JP2565344B2 - 油類を液媒とした磁性流体及びその製造法 - Google Patents

油類を液媒とした磁性流体及びその製造法

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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、磁性流体に関するものであり、詳しくは、
界面活性剤で表面処理した磁性酸化物微粒子を油類中に
分散させてなる油類を液媒とした磁性流体及びその製造
法に関するものである。
〔従来の技術〕
磁性流体は、液相中にマグネタイトなどの微細な磁性
酸化物微粒子やコバルト、鉄などの金属微粒子を安定に
分散させたコロイド溶液で、磁力、重力、遠心力等によ
っても磁性酸化物微粒子が凝集・沈澱して液相と分離す
ることがなく、磁場により見かけ上液体自身が磁性を示
すという特性をもつものとして知られており、既に比重
差分別、シーリング剤等に実用されているとともに他の
用途への展開も期待されている材料である。
周知の通り、磁性流体は、磁性酸化物微粒子の表面を
オレイン酸、リノール酸、リノレン酸などの不飽和脂肪
酸イオンで吸着処理して油類、水等の液媒中にコロイド
状に分散させることによって製造されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前記従来法で製造された磁性流体は、
液媒の種類によっては固液分離が起こりやすく分散安定
性に欠けるという欠点があった。この対応策としては、
粒子表面をオレイン酸イオン、リノール酸イオン、リノ
レン酸イオンなどの不飽和脂肪酸イオンで吸着処理した
疎水性の高い磁性酸化物微粒子のコロイド懸濁液中に陰
イオン性界面活性剤または非イオン性界面活性剤を加え
ることにより液媒中での分散安定性を向上させるという
技術が提案(特開昭56−152880号公報、特開昭61−2468
03号公報)されているが、これ等の技術によっても、未
だ満足できる結果は得られていない。
〔問題を解決する為の手段〕
上述した現況に鑑み、本発明者は、液媒中に於いて固
液分離が惹起せず分散安定性に優れた磁性流体を得るべ
く検討を進めて来た。そして液媒中に於ける磁性流体の
分散安定性と界面活性剤との関連について着目した。即
ち、本発明者は、油類を液媒とした磁性流体を製造する
為には、先ず、本来親水性の磁性酸化物微粒子を疎水性
を呈した磁性酸化物微粒子に変えることが必要であり、
その為には粒子表面に如何に疎水基を有効に密着させる
かが重要であると考え、各種と界面活性剤の使用につい
て更に検討を進めて来た。その検討過程において、分散
安定性に優れた磁性流体を得る方法及び各種界面活性剤
の作用効果について検討を重ねた結果、磁性酸化物微粒
子をポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシ
エチレン脂肪酸エステル及びポリエチレングリコール脂
肪酸エステルから選ばれる非イオン性界面活性剤を吸着
させ、次いで、陰イオン性界面活性剤を吸着させ、更に
陽イオン性界面活性剤を吸着処理することにより、油類
を液媒とした固液分離が惹起せず分散安定性に優れた磁
性流体が得られることを見出し、本発明を完成するに至
ったのである。
即ち、本発明は界面活性剤を吸着させた磁性酸化物微
粒子と液媒とを含む磁性流体において、ポリオキシエチ
レンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エス
テル及びポリエチレングリコール脂肪酸エステルから選
ばれる非イオン性界面活性剤を吸着させ、次いで、陰イ
オン性界面活性剤を吸着させ、更に陽イオン性界面活性
剤を吸着させてなることを特徴とする油類を液媒とした
磁性流体及び湿式合成した磁性酸化物微粒子の水懸濁液
に非イオン性界面活性剤を添加し、該懸濁液を曇点以上
の温度で熟成させた後、陰イオン性界面活性剤を加え、
次いで有機系の液媒を用いて懸濁液を油層と水層に分離
させた後、水層に陽イオン性界面活性剤を添加して撹拌
することにより磁性酸化物微粒子を油層に移行させた
後、油層を分離して磁性流体を得ることを特徴とする油
類を液媒とした磁性流体の製造法である。
〔作用〕
先ず、本発明に於いては、磁性酸化物微粒子を含む水
懸濁液中に非イオン性界面活性剤を添加して曇点以上の
温度で熟成することによって、非イオン性界面活性剤に
おけるポリエチレンオキサイド鎖(親水部)中の水素結
合が加熱により切断され、酸素に対して結合している水
が除去されて親水性を示さなくなった非イオン性界面活
性剤で磁性酸化物微粒子表面を覆うから該粒子表面の吸
着水が奪われ、続いて、この磁性酸化物微粒子表面に、
陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤が疎水基
を外側に向けて容易にしかも強固に配向吸着されて、疎
水性を呈した磁性酸化物微粒子を材料としている為に、
油類からなる液媒中に於いて固液分離が惹起せず、分散
安定性に優れた磁性流体となるのである。
次に、本発明実施にあたっての諸条件について説明す
る。
本発明においては、湿式合成した磁性酸化物微粒子を
疎水性にするために、先ず該磁性酸化物微粒子の水懸濁
液中に非イオン性界面活性剤を添加し、続いて該懸濁液
を曇点以上の温度で熟成することで磁性酸化物微粒子表
面に存在する吸着水をなくしておく必要がある。
曇点以下の温度で熟成した場合、界面活性剤中のポリ
エチレンオキサイド鎖中の水素結合を切り離すのに充分
な熱エネルギーが与えられず、従って界面活性剤は依然
として親水性を呈し、この為、磁性酸化物微粒子表面に
存在する吸着水をなくすることができずに好ましくな
い。
非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレン
アルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル
或いはポリエチレングリコール脂肪酸エステルなどが使
用できる。その添加量は磁性酸化物微粒子に対して0.8
〜30重量%が好ましい。
また、磁性酸化物微粒子としては、マグネタイト、マ
ンガンフェライト、ニッケルフェライト、コバルトフェ
ライト或いはこれらと亜鉛の複合フェライト、マグネト
プランバイト型フェライト等の湿式合成した磁性酸化物
微粒子が使用できる。これ等の平均粒子径は100〜300Å
の範囲が好ましい。
本発明における陰イオン性界面活性剤は、磁性酸化物
微粒子の水懸濁液中に非イオン性界面活性剤を添加し
て、曇点以上の温度で熟成した後の懸濁液中に添加す
る。添加量は磁性酸化物微粒子に対して1〜50重量%が
好ましい。
陰イオン性界面活性剤としては、アルキル硫酸エステ
ル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、或いはアルキル
ナフタレンスルホン酸塩等が使用できる。
本発明における陽イオン性界面活性剤は、非イオン性
界面活性剤、陰イオン性界面活性剤で処理した磁性酸化
物微粒子を含む懸濁液を有機系の液媒で油層と水層とに
分離させてなる水層に添加する。添加量は磁性酸化物微
粒子に対して1〜50重量%が好ましい。
陽イオン性界面活性剤としては、アルキルアミン塩、
第四級アンモニウム塩等が使用できる。本発明における
有機系の液媒としては、ケロシン等の石油類、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の炭化水素類、トリクロロト
リフルオロエタン、クロロホルム、トリクロロエタン等
のハロゲン化炭化水素類、酢酸エチルなどのエステル
類、メチルエチルケトン等のケトン類の油類を使用す
る。
〔実施例〕
次に、実施例並びに比較例により、本発明を説明す
る。
実施例1 粒径220Å(BET比表面積42m2/g)のマグネタイト(Fe
3O4)粒子を27g/含有する合成反応後の水懸濁液500ml
に13.6mlのポリエチレングリコールP−ノニルフェニル
エーテル(1%溶液)と100mlの蒸溜水を添加し、80℃
に昇温し、30分間熟成した後、冷却後引き続き13.6mlの
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(1%溶液)と
100mlの蒸溜水を添加した。
更に該懸濁液へ100mlのクロロホルム(試薬98%)を
添加し油層と水層に分離させ、次いで水層である上層に
170mlのステアリルトリメチルアンモニウムクロライド
(1%溶液)を徐々に添加し、マグネタイト粒子を油層
に移行させた後、分液ロートにより油層のみを分離し、
濃縮して油類を液媒とした磁性流体を得た。
得られた磁性流体は、容器に保存後1年経過した後で
も固液分離が惹起せず、分散安定性の優れたものであっ
た。
実施例2 粒径230ÅのMn−Zn−Fr粒子を30g/含有する合成反
応後の水懸濁液500mlに72.3mlのポリオキシエチレンラ
ウリルエーテル(4%溶液)と27.7mlの蒸溜水を添加
し、50℃に昇温し、30分間熟成した後、冷却後引き続き
52.0mlのアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナト
リウム(4%溶液)と48.0mlの蒸溜水を添加した。
更に該懸濁液へ100mlのトルエン(試薬98%)を添加
し油層と水層に分離させ、次いで水層に250mlのドデシ
ルトリメチルアンモニウムクロライド(2%溶液)を徐
々に添加し、Mn−Zn−Fr粒子を油層に移行させた後、分
液ロートにより油層のみを分離し、濃縮して油類を液媒
とした磁性流体を得た。
得られた磁性流体は、容器に保存後1年経過した後で
も固液分離が惹起せず、分散安定性の優れたものであっ
た。
実施例3 粒径170Åのマグネタイト(Fe3O4)粒子を27g/含有
する合成反応後の水懸濁液650mlに24.0mlのポリオキシ
エチレンオクチルフェニルエーテル(2%溶液)と76.0
mlの蒸溜水を添加し、90℃に昇温し、30分間熟成した
後、冷却後引き続き30.8mlのポリオキシエチレンラウリ
ルエーテル硫酸ナトリウム(2%溶液)と692.mlの蒸溜
水を添加した。
更に該懸濁液へ100mlのクロロホルム(試薬98%)を
添加し油層と水層に分離させ、次いで水層である上層に
200mlのラウリルトリメチルアンモニウムクロライド
(1%溶液)を徐々に添加し、マグネタイト粒子を油層
に移行させた後、分液ロートにより油層のみを分離し、
濃縮して油類を液媒とした磁性流体を得た。
得られた磁性流体は、容器に保存後1年経過した後で
も固液分離が惹起せず、分散安定性の優れたものであっ
た。
比較例1 粒径220Å(BET比表面積42m2/g)のマグネタイト(Fe
3O4)粒子を27g/含有する合成反応後の水懸濁液500ml
に13.6mlのポリエチレングリコールP−ノニルフェニル
エーテル(1%溶液)と100mlの蒸溜水を添加し、25℃
に昇温し、30分間熟成した後、冷却後引き続き13.6mlの
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(1%溶液)と
100mlの蒸溜水を添加した。
更に該懸濁液へ100mlのクロロホルム(試薬98%)を
添加し油層と水層に分離させ、次いで水層である上層に
170mlのステアリルトリメチルアンモニウムクロライド
(1%溶液)を徐々に添加したが、マグネタイト粒子は
油層に移行しなかった。
比較例2 粒径220Å(BET比表面積42m2/g)のマグネタイト(Fe
3O4)粒子を27g/含有する合成反応後の水懸濁液500ml
に13.6mlのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(1
%溶液)と100mlの蒸溜水を添加した後、該懸濁液へ100
mlのトルエン(試薬98%)を添加し油層と水層に分離さ
せ、次いで水層に150mlのドゼシルトリメチルアンモニ
ウムクロライド(1%溶液)を徐々に添加し、マグネタ
イト粒子を油層に移行させた後、分液ロートにより油層
のみを分離し、濃縮して油類を液媒とした磁性流体を得
た。
得られた磁性流体は、30分経過した後固液分離が惹起
し、分散安定性の悪いものであった。
〔効果〕
本発明に係る油類を液媒とした磁性流体は、非イオン
性界面活性剤の曇点現象を利用し、陰イオン性界面活性
剤、陽イオン性界面活性剤の疎水基を表面に有効に密着
せしめてなる磁性酸化物微粒子を油類からなる液媒中に
分散させているので、固液分離が惹起せず、分散安定性
に優れたものとなる。
また、本発明方法によれば、湿式合成した磁性酸化物
微粒子を含む水懸濁液中に非イオン性界面活性剤を添加
し、該懸濁液を曇点以上の温度で熟成することにより、
陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤の疎水基
を磁性酸化物微粒子表面へ容易にしかも強固に配向吸着
させることができる為、油類を液媒とした磁性流体を効
率よく、経済的に製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10N 30:04 40:14 70:00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】界面活性剤を吸着させた磁性酸化物微粒子
    と液媒とを含む磁性流体において、前記磁性酸化物微粒
    子表面へポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオ
    キシエチレン脂肪酸エステル及びポリエチレングリコー
    ル脂肪酸エステルから選ばれる非イオン性界面活性剤を
    吸着させ、次いで、陰イオン性界面活性剤を吸着させ、
    更に陽イオン性界面活性剤を吸着させてなることを特徴
    とする油類を液媒とした磁性流体。
  2. 【請求項2】湿式合成した磁性酸化物微粒子の水懸濁液
    に非イオン性界面活性剤を添加し、該懸濁液を曇点以上
    の温度で熟成させた後、陰イオン性界面活性剤を加え、
    次いで有機系の液媒を用いて懸濁液を油層と水層に分離
    させた後、水層に陽イオン性界面活性剤を添加して撹拌
    することにより磁性酸化物微粒子を油層に移行させた
    後、油層を分離して磁性流体を得ることを特徴とする油
    類を液媒とした磁性流体の製造法。
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