JP2505842B2 - Electrorheological fluid composition - Google Patents

Electrorheological fluid composition

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JP2505842B2
JP2505842B2 JP71888A JP71888A JP2505842B2 JP 2505842 B2 JP2505842 B2 JP 2505842B2 JP 71888 A JP71888 A JP 71888A JP 71888 A JP71888 A JP 71888A JP 2505842 B2 JP2505842 B2 JP 2505842B2
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meth
acrylate
polymer
electrorheological fluid
fluid composition
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博也 小林
佳延 浅子
忠生 下村
禎則 佐野
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Nippon Shokubai Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M171/00Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
    • C10M171/001Electrorheological fluids; smart fluids

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  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電気粘性流体組成物に関するものである。更
に詳しくは、電場変化を加えることによつて大きいせん
断応力を発生し、かつ発生したせん断応力の経時安定性
に優れた電気粘性流体組成物に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrorheological fluid composition. More specifically, the present invention relates to an electrorheological fluid composition that generates a large shear stress by applying an electric field change and is excellent in stability of the generated shear stress with time.

(従来の技術) 電気粘性流体とは、例えば絶縁性の分散媒中に固体粒
子を分散−懸濁して得られる流体であつて、そのレオロ
ジー的あるいは流れ性質が電場変化を加えることにより
粘塑性型の性質に変わる流体であり、一般に外部電界を
印加した時に粘度が著しく上昇し大きいせん断応力を誘
起する、いわゆるウインズロー効果を示す流体として知
られている。このウインズロー効果は応答性が速いとい
う特徴を有するため、電気粘性流体はクラツチ、ダンパ
ー、ブレーキ、シヨツクアブソーバー、アクチユエータ
ー等への応用が試みられている。
(Prior Art) An electrorheological fluid is, for example, a fluid obtained by dispersing and suspending solid particles in an insulating dispersion medium, and its rheological or flow property is a viscoplastic type due to an electric field change. It is known as a fluid that exhibits a so-called Winslow effect in which the viscosity significantly increases when an external electric field is applied and a large shear stress is induced when an external electric field is applied. Since the Winslow effect has a characteristic of quick response, the electrorheological fluid has been attempted to be applied to a clutch, a damper, a brake, a shock absorber, an actuator and the like.

従来、電気粘性流体としては、シリコン油、塩化ジフ
エニル、トランス油等の絶縁油中に、セルロース、でん
粉、大豆カゼイン、ポリスチレン系イオン交換樹脂、ポ
リアクリル酸塩架橋体等の固体粒子を分散させたものが
知られている。しかしながら、これらの電気粘性流体
は、誘起されるせん断応力が小さく、その経時安定性に
も乏しいという問題点があつた。
Conventionally, as an electrorheological fluid, solid particles such as cellulose, starch, soybean casein, polystyrene-based ion exchange resin, and polyacrylate crosslinked body are dispersed in insulating oil such as silicone oil, diphenyl chloride, trans oil, etc. Things are known. However, these electrorheological fluids have problems that the induced shear stress is small and their stability with time is poor.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記問題点を解決するものである。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention solves the above problems.

したがつて、本発明の目的は、電場変化を加えること
によつて大きいせん断応力を発生し、かつ長期間にわつ
てそれを維持するという経時安定性にも誘れた電気粘性
流体組成物を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an electrorheological fluid composition that generates a large shear stress by applying an electric field change, and has stability over time that it is maintained over a long period of time. To provide.

(課題を解決するための手段および作用) 本発明は、 一般式 (ただし、R1、R3およびR4はそれぞれ独立に水素または
炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、
R2は炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレ
ン基、Xは−NH−または−O−を示す。) で表わされるアミノ基含有不飽和単量体および/または
その塩(I)20〜100重量%ならびにその他の重合性単
量体(II)0〜80重量%からなる単量体成分を重合して
得られる重合体および/またはその架橋物を絶縁性分散
媒中に分散させてなる電気粘性流体組成物に関するもの
である。
(Means and Actions for Solving the Problems) (However, R 1 , R 3 and R 4 are each independently hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
R 2 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and X represents —NH— or —O—. ) Amino group-containing unsaturated monomer and / or salt thereof (I) of 20 to 100% by weight and other polymerizable monomer (II) of 0 to 80% by weight are polymerized. The present invention relates to an electrorheological fluid composition obtained by dispersing the polymer obtained and / or a crosslinked product thereof in an insulating dispersion medium.

本発明で用いられるアミノ基含有不飽和単量体は、前
記一般式で表わされるものであり、例えば2−アミノエ
チル(メタ)アクリレート、2−アミノエチル(メタ)
アクリルアミド、2−〔メチルアミノ〕エチル(メタ)
アクリレート、2−〔エチルアミノ〕エチル(メタ)ア
クリレート、2−〔N,N−ジメチルアミノ〕エチル(メ
タ)アクリレート、2−〔N,N−ジメチルアミノ〕エチ
ル(メタ)アクリルアミド、2−〔N,N−ジエチルアミ
ノ〕エチル(メタ)アクリレート、2−〔N,N−ジエチ
ルアミノ〕エチル(メタ)アクリルアミド、3−〔N,N
−ジエチルアミノ〕プロピル(メタ)アクリレート、3
−〔N,N−ジエチルアミノ〕プロピル(メタ)アクリル
アミド、3−〔N,N−ジプロピルアミノ〕プロピル(メ
タ)アクリレート、3−〔N,N−ジプロピルアミノ〕プ
ロピル(メタ)アクリルアミド、3−〔N,N−ジメチル
アミノ〕プロピル(メタ)アクリレート、3−〔N,N−
ジメチル〕プロピル(メタ)アクリルアミド、3−〔N,
N−ジメチルアミノ〕ブチル(メタ)アクリレート、3
−〔N,N−ジメチルアミノ)ブチル(メタ)アクリルア
ミド等を挙げることができ、これらの中から1種または
2種以上を用いることができる。
The amino group-containing unsaturated monomer used in the present invention is represented by the above general formula, for example, 2-aminoethyl (meth) acrylate and 2-aminoethyl (meth).
Acrylamide, 2- [methylamino] ethyl (meth)
Acrylate, 2- [ethylamino] ethyl (meth) acrylate, 2- [N, N-dimethylamino] ethyl (meth) acrylate, 2- [N, N-dimethylamino] ethyl (meth) acrylamide, 2- [N , N-diethylamino] ethyl (meth) acrylate, 2- [N, N-diethylamino] ethyl (meth) acrylamide, 3- [N, N
-Diethylamino] propyl (meth) acrylate, 3
-[N, N-diethylamino] propyl (meth) acrylamide, 3- [N, N-dipropylamino] propyl (meth) acrylate, 3- [N, N-dipropylamino] propyl (meth) acrylamide, 3- [N, N-dimethylamino] propyl (meth) acrylate, 3- [N, N-
Dimethyl] propyl (meth) acrylamide, 3- [N,
N-dimethylamino] butyl (meth) acrylate, 3
-[N, N-dimethylamino) butyl (meth) acrylamide and the like can be mentioned, and one or more of these can be used.

本発明で用いられるアミノ基含有不飽和単量体の塩と
しては、例えば前記一般式で表わされるアミノ基含有不
飽和単量体の塩酸塩、硫酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、
フツ素酸塩、硝酸塩、シアン酸塩、チオシアン酸塩、リ
ン酸塩、ホウ酸塩、炭酸塩、亜硫酸塩、次亜塩素酸塩、
過塩素酸塩等の無機酸の塩;アミノ基含有不飽和単量体
の酢酸塩、ギ酸塩、プロピオン酸塩、安息香酸塩等の有
機カルボン酸の塩;アミノ基含有不飽和単量体のp−ト
ルエンスルホン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、メタンス
ルホン酸塩、エタンスルホン酸塩、イセチオン酸塩、ド
デシルベンゼンスルホン酸塩等の有機スルホン酸の塩;
前記一般式で表わされるアミノ基含有不飽和単量体とハ
ロゲン化メチル、ハロゲン化エチル、ハロゲン化フエニ
ル、ジメチル硫酸等の4級化剤とを反応させて得られ
る、2−〔(メタ)アクリロイルオキシ〕エチルトリメ
チルアンモニウム・クロライド、2−〔(メタ)アクリ
ロイルオキシ〕エチルトリメチルアンモニウム・ブロマ
イド、2−〔(メタ)アクリロイルオキシ〕エチルトリ
メチルアンモニウム・ヨーダイド、2−〔(メタ)アク
リロイルオキシ〕エチルジメチルフエニルアンモニウム
・クロライド、2−〔(メタ)アクリロイルオキシ〕エ
チルトリメチルのメチル硫酸塩等の4級アンモニウム塩
が挙げられ、これらの中から1種または2種以上を用い
ることができる。
Examples of the salt of the amino group-containing unsaturated monomer used in the present invention include hydrochloride, sulfate, bromate, and iodate of the amino group-containing unsaturated monomer represented by the above general formula.
Fluorate, nitrate, cyanate, thiocyanate, phosphate, borate, carbonate, sulfite, hypochlorite,
Inorganic acid salts such as perchlorates; Acetates of amino group-containing unsaturated monomers, organic carboxylic acid salts such as formates, propionates, benzoates, etc. of amino group-containing unsaturated monomers Organic sulfonic acid salts such as p-toluenesulfonate, benzenesulfonate, methanesulfonate, ethanesulfonate, isethionate and dodecylbenzenesulfonate;
2-[(meth) acryloyl obtained by reacting an amino group-containing unsaturated monomer represented by the above general formula with a quaternizing agent such as methyl halide, ethyl halide, phenyl halide and dimethyl sulfate. Oxy] ethyltrimethylammonium chloride, 2-[(meth) acryloyloxy] ethyltrimethylammonium bromide, 2-[(meth) acryloyloxy] ethyltrimethylammonium iodide, 2-[(meth) acryloyloxy] ethyldimethylfume Examples thereof include quaternary ammonium salts such as methyl sulfate of enylammonium chloride and 2-[(meth) acryloyloxy] ethyltrimethyl, and one or more of these can be used.

本発明に用いられる重合体を得る際の原料である単量
体成分は、アミノ基含有不飽和単量体および/またはそ
の塩(I)を20重量%以上含んでいることが必要であ
る。アミノ基含有不飽和単量体および/またはその塩
(I)の使用量が単量体成分中20重量%未満では、最終
的に得られる電気粘性流体組成物に電場変化を加えても
十分なせん断応力を得ることができず、また経時安定性
にも劣つたものとなる。
The monomer component, which is a raw material when obtaining the polymer used in the present invention, needs to contain 20% by weight or more of the amino group-containing unsaturated monomer and / or its salt (I). When the amount of the amino group-containing unsaturated monomer and / or its salt (I) used is less than 20% by weight in the monomer component, it is sufficient to change the electric field in the finally obtained electrorheological fluid composition. Shear stress cannot be obtained, and the stability over time becomes poor.

本発明で使用することができるその他の重合性単量体
(II)としては、特に制限はないが、例えばアクリル
酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン
酸、フマル酸、シトラコン酸、2−アクリルアミド−2
−メチルプロパンスルホン酸、2−スルホエチル(メ
タ)アクリレート、3−スルホプロピル(メタ)アクリ
レート、1−スルホプロパン−2−イル(メタ)アクリ
レート、2−スルホプロピル(メタ)アクリレート、1
−スルホブタン−2−イル(メタ)アクリレート、2−
スルホブチル(メタ)アクリレート、3−スルホブタン
−2−イル(メタ)アクリレート、スチレンスルホン
酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニルス
ルホン酸等の不飽和カルボン酸や不飽和スルホン酸なら
びにそれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、そ
の他の金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩、ピリジ
ニウム塩もしくはグアニジウム塩等の解離基含有不飽和
単量体;(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニ
トリル、酢酸ビニル等の水溶性不飽和単量体;ヒドロキ
シエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル
(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ
(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ
(メタ)アクリレート、ポリブチレングリコールモノ
(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコー
ルモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレン
グリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリブ
チレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシ
ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エ
トキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレ
ート、エトキシポリブチレングリコールモノ(メタ)ア
クリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリプ
ロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フエノ
キシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレー
ト、ベンジルオキシポリエチレングリコールモノ(メ
タ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチ
ル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート
等の(メタ)アクリル酸エステル;スチレン、塩化ビニ
ル、ブタジエン、イソプレン、エチレン、プロピレン等
の疎水性不飽和単量体などを挙げることができ、これら
の1種または2種以上を用いることができる。
Other polymerizable monomers (II) that can be used in the present invention are not particularly limited, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, and 2 -Acrylamide-2
-Methylpropanesulfonic acid, 2-sulfoethyl (meth) acrylate, 3-sulfopropyl (meth) acrylate, 1-sulfopropan-2-yl (meth) acrylate, 2-sulfopropyl (meth) acrylate, 1
-Sulfobutan-2-yl (meth) acrylate, 2-
Unsaturated carboxylic acids and unsaturated sulfonic acids such as sulfobutyl (meth) acrylate, 3-sulfobutan-2-yl (meth) acrylate, styrene sulfonic acid, allyl sulfonic acid, methallyl sulfonic acid, vinyl sulfonic acid and their alkali metals Dissociative group-containing unsaturated monomers such as salts, alkaline earth metal salts, other metal salts, ammonium salts, organic amine salts, pyridinium salts or guanidinium salts; (meth) acrylamide, (meth) acrylonitrile, vinyl acetate, etc. Water-soluble unsaturated monomer; hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, polybutylene glycol mono (meth) acrylate, Xy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, methoxy polypropylene glycol mono (meth) acrylate, methoxy polybutylene glycol mono (meth) acrylate, ethoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, ethoxy polypropylene glycol mono (meth) acrylate, ethoxy polybutylene glycol Mono (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol / polypropylene glycol mono (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, benzyloxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate (Meth) acrylic acid ester such as butyl (meth) acrylate; styrene, salt Vinyl, butadiene, isoprene, ethylene, etc. hydrophobic unsaturated monomers such as propylene may be mentioned, may be used alone or two or more thereof.

本発明では、これらの単量体成分を重合して得られる
重合体だけでなく、それらの重合体の架橋物も有効に用
いることができる。この重合体の架橋物を得るには、例
えば架橋剤を予め前記単量体成分中に混合しておいてか
ら重合するか、重合体に架橋剤を反応させるかすればよ
い。これらの架橋剤としては、例えばジビニルベンゼ
ン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエ
チレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレ
ングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリ
コールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコー
ルジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパント
リ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ
(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メ
タ)アクリレート、N,N−メチレンビスアクリルアミ
ド、イソシアヌル酸トリアリル、トリメチロールプロパ
ンジアリルエーテル等の1分子中にエチレン系不飽和基
を2個以上有する化合物;エチレングリコール、ジエチ
レングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレ
ングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレ
ングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミン、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコー
ル、ペンタエリスリトール、ソルビツト、ソルビタン、
グルコース、マンニツト、マンニタン、シヨ糖、ブドウ
糖等の多価アルコール;エチレングリコールジグリシジ
ルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ポリエ
チレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレング
リコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコ
ールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジ
グリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシ
ジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエ
ーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテ
ル、グリセリントリグリシジルエーテル等のポリエポキ
シ化合物等が挙げられ、これらの1種または2種以上を
用いることができる。架橋剤として多価アルコールを用
いる場合には150℃〜250℃で、ポリエポキシ化合物を用
いる場合は50℃〜250℃で重合後熱処理することが好ま
しい。架橋剤の使用は、得られる電気粘性流体組成物の
経時安定性を向上させるので好ましい。
In the present invention, not only polymers obtained by polymerizing these monomer components, but also cross-linked products of these polymers can be effectively used. To obtain a cross-linked product of this polymer, for example, a cross-linking agent may be mixed in the monomer component in advance and then polymerized, or the polymer may be reacted with the cross-linking agent. Examples of these crosslinking agents include divinylbenzene, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate. , Trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, N, N-methylenebisacrylamide, triallyl isocyanurate, trimethylolpropane diallyl ether, etc. Compounds having two or more unsaturated groups; ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, poly Glycerin, propylene glycol, diethanolamine, triethanolamine, polypropylene glycol, polyvinyl alcohol, pentaerythritol, Sorubitsuto, sorbitan,
Polyhydric alcohols such as glucose, mannitol, mannitol, sucrose, glucose; ethylene glycol diglycidyl ether, glycerin diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether Examples thereof include polyepoxy compounds such as ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, trimethylolpropane diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, and glycerin triglycidyl ether. One or more of them are used. be able to. When a polyhydric alcohol is used as a cross-linking agent, it is preferable to carry out heat treatment after polymerization at 150 ° C. to 250 ° C., and when using a polyepoxy compound at 50 ° C. to 250 ° C. The use of a cross-linking agent is preferable because it improves the stability over time of the resulting electrorheological fluid composition.

本発明に用いられる重合体および/またはその架橋物
を得るための重合方法は、従来から知られているいかな
る方法でも良く、例えばラジカル重合触媒を用いる方法
や放射線・電子線・紫外線等を照射する方法が挙げられ
る。ラジカル重合触媒としては、過酸化水素、ベンゾイ
ルパーオキサイド、キユメンハイドロパーオキサイド等
の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合
物、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩
等のラジカル発生剤やこれらと亜硫酸水素ナトリウム、
L−アスコルビン酸、第一鉄塩等の還元剤との組み合わ
せによるレドツクス系開始剤が用いられる。重合系溶媒
としては、例えば水、メタノール、エタノール、アセト
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘ
キサン、シクロヘキサン、キシレン、トルエン、ベンゼ
ン等やこれらの混合物を使用することができる。重合時
の温度は用いる触媒の種類により異なるが、比較的低温
の方が重合体の分子量が大きくなり好ましい。しかし、
重合が完結するためには20℃以上100℃以下の範囲内で
あることが好ましい。
The polymerization method for obtaining the polymer and / or its cross-linked product used in the present invention may be any conventionally known method, for example, a method using a radical polymerization catalyst or irradiation with radiation, electron beams, ultraviolet rays or the like. There is a method. As the radical polymerization catalyst, peroxides such as hydrogen peroxide, benzoyl peroxide, quinene hydroperoxide, azo compounds such as azobisisobutyronitrile, and radicals such as persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate Generator or these and sodium bisulfite,
A redox initiator is used in combination with a reducing agent such as L-ascorbic acid and ferrous salt. As the polymerization solvent, for example, water, methanol, ethanol, acetone, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, hexane, cyclohexane, xylene, toluene, benzene, etc., or a mixture thereof can be used. The temperature at the time of polymerization varies depending on the type of catalyst used, but a relatively low temperature is preferable because the molecular weight of the polymer increases. But,
In order to complete the polymerization, the temperature is preferably in the range of 20 ° C or higher and 100 ° C or lower.

重合系の単量体濃度には特に制限はないが、重合反応
の制御の容易さと収率・経済性を考慮すれば、20〜80重
量%の範囲にあることが好ましい。重合形態としては種
々の形態を採用できるが、例えば懸濁重合、注型重合、
双腕型ニーダーのせん断力によりゲル状含水重合体を細
分化しながら重合する方法(特開昭57−34101号)が挙
げられる。これらの中でも、球形の微粒子が得られると
いう点で、単量体水溶液を疎水性有機溶媒中に懸濁させ
て重合する方法などの懸濁重合が特に好ましい。
The concentration of the monomer in the polymerization system is not particularly limited, but it is preferably in the range of 20 to 80% by weight in view of easiness of control of the polymerization reaction, yield and economy. As the polymerization form, various forms can be adopted, for example, suspension polymerization, cast polymerization,
A method in which the gel-like hydropolymer is polymerized while being subdivided by the shearing force of a double-arm kneader (JP-A-57-34101). Among these, suspension polymerization, such as a method of suspending an aqueous monomer solution in a hydrophobic organic solvent and polymerizing, is particularly preferable in that spherical fine particles can be obtained.

本発明で用いられる重合体および/またはその架橋物
の粒子径および形状には特に制限はないが、粒子径とし
ては0.1〜500μmのものが好ましい。粒子径がこの範囲
をはずれると、得られる電気粘性流体組成物に電気変化
を加えた際にせん断応力が十分に大きくならない時があ
る。
The particle size and shape of the polymer and / or its crosslinked product used in the present invention are not particularly limited, but the particle size is preferably 0.1 to 500 μm. If the particle size is out of this range, the shear stress may not be sufficiently large when the obtained electrorheological fluid composition is electrically changed.

本発明で用いられる絶縁性分散媒としては、109Ωcm
以上の電気抵抗を有する電気絶縁性液体であれば、特に
制限なく、例えばハロゲン化ベンゼン、ハロゲン化ジフ
エニル、ハロゲン化ジフエニルメタン、ハロゲン化ジフ
エニルエーテル、ハロゲン化パラフイン、ハロゲン化ナ
フタリン等のハロゲン化炭化水素;ダイフロイル やデ
ムナム (ダイキン工業株式会社製)等のフツ化物の低
重合体;フタル酸ジオクチル、トリメリツト酸トリオク
チル、トリメリツト酸イソデシル、セバシン酸ジブチル
等のエステル類;流動パラフイン、石油エーテル、石油
ベンジン、キシレン、ベンゼン、トルエン、テトラリ
ン、ナフタレン等の炭化水素;シリコン油、トランス油
等やこれらの混合物を挙げることができる。
 The insulating dispersion medium used in the present invention is 109Ωcm
If it is an electrically insulating liquid having the above electrical resistance,
Without limitation, for example, halogenated benzene, halogenated dif
Phenyl, halogenated diphenyl methane, halogenated diph
Phenyl ether, halogenated paraffin, halogenated sodium
Halogenated hydrocarbons such as phthalene; Daifloyl And de
Munam Low fluorinated compounds (made by Daikin Industries, Ltd.)
Polymer: Dioctyl phthalate, Trioctyl trimellitate
Chill, isodecyl trimellitate, dibutyl sebacate
Esters such as liquid paraffin, petroleum ether, petroleum
Benzene, xylene, benzene, toluene, tetraly
Hydrocarbons such as hydrogen and naphthalene; silicone oil, transformer oil
Etc. and mixtures thereof.

本発明における重合体および/またはその架橋物と絶
縁性分散媒との比は、特に制限はないが、絶縁性分散媒
100重量部に対して重合体および/またはその架橋物が
5〜400重量部の範囲であることが好ましい。重合体お
よび/またはその架橋物の量が5重量部未満では、得ら
れる電気粘性流体組成物に電場変化を加えた際にせん断
応力が十分に大きくならない場合があり、また400重量
部を越えると、得られる組成物自体の流動性が低下し
て、電気粘性流体として使用し難くなる場合がある。
The ratio of the polymer and / or its crosslinked product to the insulating dispersion medium in the present invention is not particularly limited, but the insulating dispersion medium is not limited.
It is preferable that the amount of the polymer and / or its crosslinked product is 5 to 400 parts by weight based on 100 parts by weight. If the amount of the polymer and / or its cross-linked product is less than 5 parts by weight, the shear stress may not be sufficiently large when the electric field change is applied to the obtained electrorheological fluid composition, and if it exceeds 400 parts by weight. In some cases, the fluidity of the obtained composition itself is lowered and it becomes difficult to use it as an electrorheological fluid.

本発明の電気粘性流体組成物が顕著なウインズロー効
果を発現する理由は明らかではないが、組成物中の重合
体および/またはその架橋物中に微量の水分が含まれる
ことにより、電場変化が加わつた際に大きなせん断応力
が誘起されるものと考えられる。しかしながら、本発明
における重合体および/またはその架橋物中の水分は、
20重量%以下が好ましい。水分が20重量%を越えると重
合および/またはその架橋物の粒子同志が付着したり、
電場変化が加わつた際に電流が不安定になり大きなせん
断応力を得られない時がある。
Although the reason why the electrorheological fluid composition of the present invention exhibits a remarkable Winslow effect is not clear, the electric field change is caused by the presence of a trace amount of water in the polymer and / or its crosslinked product in the composition. It is considered that a large shear stress is induced when applied. However, the water content in the polymer and / or its crosslinked product in the present invention is
20% by weight or less is preferable. If the water content exceeds 20% by weight, particles of the polymerized and / or crosslinked product thereof may adhere,
When a change in the electric field is applied, the current may become unstable and a large shear stress may not be obtained.

本発明では、重合体および/またはその架橋物の絶縁
性分散媒中への分散性向上や電気粘性流体組成物の粘度
調節あるいはせん断応力向上のために、組成物中に界面
活性剤、高分子分散剤、高分子増粘剤等の各種添加物を
添加することができる。
In the present invention, in order to improve the dispersibility of a polymer and / or a crosslinked product thereof in an insulating dispersion medium, adjust the viscosity of an electrorheological fluid composition, or improve shear stress, a surfactant and a polymer are added to the composition. Various additives such as a dispersant and a polymer thickener can be added.

(発明の効果) 本発明の電気粘性流体組成物は、外部電界を印加した
時に大きなせん断応力が得られ、かつ発生したせん断応
力の経時安定性に優れるため、クラツチ、ダンパー、ブ
レーキ、シヨツクアブソーバー、アクチユエーター、振
動発信機等へ有効に利用できる。
(Effects of the Invention) The electrorheological fluid composition of the present invention provides a large shear stress when an external electric field is applied, and since the generated shear stress is excellent in stability over time, a clutch, a damper, a brake, a shock absorber, It can be effectively used for actuators, vibration transmitters, etc.

(実施例) 以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発
明の範囲がこれらの実施例にのみ限定されるものではな
い。
(Examples) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.

実施例1 攪拌機、還流冷却器、滴下ロートおよび窒素ガス導入
管を備えた2の四つ口フラスコにシクロヘキサン1200
gを仕込み、ソルビタンモノステアレート12gを添加溶解
した後、フラスコ内を窒素置換した。一方、滴下ロート
に2−(メタクリロイル)オキシエチルトリメチルアン
モニウム・クロライド125g(0.6モル)、アクリル酸ナ
トリウム37.6g(0.4モル)、アクリル酸72g(1.0モ
ル)、N,N−メチレンビスアクリルアミド18.5g(0.12モ
ル)および水380gを仕込んで単量体水溶液とした後、こ
こに過硫酸アンモニウム0.4gを加えて溶解し、窒素ガス
を吹き込んで水溶液内に存在する酸素を除去した。次い
で、滴下ロートの内容物を上記四つ口フラスコに加えて
分散させ、わずかに窒素ガスを導入しつつ湯浴により重
合系の温度を60〜65℃に保持して、3時間重合を続け
た。その後、シクロヘキサンとの共沸により系内の水を
留去させ、過・乾燥して重合体(1)を得た。重合体
(1)の平均粒子径は81.2μm(島津レーザー回折式粒
度分布測定装置で測定、以下同じ)であつた。
Example 1 Cyclohexane 1200 was placed in a two-necked four-necked flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel and a nitrogen gas introducing tube.
After charging and dissolving 12 g of sorbitan monostearate, the inside of the flask was replaced with nitrogen. On the other hand, 125 g (0.6 mol) of 2- (methacryloyl) oxyethyltrimethylammonium chloride, 37.6 g (0.4 mol) of sodium acrylate, 72 g (1.0 mol) of acrylic acid, and 18.5 g of N, N-methylenebisacrylamide 18.5 ( 0.12 mol) and 380 g of water were charged to prepare an aqueous monomer solution, and 0.4 g of ammonium persulfate was added and dissolved therein, and nitrogen gas was blown thereinto to remove oxygen existing in the aqueous solution. Then, the contents of the dropping funnel were added to and dispersed in the four-necked flask, and the temperature of the polymerization system was kept at 60 to 65 ° C. by a water bath while slightly introducing nitrogen gas, and the polymerization was continued for 3 hours. . Then, water in the system was distilled off by azeotropic distillation with cyclohexane, and the mixture was dried in excess to obtain a polymer (1). The average particle size of the polymer (1) was 81.2 μm (measured with a Shimadzu laser diffraction particle size distribution analyzer, the same applies hereinafter).

実施例2 1の円筒形セパラブルフラスコに3−(N,N−ジエ
チルアミノ)プロピルアクリルアミド184g(1.0モ
ル)、トリメチロールプロパントリアクリレート0.0592
g(0.002モル)および水252gを仕込み、攪拌して均一に
溶解させた。窒素置換した後、湯浴で40℃に加熱し、10
%過硫酸アンモニウム水溶液1.0gおよび1%L−アスコ
ルビン酸水溶液1.0gを添加し、攪拌を停止して重合させ
た。重合開始後発熱し、30分後に82℃まで上昇した。重
合系の温度が下がり始めたのを確認した後、湯浴を90℃
に上昇させ、更に1時間加熱した。得られた重合体架橋
物の含水ゲルを細分化したのち、乾燥・粉管・分級して
100メツシユ標準篩通過物(以下、これを重合体(2)
という。)を得た。
Example 2 In a cylindrical separable flask of 1, 184 g (1.0 mol) of 3- (N, N-diethylamino) propylacrylamide and trimethylolpropane triacrylate 0.0592
Then, g (0.002 mol) and 252 g of water were charged and stirred to dissolve uniformly. After purging with nitrogen, heat to 40 ° C in a hot water bath for 10
% Aqueous solution of ammonium persulfate and 1.0 g of 1% aqueous solution of L-ascorbic acid were added, and stirring was stopped to polymerize. After the initiation of polymerization, heat was generated, and after 30 minutes, the temperature rose to 82 ° C. After confirming that the temperature of the polymerization system has started to drop, put the water bath at 90 ° C.
And heated for an additional 1 hour. The hydrogel of the obtained polymer cross-linked product is subdivided, then dried, powdered and classified.
100 mesh standard sieve passing product (hereinafter referred to as polymer (2)
Say. ) Got.

実施例3 単量体水溶液として2−(N,N−ジメチルアミノ)エ
チルアクリレート71.5g(0.5モル)、2−アクリルアミ
ド−2−メチルプロパンスルホン酸115g(0.5モル)、
N,N−メチレンビスアクリルアミド0.154g(0.001モル)
および水318gを用いる以外はすべて実施例1と同様にし
て、平均粒子径96.4μmの重合体(3)を得た。
Example 3 As an aqueous monomer solution, 71.5 g (0.5 mol) of 2- (N, N-dimethylamino) ethyl acrylate, 115 g (0.5 mol) of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid,
N, N-methylenebisacrylamide 0.154g (0.001mol)
A polymer (3) having an average particle diameter of 96.4 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that and 318 g of water were used.

実施例4 単量体水溶液として2−アミノエチルメタクリレート
の塩酸塩144g(0.8モル)、アクリルアミド14.2g(0.2
モル)、N,N−メチレンビスアクリルアミド0.31g(0.00
2モル)および水237gを用いる以外はすべて実施例2と
同様にして、100メツシユ標準篩通過物(以下、これを
重合体(4)という。)を得た。
Example 4 144 g (0.8 mol) of 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride as an aqueous monomer solution, 14.2 g (0.2 mol) of acrylamide
Mole), N, N-methylenebisacrylamide 0.31 g (0.00
2 mol) and 237 g of water were used in the same manner as in Example 2 to obtain a 100 mesh standard sieve passed product (hereinafter referred to as polymer (4)).

比較例1 単量体水溶液としてアクリル酸ナトリウム75.2g(0.8
モル)、アクリル酸144g(2.0モル)、N,N−メチレンビ
スアクリルアミド18.5g(0.12モル)および水357gを用
いる以外は実施例1と同様にして、平均粒子径85.2μm
の比較重合体(1)を得た。
Comparative Example 1 Sodium acrylate 75.2 g (0.8
Mol), 144 g (2.0 mol) of acrylic acid, 18.5 g (0.12 mol) of N, N-methylenebisacrylamide and 357 g of water were used in the same manner as in Example 1 to obtain an average particle size of 85.2 μm.
To obtain a comparative polymer (1).

比較例2 ポリスチレン系の強塩基性イオン交換樹脂であるアン
バーライト IRA−400(オルガノ株式会社製)を乾燥・
粉砕・分級して100メツシユ標準篩通過物(以下、これ
を比較重合体(2)という。)を得た。
Comparative Example 2 Ane, which is a polystyrene-based strongly basic ion exchange resin
Bar light Dry IRA-400 (Organo Co., Ltd.)
Crushed and classified and passed through 100 mesh standard sieve (hereinafter, this
Is referred to as a comparative polymer (2). ) Got.

実施例5〜8および比較例3〜4 第1表に示した重合体のそれぞれ20gを110℃で1時間
乾燥後、温度20℃、相対湿度60%の室内に30分間放置し
て吸湿させた後、ブロムベンゼン80g中に混合・分散し
た。このようにして得られた電気粘性流体組成物のそれ
ぞれを共軸二重円筒形回転粘度計に入れ、せん断速度40
0sec-1で外部電界2000V/mmを印加した時のせん断応力を
測定した。また、外部電界を印加した状態で3日間連続
して粘度計の運転を行つた後のせん断応力を測定し、経
時安定性を調べた。
Examples 5 to 8 and Comparative Examples 3 to 4 20 g of each of the polymers shown in Table 1 was dried at 110 ° C. for 1 hour and then left in a room at a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 60% for 30 minutes to absorb moisture. After that, it was mixed and dispersed in 80 g of brombenzene. Each of the electrorheological fluid compositions thus obtained was placed in a coaxial double cylindrical rotational viscometer and the shear rate was adjusted to 40%.
Shear stress was measured when an external electric field of 2000 V / mm was applied at 0 sec -1 . Further, shear stress was measured after the viscometer was operated continuously for 3 days with an external electric field applied, and the temporal stability was examined.

せん断応力の測定結果を第1表に示した。 The results of measurement of shear stress are shown in Table 1.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 中野 孝一 (56)参考文献 特開 昭60−209242(JP,A) 特開 昭61−259752(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page Examiner Koichi Nakano (56) References JP-A-60-209242 (JP, A) JP-A-61-259752 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一般式 (ただし、R1、R3およびR4はそれぞれ独立に水素または
炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、
R2は炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレ
ン基、Xは−NH−または−O−を示す。) で表わされるアミノ基含有不飽和単量体および/または
その塩(I)20〜100重量%ならびにその他の重合性単
量体(II)0〜80重量%からなる単量体成分を重合して
得られる重合体および/またはその架橋物を絶縁性分散
媒中に分散させてなる電気粘性流体組成物。
1. A general formula (However, R 1 , R 3 and R 4 are each independently hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
R 2 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and X represents —NH— or —O—. ) Amino group-containing unsaturated monomer and / or salt thereof (I) of 20 to 100% by weight and other polymerizable monomer (II) of 0 to 80% by weight are polymerized. An electrorheological fluid composition obtained by dispersing the obtained polymer and / or its crosslinked product in an insulating dispersion medium.
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