral oil. . That is, when a magnetic fluid is prepared using a commercially available high molecular weight sulfonic acid-based surfactant, mixing of mineral oil or the like is inevitable, which causes evaporation.
【0006】また、高分子量油の代表である高級アルキ
ルナフタレンに磁性微粒子を分散させるためには、スル
ホン酸系界面活性剤の分子量が約350以上であることが
必要であり、一般によく使用されているR鎖の炭素数が1
2であるドデシルベンゼンスルホン酸(MW:326)またはそ
のナトリウム塩(MW:348)の場合、高級アルキルナフタレ
ン油中への磁性微粒子の分散が達成できないという問題
がある。In order to disperse magnetic fine particles in higher alkylnaphthalene, which is a representative of high molecular weight oils, the molecular weight of the sulfonic acid-based surfactant needs to be about 350 or more, which is commonly used. R chain has 1 carbon
In the case of 2, dodecylbenzenesulfonic acid (MW: 326) or its sodium salt (MW: 348), there is a problem that dispersion of magnetic fine particles in higher alkyl naphthalene oil cannot be achieved.
【0007】その高級アルキルナフタレンについても、
この高分子量油の20℃での蒸気圧は1×10-5Pa以下であ
り、他の炭化水素系油と比較して低蒸発性にすぐれてお
り、また分子量も350以上であることから、磁性微粒子
を良好に分散させるための種々の提案がなされている。The higher alkyl naphthalene is also
Since the vapor pressure of this high molecular weight oil at 20 ° C. is 1 × 10 −5 Pa or less, it is superior in low evaporability as compared with other hydrocarbon-based oils, and has a molecular weight of 350 or more. Various proposals have been made for favorably dispersing magnetic fine particles.
【0008】例えば、HLBが9.5以下の非イオン性界面活
性剤を使用して磁性流体を調製する方法(特開昭56-1528
80号公報)が提案されているが、この方法で用いられる
非イオン性界面活性剤はポリオキシエチレン鎖を有する
ため水分の混入を招き易く、高温での長期間安定性に欠
けるものと考えられる。同様に、前記特開平8-113794号
公報記載の方法でも、分散助剤としてポリオキシエチレ
ン鎖を有するアルキルリン酸の添加が有効であるとされ
ており、この場合にも水分の混入を招き易い結果とな
る。更に、特開昭58-89802号公報には、2種類の高級脂
肪酸を吸着させた磁性微粒子を用いて磁性流体を調製す
ることが記載されているが、その一種類として不飽和高
級脂肪酸を使用しているため、高温条件下での安定性に
欠ける懸念がある。For example, a method of preparing a magnetic fluid using a nonionic surfactant having an HLB of 9.5 or less (Japanese Patent Laid-Open No. 56-1528)
No. 80) has been proposed, but the nonionic surfactant used in this method is liable to be mixed with water because it has a polyoxyethylene chain, and is considered to lack long-term stability at high temperatures. . Similarly, in the method described in JP-A-8-113794, the addition of an alkyl phosphoric acid having a polyoxyethylene chain as a dispersing aid is considered to be effective, and in this case, water is likely to be mixed. Results. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-89802 describes that a magnetic fluid is prepared using magnetic fine particles to which two types of higher fatty acids are adsorbed, and an unsaturated higher fatty acid is used as one of the types. Therefore, there is a concern that stability under high temperature conditions is lacking.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、磁性
微粒子を油溶性スルホン酸系界面活性剤を用いて低蒸気
圧基油中に分散せしめるに際し、高温条件下での安定性
にすぐれた磁性流体を製造する方法を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to disperse magnetic fine particles in a low-vapor-pressure base oil using an oil-soluble sulfonic acid-based surfactant and to have excellent stability under high-temperature conditions. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magnetic fluid.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
表面被覆率が約20〜70%の不飽和高級脂肪酸または約25
〜55%の飽和高級脂肪酸で被覆された磁性微粒子の有機
溶媒分散液に油溶性界面活性剤を添加し、超音波を用い
て吸着させ、吸着物を回収した後、低蒸気圧基油中に分
散させて磁性流体を製造することによって達成される。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is as follows.
Unsaturated higher fatty acids having a surface coverage of about 20 to 70% or about 25
An oil-soluble surfactant is added to an organic solvent dispersion of magnetic fine particles coated with ~ 55% of a saturated higher fatty acid, the mixture is adsorbed using ultrasonic waves, and the adsorbed material is recovered. This is achieved by producing a magnetic fluid by dispersion.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】磁性微粒子としては、一般にフェ
ライト類微粒子が用いられる。フェライト類微粒子とし
ては、任意の方法によって製造されたものが用いられる
ものの、純度、粒径の制御、そして何よりも生産性の点
において有利である共沈法によって製造された粒径約50
〜300Å、好ましくは約70〜120Åのマグネタイト、Mn-Z
nフェライト等が一般に用いられ、その水性分散液に水
溶性高級脂肪酸塩水溶液を添加することにより、そこに
水溶性高級脂肪酸塩を吸着させる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Ferrite fine particles are generally used as magnetic fine particles. As the ferrite fine particles, those manufactured by an arbitrary method are used, but the purity, the control of the particle size, and above all, the particle size of about 50 manufactured by the coprecipitation method which is advantageous in terms of productivity.
~ 300Å, preferably about 70-120Å magnetite, Mn-Z
n Ferrite or the like is generally used, and by adding an aqueous solution of a water-soluble higher fatty acid salt to an aqueous dispersion thereof, the water-soluble higher fatty acid salt is adsorbed thereon.
【0012】水溶性高級脂肪酸塩としては、炭素数が10
以上の不飽和または飽和の高級脂肪酸、例えばオレイン
酸、エルカ酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン
酸、ステアリン酸、ベヘン酸等のナトリウム塩、カリウ
ム塩またはアンモニウム塩等が用いられる。フェライト
類微粒子の水性分散液へこれらの水溶性高級脂肪酸塩水
溶液を添加した後、攪拌条件下に室温乃至約90℃の温度
で約0.5〜2時間程度吸着処理した後ロ別して、高級脂肪
酸塩被覆フェライト類微粒子を形成させる。The water-soluble higher fatty acid salt has a carbon number of 10
The above unsaturated or saturated higher fatty acids, for example, sodium, potassium or ammonium salts such as oleic acid, erucic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid and behenic acid are used. After adding these water-soluble higher fatty acid salt aqueous solution to the aqueous dispersion of ferrite fine particles, the mixture is subjected to an adsorption treatment at room temperature to about 90 ° C. for about 0.5 to 2 hours under stirring conditions, and then separated by filtration to coat the higher fatty acid salt. Form ferrite fine particles.
【0013】高級脂肪酸塩を吸着させた磁性微粒子は、
疎水性表面を有するため、有機溶媒中への分散が可能と
なる。有機溶媒としては、例えばn-ヘキサン、n-オクタ
ン、イソオクタン、n-デカン、n-ドデカン、n-ヘキサデ
カン等の脂肪族炭化水素、トルエン、キシレン、ドデシ
ルベンゼン等の芳香族炭化水素、クロロホルム、四塩化
炭素、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、テトラ
ヒドロフラン等のエーテルなどが用いられる。The magnetic fine particles having the higher fatty acid salt adsorbed thereon are:
Because it has a hydrophobic surface, it can be dispersed in an organic solvent. Examples of the organic solvent include aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-octane, isooctane, n-decane, n-dodecane, and n-hexadecane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and dodecylbenzene; chloroform; Halogenated hydrocarbons such as carbon chloride and chlorobenzene, and ethers such as tetrahydrofuran are used.
【0014】水溶液中で調製した磁性微粒子は、親水性
が高いため有機溶媒中への分散ができず、凝集してしま
うが、水溶性の界面活性剤を吸着させることにより、微
粒子は疎水性となって上記例示した如き各種溶媒中へ分
散させることができるようになり、油溶性の界面活性剤
で処理することが可能となる。The magnetic fine particles prepared in an aqueous solution have high hydrophilicity and cannot be dispersed in an organic solvent and aggregate. However, by adsorbing a water-soluble surfactant, the fine particles become hydrophobic. Then, it can be dispersed in various solvents as exemplified above, and can be treated with an oil-soluble surfactant.
【0015】ところで、油溶性界面活性剤を有機溶媒中
で水溶性界面活性剤被覆磁性微粒子と処理する場合、既
に存在している水溶性界面活性剤の吸着層中に侵入して
磁性微粒子表面に到達しないと、油溶性界面活性剤が磁
性微粒子表面に有効に吸着されないことになる。しかる
に、磁性流体の高温下での安定性を向上させると考えら
れる油溶性スルホン酸系界面活性剤(Ca塩、Ba塩)は2鎖
型であり、特に約700以上という高分子量のものは大き
な構造を有することから、水溶性界面活性剤の吸着層中
への侵入がし難く、そのため磁性微粒子への吸着量を増
大させることは非常に困難である。In the case where the oil-soluble surfactant is treated with the water-soluble surfactant-coated magnetic fine particles in an organic solvent, the oil-soluble surfactant penetrates into the existing water-soluble surfactant adsorbing layer and adheres to the surface of the magnetic fine particles. Otherwise, the oil-soluble surfactant will not be effectively adsorbed on the surface of the magnetic fine particles. However, oil-soluble sulfonic acid-based surfactants (Ca salts, Ba salts), which are thought to improve the stability of magnetic fluids at high temperatures, are of two-chain type, especially those with a high molecular weight of about 700 or more. Due to the structure, it is difficult for the water-soluble surfactant to penetrate into the adsorption layer, and it is very difficult to increase the amount of adsorption to the magnetic fine particles.
【0016】本発明では、高級脂肪酸塩による吸着層の
密度を比較的疎な状態とし、かつ超音波処理を施すこと
によって、大きな構造を有する油溶性スルホン酸系界面
活性剤の2価金属塩であっても、それを有効に磁性微粒
子上に吸着させることを可能としている。According to the present invention, a divalent metal salt of an oil-soluble sulfonic acid-based surfactant having a large structure is obtained by reducing the density of the adsorption layer formed by the higher fatty acid salt to a relatively low density state and performing ultrasonic treatment. Even if there is, it is possible to effectively adsorb it on the magnetic fine particles.
【0017】2鎖型高分子量油溶性スルホン酸系界面活
性剤の吸着量を高くするには、磁性微粒子上の脂肪酸塩
の吸着量を低くする必要があること上述の如くであり、
このときの吸着量は低い程良いが、磁性微粒子の表面を
疎水性にして有機溶媒中に分散させるためには、ある程
度の吸着量を必要とする。また、脂肪酸塩の吸着量が高
い場合には、2鎖型高分子量スルホン酸系界面活性剤の
吸着部位が少なくなる。As described above, in order to increase the adsorption amount of the two-chain high molecular weight oil-soluble sulfonic acid surfactant, it is necessary to reduce the adsorption amount of the fatty acid salt on the magnetic fine particles.
At this time, the lower the amount of adsorption, the better, but a certain amount of adsorption is required to make the surface of the magnetic fine particles hydrophobic and disperse them in an organic solvent. When the amount of fatty acid salt adsorbed is high, the number of sites of adsorption of the two-chain high molecular weight sulfonic acid-based surfactant is reduced.
【0018】代表的な不飽和高級脂肪酸塩であるオレイ
ン酸ナトリウムまたは飽和高級脂肪酸塩であるステアリ
ン酸ナトリウムを例に説明すると、これを用いて9nmの
一次粒径を有するFe3O4微粒子へ吸着させた場合、有機
溶媒へ分散可能な最低の吸着量は、それぞれ表面被覆率
で約20〜25%または約25〜30%である。これ以下では、有
機溶媒への分散性が悪化して分散しない粒子の割合が高
くなり、収率の悪化が著しくなる。ただし、収率が低い
だけで、良好な磁性流体が全く得られないという訳では
ない。また、吸着量を高くすると、有機溶媒中への分散
性は非常に良好となるものの、2鎖型高分子量油溶性ス
ルホン酸系界面活性剤の吸着量を高くすることはでき
ず、磁性流体は形成させ得るものの、高温条件下での安
定性に欠けるようになるので、この安定性を確保するた
めには、オレイン酸ナトリウムまたはステアリン酸ナト
リウムの吸着量(表面被覆率)がそれぞれ約70%以下また
は約55%以下でなければならない。不飽和高級脂肪酸塩
の方が表面被覆率の上限を大きくとることができるの
は、アルキル鎖が二重結合部で屈曲していることから、
脂肪酸同志が比較的疎な吸着状態をとることができるた
めと考えられる。A typical unsaturated higher fatty acid salt, sodium oleate, or a saturated higher fatty acid salt, sodium stearate, will be described as an example. Using this, it is adsorbed on Fe 3 O 4 fine particles having a primary particle diameter of 9 nm. In this case, the minimum adsorbable amount that can be dispersed in the organic solvent is about 20 to 25% or about 25 to 30%, respectively, in terms of surface coverage. Below this, the dispersibility in the organic solvent deteriorates, the proportion of particles that do not disperse increases, and the yield deteriorates significantly. However, only a low yield does not mean that a good magnetic fluid cannot be obtained at all. Also, when the amount of adsorption is increased, the dispersibility in the organic solvent becomes very good, but the amount of adsorption of the two-chain high molecular weight oil-soluble sulfonic acid-based surfactant cannot be increased, and the magnetic fluid cannot be used. Although it can be formed, it lacks stability under high temperature conditions.To ensure this stability, the adsorption amount (surface coverage) of sodium oleate or sodium stearate is about 70% or less, respectively. Or less than about 55%. Unsaturated higher fatty acid salts can take a larger upper limit of the surface coverage because the alkyl chain is bent at the double bond,
It is considered that the fatty acids can take a relatively sparse adsorption state.
【0019】ここで、表面被覆率は、次のような方法で
容易に算出することができる。すなわち、オレイン酸ナ
トリウムまたはステアリン酸ナトリウムが吸着している
磁性微粒子を分析し、吸着している有機成分量から磁性
微粒子1個当りの吸着個数Nを算出する。磁性微粒子1個
の表面積Sは、TEM等から観測した磁性微粒子の平均一次
粒径dから、 S=πd2(nm2) として算出される。また、オレイン酸ナトリウムまたは
ステアリン酸ナトリウムの有効断面積はそれぞれ0.3nm2
または0.2nm2であることが分っているので、表面被覆率
Aは、 A=N×0.3/S または A=N×0.2/S となる。Here, the surface coverage can be easily calculated by the following method. That is, the magnetic fine particles on which sodium oleate or sodium stearate is adsorbed are analyzed, and the number N of adsorbed magnetic particles per magnetic fine particle is calculated from the amount of the adsorbed organic component. The surface area S of one magnetic fine particle is calculated as S = πd 2 (nm 2 ) from the average primary particle diameter d of the magnetic fine particles observed by a TEM or the like. The effective area of sodium oleate or sodium stearate is 0.3 nm 2
Or so it has been found to be 0.2 nm 2, surface coverage
A is A = N × 0.3 / S or A = N × 0.2 / S.
【0020】表面被覆率が約20〜70%、好ましくは約35
〜70%(不飽和高級脂肪酸の場合)または約25〜55%、好ま
しくは約35〜55%(飽和高級脂肪酸の場合)の高級脂肪酸
被覆磁性微粒子を調製するには、種々の方法をとること
ができる。前記したように、共沈法で調製した磁性微粒
子に対して高級脂肪酸塩水溶液を添加して吸着させる
が、その際添加する量を種々変化させることにより、所
望の吸着量とすることが可能である。また、最初に100%
あるいはそれ以上の表面被覆率を有する高級脂肪酸被覆
磁性微粒子を調製した後、有機溶媒で洗浄することによ
り、余剰あるいは吸着力の弱い脂肪酸塩を洗い落して脱
離させることができるので、所望の表面被覆率になる迄
洗浄をくり返してもよい。The surface coverage is about 20-70%, preferably about 35
Various methods may be used to prepare ~ 70% (for unsaturated higher fatty acids) or about 25-55%, preferably about 35-55% (for saturated higher fatty acids) higher fatty acid-coated magnetic microparticles. Can be. As described above, the higher fatty acid salt aqueous solution is added to and adsorbed to the magnetic fine particles prepared by the coprecipitation method. At this time, it is possible to obtain a desired amount of adsorption by changing the amount of addition. is there. Also, first 100%
Alternatively, after preparing higher fatty acid-coated magnetic fine particles having a surface coverage higher than that, by washing with an organic solvent, surplus or weakly adsorbed fatty acid salts can be washed off and desorbed, so that a desired surface can be obtained. Washing may be repeated until the coverage is reached.
【0021】次いで、このような表面被覆率の高級脂肪
酸被覆フェライト類微粒子に油溶性スルホン酸系界面活
性剤を超音波を用いて吸着処理することが行われる。こ
のときの油溶性スルホン酸系界面活性剤の添加量は、磁
性微粒子に対して重量で約0.1〜10倍量、好ましくは約
0.5〜5倍量である。超音波処理は、超音波ホモジナイ
ザ、超音波バス等を用い、約0.5〜10時間程度行われ
る。このとき、加熱攪拌やボールミル等の粉砕処理を実
施したり、併用したりすることもできる。Next, an oil-soluble sulfonic acid-based surfactant is subjected to an adsorption treatment on the ferrite particles coated with a higher fatty acid having such a surface coverage by using ultrasonic waves. The addition amount of the oil-soluble sulfonic acid-based surfactant at this time is about 0.1 to 10 times the weight of the magnetic fine particles, and preferably about 0.1 to 10 times.
0.5 to 5 times the amount. The ultrasonic treatment is performed for about 0.5 to 10 hours using an ultrasonic homogenizer, an ultrasonic bath or the like. At this time, pulverization treatment such as heating and stirring or a ball mill can be performed or used together.
【0022】超音波処理した後、ロ別、遠心分離、デカ
ンテーションなどの方法により、吸着物の回収が行われ
る。この回収処理によって、上記有機溶媒と共に市販油
溶性スルホン酸系界面活性剤中に含まれる希釈油の除去
も同時に行われる。残渣は、熱変性物や不純物を除去す
るために、アセトン、メタノール、アセトン-トルエン
混合溶媒等による洗浄が行われる。After the ultrasonic treatment, the adsorbed material is collected by a method such as filtration, centrifugation, decantation and the like. By this recovery treatment, the diluent oil contained in the commercially available oil-soluble sulfonic acid-based surfactant together with the organic solvent is also removed. The residue is washed with acetone, methanol, a mixed solvent of acetone-toluene or the like in order to remove heat denatured substances and impurities.
【0023】洗浄操作を1〜5回程度行った後、好ましく
は一旦トルエン、n-デカン等の低沸点炭化水素類(沸点2
00℃以下)に分散させ、遠心分離法、磁場沈降法、磁場
沈降法-デカンテーション法、ロ別法等によって沈殿物
を除去し、そこに低蒸気圧基油を加え分散処理した後、
低沸点炭化水素類を留去することにより、磁性流体が調
製される。After the washing operation is performed about 1 to 5 times, preferably, low boiling hydrocarbons such as toluene and n-decane (boiling point of 2
(Less than 00 ° C), centrifugal separation method, magnetic sedimentation method, magnetic sedimentation method-decantation method, removing the precipitate by a separate separation method, and then subjected to dispersion treatment by adding a low vapor pressure base oil there,
A magnetic fluid is prepared by distilling off low-boiling hydrocarbons.
【0024】基油としては、トルエンによって代表され
る芳香族炭化水素等も用いられるが、一般には低蒸気圧
基油が用いられる。低蒸気圧基油としては、25℃におい
て0.1mmHg以下、好ましくは0.01mmHg以下の蒸気圧を有
する液体、例えば天然油であるホワイトオイル(流動パ
ラフィン)、鉱油、スピンドル油など、あるいは合成油
である高級アルキルベンゼン、高級アルキルナフタレ
ン、ポリブテン(分子量約300〜2000)など、また酸化防
止剤、耐摩耗剤、油性剤、清浄分散剤などのいわゆる潤
滑添加剤を含んだ潤滑油等が用いられる。As the base oil, an aromatic hydrocarbon represented by toluene or the like is used, but a low vapor pressure base oil is generally used. As the low vapor pressure base oil, a liquid having a vapor pressure of 0.1 mmHg or less at 25 ° C., preferably 0.01 mmHg or less, for example, a natural oil such as white oil (liquid paraffin), mineral oil, spindle oil, or a synthetic oil Lubricating oils containing so-called lubricating additives such as higher alkylbenzenes, higher alkylnaphthalenes, polybutenes (molecular weight: about 300 to 2,000), and antioxidants, antiwear agents, oil agents, detergent dispersants and the like are used.
【0025】[0025]
【発明の効果】本発明方法により、高温条件下でも安定
な磁性流体を製造することができ、得られた磁性流体は
油溶性スルホン酸系界面活性剤を用いていながら鉱油等
を含まず、また水分を混入し難い界面活性剤でもあるこ
とから、長期間にわたる安定性をも確保している。According to the method of the present invention, a magnetic fluid which is stable even under high temperature conditions can be produced. The obtained magnetic fluid does not contain mineral oil while using an oil-soluble sulfonic acid-based surfactant. Since it is a surfactant that hardly mixes moisture, it also ensures long-term stability.
【0026】[0026]
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。Next, the present invention will be described with reference to examples.
【0027】実施例1 FeCl2・4H2O 8.95gおよびFeCl3・6H2O 24.33gを溶解さ
せた水溶液500mlに、4.5N水酸化ナトリウム水溶液100ml
を添加し、Fe3O4微粒子を調製した。この水性分散液
に、オレイン酸ナトリウム13.7gを溶解させた水溶液600
mlを加え、攪拌しながら80℃で1時間吸着処理した後ロ
別した。Example 1 A 4.5N aqueous solution of sodium hydroxide was added to 500 ml of an aqueous solution in which 8.95 g of FeCl 2 .4H 2 O and 24.33 g of FeCl 3 .6H 2 O were dissolved.
Was added to prepare Fe 3 O 4 fine particles. In this aqueous dispersion, an aqueous solution 600 dissolved 13.7 g of sodium oleate
Then, the mixture was adsorbed at 80 ° C. for 1 hour with stirring, and separated by filtration.
【0028】このようにして得られたオレイン酸被覆Fe
3O4微粒子を、トルエン500ml中に分散させた後、これに
アセトンを加えて微粒子を凝集させ、上澄みをデカンテ
ーションによって廃棄する操作をくり返し、表面被覆率
67%のオレイン酸ナトリウム被覆微粒子のトルエン分散
液200ml(Fe3O4微粒子の含有量8g)を得た。The oleic acid-coated Fe thus obtained
After dispersing 3 O 4 fine particles in 500 ml of toluene, acetone was added thereto to aggregate the fine particles, and the operation of discarding the supernatant by decantation was repeated.
A 200% toluene dispersion of 67% sodium oleate-coated fine particles (content of Fe 3 O 4 fine particles: 8 g) was obtained.
【0029】これに、油溶性スルホン酸系界面活性剤
(スルホールCa45)20gを加え、超音波ホモジナイザ(Bran
son社製Sonifier450D)にセットし、35Wの出力で2時間吸
着処理した後、ロ別した。次いで、アセトン-トルエン
(容積比3:1)混合溶媒で数回洗浄した後、一旦トルエン
中に分散させ、遠心分離(5000G、30分間)して、沈殿物
を除去した。そこに、高級アルキルナフタレン(拡散ポ
ンプ油S)8gを加え分散処理した後、トルエンを留去する
ことにより、磁性流体を得た。In addition, an oil-soluble sulfonic acid surfactant
(Sulhole Ca45) 20 g was added, and an ultrasonic homogenizer (Bran
It was set on a Sonifier 450D manufactured by Son Co., Ltd., and subjected to adsorption treatment at a power of 35 W for 2 hours, and then filtered. Then acetone-toluene
After washing with a mixed solvent several times (volume ratio: 3: 1), the precipitate was once dispersed in toluene and centrifuged (5000 G, 30 minutes) to remove a precipitate. Thereto, 8 g of higher alkyl naphthalene (diffusion pump oil S) was added and dispersed, and then toluene was distilled off to obtain a magnetic fluid.
【0030】実施例2 実施例1において、表面被覆率27%のオレイン酸ナトリウ
ム被覆微粒子のトルエン分散液が同量用いられ、また油
溶性スルホン酸系界面活性剤としてBa塩である松村石油
製品スルホールBa30Nが同量用いられた。Example 2 In Example 1, the same amount of a toluene dispersion of sodium oleate-coated fine particles having a surface coverage of 27% was used in the same amount. Ba30N was used in the same amount.
【0031】実施例3 実施例1において、表面被覆率52%のエルカ酸ナトリウム
被覆微粒子のトルエン分散液が同量用いられた。Example 3 In Example 1, the same amount of a toluene dispersion of sodium erucate-coated fine particles having a surface coverage of 52% was used.
【0032】比較例1 実施例1において、表面被覆率79%のオレイン酸ナトリウ
ム被覆微粒子のトルエン分散液が同量用いられた。Comparative Example 1 In Example 1, the same amount of a toluene dispersion of sodium oleate-coated fine particles having a surface coverage of 79% was used.
【0033】比較例2 実施例1において、表面被覆率76%のエルカ酸ナトリウム
被覆微粒子のトルエン分散液が同量用いられた。Comparative Example 2 In Example 1, the same amount of a toluene dispersion of sodium erucate-coated fine particles having a surface coverage of 76% was used.
【0034】比較例3 実施例1において、表面被覆率18%のオレイン酸ナトリウ
ム被覆微粒子がトルエン中にけん濁している状態の分散
液が同量用いられたが、遠心分離によって殆んどの微粒
子が沈降してしまい、飽和磁化を高めることができなか
った(飽和磁化30G)。Comparative Example 3 In Example 1, the same amount of a dispersion in which sodium oleate-coated fine particles having a surface coverage of 18% were suspended in toluene was used in the same amount. It settled and the saturation magnetization could not be increased (saturation magnetization 30G).
【0035】以上の実施例1〜3および比較例1〜2で得ら
れた磁性流体について、飽和磁化を300Gに統一して粘度
(25℃)を測定すると共に、耐熱性の評価(150℃のオーブ
ン中に磁性流体を保持し、ゲル化する迄の時間が300時
間以上を◎、100〜300時間を〇、100時間以内を×とす
る)を行った。With respect to the magnetic fluids obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the saturation magnetization was unified to 300 G and the viscosity was
(25 ° C) and heat resistance evaluation (holding the magnetic fluid in an oven at 150 ° C, the time until gelation is 300 hours or more ◎, 100-300 hours △, 100 hours or less X).
【0036】得られた結果は、次の表1に示される。 表1 例 粘度(mPa・S) 耐熱性 実施例1 400 ◎ 〃 2 600 ◎ 〃 3 800 ◎ 比較例1 800 〇 〃 2 350 ×The results obtained are shown in Table 1 below. Table 1 Example viscosity (mPa · S) heat resistance Example 1 400 ◎ 〃 2 600 ◎ 〃 3 800 ◎ Comparative Example 1 800 〇 〃 2 350 ×
【0037】実施例4 FeCl2・4H2O 8.95gおよびFeCl3・6H2O 24.33gを溶解さ
せた水溶液500mlに、4.5N水酸化ナトリウム水溶液100ml
を添加し、Fe3O4微粒子を調製した。この水性分散液
に、ステアリン酸ナトリウム13.7gを溶解させた水溶液6
00mlを加え、攪拌しながら80℃で1時間吸着処理した後
ロ別した。Example 4 100 ml of a 4.5N sodium hydroxide aqueous solution was added to 500 ml of an aqueous solution in which 8.95 g of FeCl 2 .4H 2 O and 24.33 g of FeCl 3 .6H 2 O were dissolved.
Was added to prepare Fe 3 O 4 fine particles. An aqueous solution in which 13.7 g of sodium stearate was dissolved in this aqueous dispersion 6
Then, the mixture was adsorbed at 80 ° C. for 1 hour with stirring, and then separated by filtration.
【0038】このようにして得られたステアリン酸被覆
Fe3O4微粒子を、クロロホルム500ml中に分散させた後、
これにアセトンを加えて微粒子を凝集させ、上澄みをデ
カンテーションによって廃棄する操作をくり返し、表面
被覆率52%のステアリン酸ナトリウム被覆微粒子のクロ
ロホルム分散液200ml(Fe3O4微粒子の含有量8g)を得た。The stearic acid coating thus obtained
After dispersing Fe 3 O 4 fine particles in 500 ml of chloroform,
Acetone was added thereto to aggregate the fine particles, and the operation of discarding the supernatant by decantation was repeated.A 200% chloroform dispersion of sodium stearate-coated fine particles having a surface coverage of 52% (content of Fe 3 O 4 fine particles: 8 g) was obtained. Obtained.
【0039】これに、油溶性スルホン酸系界面活性剤
(スルホールCa45)20gを加え、超音波ホモジナイザ(Soni
fier450D)にセットし、35Wの出力で2時間吸着処理した
後、ロ別した。次いで、アセトン-トルエン(容積比3:1)
混合溶媒で数回洗浄した後、一旦トルエン中に分散さ
せ、遠心分離(5000G、30分間)して、沈殿物を除去し
た。そこに、高級アルキルナフタレン(拡散ポンプ油S)8
gを加え分散処理した後、トルエンを留去することによ
り、磁性流体を得た。In addition, an oil-soluble sulfonic acid-based surfactant
(Sulhole Ca45) 20 g was added and an ultrasonic homogenizer (Soni
fier450D), and subjected to adsorption treatment at a power of 35W for 2 hours, and then separated. Next, acetone-toluene (volume ratio 3: 1)
After washing several times with a mixed solvent, the precipitate was once dispersed in toluene and centrifuged (5000 G, 30 minutes) to remove a precipitate. There, higher alkyl naphthalene (diffusion pump oil S) 8
After adding and dispersing g, toluene was distilled off to obtain a magnetic fluid.
【0040】実施例5 実施例4において、表面被覆率29%のステアリン酸ナトリ
ウム被覆微粒子のトルエン分散液が同量用いられ、また
油溶性スルホン酸系界面活性剤としてBa塩である松村石
油製品スルホールBa30Nが同量用いられた。Example 5 In Example 4, the same amount of a toluene dispersion of sodium stearate-coated fine particles having a surface coverage of 29% was used in the same amount, and Matsumura Petroleum Product Sulfol, a Ba salt, was used as an oil-soluble sulfonic acid-based surfactant. Ba30N was used in the same amount.
【0041】実施例6 実施例4において、表面被覆率40%のラウリン酸ナトリウ
ム被覆微粒子のトルエン分散液が同量用いられた。Example 6 In Example 4, the same amount of a toluene dispersion of sodium laurate-coated fine particles having a surface coverage of 40% was used.
【0042】比較例4 実施例4において、表面被覆率60%のステアリン酸ナトリ
ウム被覆微粒子のトルエン分散液が同量用いられた。Comparative Example 4 In Example 4, the same amount of a toluene dispersion of sodium stearate-coated fine particles having a surface coverage of 60% was used.
【0043】比較例5 実施例4において、表面被覆率76%のラウリン酸ナトリウ
ム被覆微粒子のトルエン分散液が同量用いられた。Comparative Example 5 In Example 4, the same amount of a toluene dispersion of sodium laurate-coated fine particles having a surface coverage of 76% was used.
【0044】比較例6 実施例4において、表面被覆率18%のステアリン酸ナトリ
ウム被覆微粒子がトルエン中にけん濁している状態の分
散液が同量用いられたが、遠心分離によって殆んどの微
粒子が沈降してしまい、飽和磁化を高めることができな
かった(飽和磁化20G)。Comparative Example 6 In Example 4, the same amount of a dispersion in which sodium stearate-coated fine particles having a surface coverage of 18% were suspended in toluene was used in the same amount. It settled and the saturation magnetization could not be increased (saturation magnetization 20G).
【0045】以上の実施例4〜6および比較例4〜5で得ら
れた磁性流体について、飽和磁化を300Gに統一して粘度
(25℃)を測定すると共に、耐熱性の評価(150℃のオーブ
ン中に磁性流体を保持し、ゲル化する迄の時間が300時
間以上を◎、100〜300時間を〇、100時間以内を×とす
る)を行った。For the magnetic fluids obtained in Examples 4 to 6 and Comparative Examples 4 to 5, the saturation magnetization was unified to 300 G and the viscosity was unified.
(25 ° C) and heat resistance evaluation (holding the magnetic fluid in an oven at 150 ° C, the time until gelation is 300 hours or more ◎, 100-300 hours △, 100 hours or less X).
【0046】得られた結果は、次の表2に示される。 表2 例 粘度(mPa・S) 耐熱性 実施例4 450 ◎ 〃 5 600 ◎ 〃 6 400 ◎ 比較例4 900 〇 〃 5 450 ×The results obtained are shown in Table 2 below. Table 2 Example Viscosity (mPa · S) Heat resistance Example 4 450 ◎ 〃 5 600 ◎ 〃 6 400 ◎ Comparative example 4 900 〃 450 5 450 ×
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C10M 129/40 C10M 129/40 135/10 135/10 169/04 169/04 // C10N 10:02 C10N 10:02 10:04 10:04 10:14 10:14 10:16 10:16 20:00 20:00 Z 20:06 20:06 Z 30:08 30:08 40:14 40:14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C10M 129/40 C10M 129/40 135/10 135/10 169/04 169/04 // C10N 10:02 C10N 10:02 10:04 10:04 10:14 10:14 10:16 10:16 20:00 20:00 Z 20:06 20:06 Z 30:08 30:08 40:14 40:14
Claims (4)
肪酸被覆磁性微粒子の有機溶媒分散液に油溶性スルホン
酸系界面活性剤を添加し、超音波を用いて吸着させ、吸
着物を回収した後、低蒸気圧基油中に分散させることを
特徴とする磁性流体の製造法。An oil-soluble sulfonic acid-based surfactant is added to an organic solvent dispersion of unsaturated higher fatty acid-coated magnetic fine particles having a surface coverage of about 20 to 70%, and the mixture is adsorbed using ultrasonic waves. Recovering and dispersing in a low vapor pressure base oil.
酸被覆磁性微粒子の有機溶媒分散液に油溶性スルホン酸
系界面活性剤を添加し、超音波を用いて吸着させ、吸着
物を回収した後、低蒸気圧基油中に分散させることを特
徴とする磁性流体の製造法。2. An oil-soluble sulfonic acid-based surfactant is added to an organic solvent dispersion of magnetic particles coated with a saturated higher fatty acid having a surface coverage of about 25 to 55%, and the mixture is adsorbed using ultrasonic waves. A method for producing a magnetic fluid, comprising recovering and dispersing in a low vapor pressure base oil.
属塩である請求項1または2記載の磁性流体の製造法。3. The method for producing a magnetic fluid according to claim 1, wherein the oil-soluble sulfonic acid-based surfactant is a divalent metal salt.
沸点炭化水素溶媒中に分散させて沈殿物を除去し、低蒸
気圧基油中への分散後に低沸点炭化水素溶媒を留去する
請求項1または2記載の磁性流体の製造法。4. Prior to dispersion in a low-vapor-pressure base oil, the precipitate is removed by dispersing in a low-boiling-point hydrocarbon solvent, and after the dispersion in the low-vapor-pressure base oil, the low-boiling hydrocarbon solvent is removed. 3. The method for producing a magnetic fluid according to claim 1, wherein the magnetic fluid is distilled off.
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CN103531323A (en) * | 2013-11-04 | 2014-01-22 | 西南大学 | Preparation method for magnetic liquid without surfactants |
WO2016109322A1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-07-07 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Lubricating oil compositions containing encapsulated microscale particles |
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CN103531323A (en) * | 2013-11-04 | 2014-01-22 | 西南大学 | Preparation method for magnetic liquid without surfactants |
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US10000717B2 (en) | 2014-12-30 | 2018-06-19 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Lubricating oil compositions containing encapsulated microscale particles |
US10066184B2 (en) | 2014-12-30 | 2018-09-04 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Lubricating oil compositions containing encapsulated microscale particles |
JP2018532279A (en) * | 2015-08-28 | 2018-11-01 | 湖南博海新材料股▲ふん▼有限公司Hunan Bohai New Materials Co.,Ltd | Nanomagnetic rheological fluid and manufacturing equipment and method thereof |
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