JP2505843B2 - 電気粘性流体組成物 - Google Patents

電気粘性流体組成物

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JP2505843B2
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博也 小林
佳延 浅子
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禎則 佐野
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    • 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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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。
(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。
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。
(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。
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、かつ長期間にわた
つてそれを維持するという経時安定性にも優れた電気粘
性流体組成物を提供することにある。
(課題を解決するための手段および作用) 本発明は、アジリジン化合物の重合体および/または
その架橋物からなる粒子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。
本発明で用いられるアジリジン化合物は、1分子中に
アジリジン基を少なくとも1個有するものであれば、特
に制限されることなく用いられる。例えばアジリジン環
に置換基を有するものや、1分子中にアジリジン基を複
数個有するものも用いられ、あるいはこれらアジリジン
化合物の2種以上が用いられてもよい。
このようなアジリジン化合物の具体例としては、エチ
レンイミン、プロピレンイミン、ブチレンイミン、N−
ヒドロキシエチルエチレンイミン、N−シアノエチルエ
チレンイミン、N−メチルエチレンイミン、N−エチル
エチレンイミン、N−フエニルエチレンイミン、N−ア
セチルエチレンイミン、N−メタクリロイルアジリジ
ン、β−アジリジニルメチルプロピオネート、β−アジ
リジニルエチルメタクリレート、ヘキサメチレン−ビス
−1,6−N,N′−ジエチレンウレア、ジフエニルメタン−
ビス−4,4′−N,N′−ジエチレンウレア、2,2−ビスヒ
ドロキシメチルブタノール−トリス〔3−(1−アジリ
ジニル)プロピオネート〕等が挙げられる。
本発明で用いられるアジリジン化合物の重合体は、前
記アジリジン化合物を重合して得られるものであり、線
状高分子であつても良いし、分岐鎖状高分子であつても
よい。また、それらの架橋物も使用することができ、得
られる電気粘性流体組成物の安定性に優れるという点か
ら、むしろ架橋物の方が好ましい。この架橋物は、アジ
リジン化合物の重合時に架橋剤を加えて重合することに
よつても製造でき、またアジリジン化合物を重合した
後、重合体に架橋剤を加えて架橋処理することによつて
も製造できる。
このような架橋物を得るのに用いられる架橋剤として
は、上記アジリジン化合物中のアジリジン基またはアジ
リジン化合物の重合体中に存在するイミノ基や1級アミ
ノ基や2級アミノ基との反応により共有結合を形成する
官能基を、1分子中に2個以上有するものであれば制限
なく使用することができる。そのような架橋剤として
は、ノボラツクフエノール型エポキシ樹脂、ビスフエノ
ール型エポキシ樹脂等のポリエポキシ化合物;エピクロ
ルヒドリン、エピブロムヒドリン等のエピハロヒドリン
化合物;グリセリンジクロルヒドリン等のポリハロヒド
リン化合物;p−ジクロルキシリレン、ジブロモジメチレ
ン等のポリハロゲン化合物;グルタルジアルデヒド、キ
シリルジアルデヒド等のポリアルデヒド化合物;トリレ
ンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート
等のポリイソシアネート化合物;N,N−メチレンビスアク
リルアミド、トリアクリロイルホルマール等の不飽和化
合物等を挙げることができ、これらの中から1種または
2種以上を使用することができる。
本発明で用いられるアジリジン化合物の重合体および
/またはその架橋物としては、アジリジン化合物の単独
重合体および/またはその架橋物だけでなく、例えばポ
リエチレンイミングラフトポリ(メタ)アクリル酸、
(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重
合体のポリエチレンイミングラフト化物およびそれらの
架橋物等のように、アジリジン化合物から導かれる構造
単位を有するものであればよい。これらのアジリジン化
合物から導かれる構造単位は、重合体および/またはそ
の架橋物中20重量%以上であることが好ましい。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ことがある。
また、アジリジン化合物の重合体および/またはその架
橋物は、塩酸、硫酸、有機スルホン酸、酢酸等の塩や4
級アンモニウ塩の形態としたものを用いることも可能で
ある。
本発明に用いられるアジリジン化合物の重合体および
/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よく、例えば水、メタノ
ール、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等
の溶媒を用いる溶液重合法;炭化水素系溶媒中にアジリ
ジン化合物またはその水溶液もしくは水分散液を分散さ
せて重合させる懸濁重合法が挙げられる。これらの中で
も、球形の微粒子が得られるという点で、懸濁重合法が
特に好ましい。
また、本発明において重合および架橋反応を促進させ
るために従来公知の触媒を使用してもよい。このような
触媒としては塩酸、硫酸等の鉱酸、BF3、AlCl3等のルイ
ス酸、前記のエピハロヒドリン化合物、ポリハロヒドリ
ン化合物、ポリエポキシ化合物およびポリハロゲン化合
物等を挙げることができる。
本発明で用いられるアジリジン化合物の重合体および
/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0.1〜500μmのものが好ましく、
形状は球形のものが好ましい。粒子径が上記範囲をはず
れたり、形状が不定形であつたりすると、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時がある。
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
タレ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。
本発明におけるアジリジン化合物の重合体および/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。
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
体および/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のせん断応力が大きくならなかつ
たりすることがある。
本発明では、アジリジン化合物の重合体および/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。
(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
とき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も優れるため、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
ー等へ有効に利用できる。
(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。
実施例1 滴下ロート、攪拌機、温度計および還流冷却器を備え
たフラスコに、油溶性界面活性剤であるグリセロールモ
ノステアレート(レオドール MS−60、花王石鹸(株)
製)1.5gを含むn−ヘキサン溶液150gを仕込み、50℃に
加熱した後、攪拌下に50%のエチレンイミン水溶液30g
を添加して、均一な分散液を得た。この分散液を50℃に
て攪拌下、エピクロルヒドリン0.5gを滴下した後、60℃
に昇温し3時間重合反応を行つた。
生成した重合体の球状ゲルを取しn−ヘキサンで洗
浄後、室温にて減圧下乾燥して、重合体粒子(1)を得
た。この重合体粒子(1)の平均粒子径は82.4μm(島
津レーザー回折式粒度分布測定装置で測定、以下同様)
であつた。
実施例2 実施例1で用いたと同様の反応容器に、グリセロール
モノステアレート2.0gを含むn−ヘキサン溶液150gおよ
び水30gを仕込み、室温で攪拌下、3官能性アジリジン
化合物である2,2−ビスヒドロキシメチルブタノール−
トリス〔3−(1−アジリジニル)プロピオネート〕
(ケミタイト PZ−33、日本触媒化学工業(株)製)15
gおよびポリエチレングリコールジグリシジルエーテル
(デナコール EX−810、エポキシ当量112、ナガセ化成
工業(株)製)0.5gを混合し、均一に分散させた。室温
にて1時間撹拌後、生成した重合体ゲルを実施例1と同
様な処理を行つて、重合体粒子(2)を得た。この重合
体粒子(2)の平均粒子径は72.6μmであつた。
実施例3 ポリエチレンイミン(日本触媒化学工業(株)製、エ
ポミン P−1000)の30%水溶液300gを500mlのフラス
コに仕込み、次にN,N−メチレンビスアクリルアミド0.3
gを加えて攪拌し均一に溶解させた。次いで、フラスコ
内を湯浴で90℃に加熱した後、5時間静置して、重合反
応を行つた。得られた重合体ゲルを細分化し、乾燥・粉
砕した後、100メツシユ標準篩で分級して、平均粒子径1
21μmの重合体粒子(3)を得た。
比較例1 ポリスチレンスルホン酸ナトリウム型イオン交換樹脂
であるアンバーライト IR120B(オルガノ株式会社製)
を150℃で3時間乾燥したのち粉砕したものを100メツシ
ユ標準篩で分級して、平均粒子径115μmの比較重合体
粒子(1)を得た。
実施例4〜6および比較例2 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1時間放置し
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を印加したときのせん断応力
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。
せん断応力の測定結果を第1表に示した。
───────────────────────────────────────────────────── 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)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アジリジン化合物の重合体および/または
    その架橋物からなる粒子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。
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