JP2575850B2 - 電気粘性流体組成物 - Google Patents

電気粘性流体組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は耐熱性、耐寒性及び保存安定性に優れた電気
粘性流体組成物に関し、特に分散剤で粉体処理したアク
リル酸及び/又はメタクリル酸類の付加ポリマー粉体を
フロロシリコーン流体に分散させてなる電気粘性流体組
成物に関する。
《従来の技術》 電気粘性流体は、電圧をかけることにより粘度変化が
生じる流体であり、この特性を利用し、例えば自動車の
クラッチ、ブレーキ、エンジンマウントなどの機械的運
動コントロール部位に使用される。
そして、従来から上記粘性流体として、澱粉、シリカ
ゲル及びポリアクリル酸塩等を分散質として非導電性分
散媒に分散させた電気粘性流体組成物が検討されてい
る。しかしながらこれらの分散質は分散媒に比べて比重
が高く、そのため分散質が沈降し2層に分離することが
欠点とされていた。又、固体成分の種類あるいは配合量
を増やすことにより、沈降しない組成物とすることがで
きることも報告されているが、この組成物はペースト状
であり流体と言えるものではない。
即ち、米国特許第4,033,892号、同第4,129,513号及び
特公昭63−26151号公報等には、主としてアクリル酸系
ポリマーを分散質としたものが示され、英国特許第1,07
6,754号、特開昭61−259752号及び同61−44998号にはシ
リカあるいはシリカゲルを分散質としたものが示され、
特開昭62−95397号には珪酸アルミニウムを分散質とし
たものが示されており、英国特許第3,047,507号及び特
開昭58−32197号には、チタン酸バリウムを主分散質と
したものが示され、更に特開昭63−33459号にはポリア
クリルアミドを分散質としたものが示されている。中で
も、アクリル酸系ポリマーを分散質としたものは比較的
電場応答性に優れ、前記用途には極めて好適なものとさ
れている。しかしながらこの場合においても、経時によ
る沈降性の問題を解決することができず、安定した組成
物は得られなかった。
そこで、沈降性を改良するための手段として、分散媒
として例えば、塩化トリフルオロビニルポリマー、ポリ
塩化ビフェニル、オルトジクロロベンゼン、ジブチルフ
タレート及びトリメリット酸エステル等の高比重のもの
を使用することが提案されている。
《発明が解決しようとする課題》 しかしながら、これらの高比重分散媒は人体及び環境
に対して有害である上比較的揮発性の高いものであり、
好適な材料とは言えなかった。
本発明者らは、上記欠点を解決すべく鋭意検討した結
果、アクリル酸及び/又はメタクリル酸モノマーの付加
ポリマーの粉体を分散剤で表面処理し、この処理微粒子
を人体や環境に対して無害な特殊のシリコーンオイル中
に分散させた場合には、溶質の沈降による相分離が生じ
ない電気粘性流体組成物を得ることができることを見出
し本発明に到達した。
従って本発明の目的は、人体及び環境に対して無害且
つ耐熱性、耐寒性及び保存安定性に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》 本発明の上記の目的は、一般式 R1 aR2 bSiO(4−a−b)/2 で表されるフロロシリコ
ーン流体分散媒10〜1,000重量部及びアクリル酸、メ
タクリル酸、アクリル酸又はメタクリル酸のエステル及
びアクリル酸又はメタクリル酸の金属塩から成る群から
選択される少なくとも1種のモノマーを主成分とする付
加ポリマー粉体であって、前記フロロシリコーン流体に
不溶性且つ該フロロシリコーン流体より低比重の分散剤
で表面処理されたポリマー粉体分散質100重量部とから
なることを特徴とする電気粘性流体組成物によって達成
された。
上記一般式において、R1は炭素数3〜11の同種又は異
種の一価の飽和フロロアルキル基であり、R2は炭素数1
〜6の非置換又は置換の同種若しくは異種の一価の炭化
水素基であり、 1.8<a+b<2.3、 且つ である。
置換基R1は、例えば3,3,3−トリフロロプロピル基、
3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフロロヘキシル基、3,3,4,4,
5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10,10−ヘプタデカフロロ
デシル基などから選択される。これらの置換基の中で
も、特に1,1,1−トリフロロプロピル基が好ましい。
置換基R2は、例えばメチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基などのアルキル基、シクロヘキシル基など
のシクロアルキル基、フェニル基などから選択される
が、中でもメチル基が好ましい。
本発明で使用する上記フロロシリコーン油は、直鎖
状、分枝状又は環状の何れであっても良いが、25℃にお
ける粘度が5〜1,000センチストークスであり、比重が
1.1〜1.5であるフロロシリコーン油である。
一方、上記フロロシリコーン油分散媒中に分散する分
散質となるポリマーは、アクリル酸、メタクリル酸、ア
クリル酸又はメタクリル酸のエステル及びアクリル酸又
はメタクリル酸の金属塩からなる群から選択される少な
くとも1種のモノマーのみから成る付加ポリマーでも良
いが、更にオレフィン、マレイン酸無水物、塩化ビニ
ル、酢酸ビニル、N−ビニルピロリドン等と共重合した
ものであっても良い。又、ジビニルベンゼン、ジアリル
エーテル、N,N′−ジメチレンビス−アクリルアミド等
の架橋性ジオレフィンを用いて架橋したものでも良い。
これらのポリマー粉体の平均粒径は、1〜50μmとす
ることが好ましく、特に10〜30μmとすることが好まし
い。粒径が1μmより小さいと満足のいく電気粘性特性
(増粘効果)が得られないし、50μmより大きいと、ポ
リマー粉体の沈降性が大きくなり、長期に渡って安定し
た性能が得られない。
このようなポリマーの市販品としては、例えばサンウ
ェットIM−300MPS、サンウェットIM−1,000MPS、サンウ
ェットIM−5,000MPS(何れも、三洋化成工業(株)製商
品名)、スミカゲルSP−510、スミカゲルNP−1010(何
れも住友化学工業(株)製商品名)、アクアリックCA
(日本触媒化学工業(株)製商品名)等の吸水性ポリマ
ーが挙げられる。
本発明においては、上記の如きポリマー粉体の表面
を、前記分散媒に不溶性且つ該分散媒より比重の小さい
分散剤によって処理し、このように処理したポリマー粉
体を分散質として使用する。
この場合の分散剤としては、例えば、ジメチルシロキ
サン、陰イオン性界面活性剤、両性イオン界面活性剤、
脂肪酸、脂肪酸エステル、高級アルコール、天然油脂及
び鉱油等が挙げられる。
これらの分散剤を用いて、前記ポリマー粉体の表面を
処理する方法としては、加温下で均一撹拌混合する方
法、過剰の分散剤を使用して混合した後、遠心分離で過
剰の分散剤を取り除く方法及び低沸点溶媒を用いる方法
等が挙げられる。ポリマー粉体に対する分散剤の使用量
は、ポリマー粉体100重量部に対して0.1〜100重量部、
好ましくは1〜10重量部である。
《発明の効果》 以上詳述した組成から成る本発明の電気粘性流体組成
物は、従来の電気粘性流体組成物に比べ分散質の沈降が
きわめて少なく保存安定性に優れるのみならず、電気粘
性特性も優れたものである。
又、分散媒としてフロロシリコーン油を使用している
ために、従来使用されていた塩化トリフルオロビニルモ
ノマー等の分散媒を使用した場合に比べ、安定性、低揮
発性、耐熱性、耐寒性に優れ人体や環境に対して安全で
ある上粘度−温度変化が少なく、作動流体としての特性
も安定したものである。
《実施例》 以下本発明を実施例によって更に詳述するが、本発明
はこれによって限定されるものではない。
実施例1. サンウェットIM−5,000MPS(三洋化成工業(株)製商
品名)50gに、末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチル
シリコーンオイル(25℃の粘度:300センチストークス)
5gをトルエン45gに溶解した10重量%トルエン溶液を添
加し、50℃で30分間撹拌した後トルエンを減圧下で除去
し表面処理されたポリマー粉体を得た。得られた粉体10
0重量部を分散質とし、これに対して500重量部の、末端
トリメチルシロキシ基封鎖メチル(3,3,3−トリフロロ
プロピル)ポリシロキサン(25℃の粘度:300センチスト
ークス、比重:1.25)と均一混合し、白色液体を得た。
この液体を室温で10日間放置しても、分散質の沈降は全
く観測されなかった。
得られた白色液体について、コントラバス社製回転粘
度測定装置(商品名:レオマット115)及び(株)コー
ディック製電圧コントロール装置を用いて、毎分10回転
のローター回転速度、ロータークリアランス1mmで、室
温にて電気粘性特性を測定したところ、印加電圧0KV/m
m、2KV/mm及び3.5KV/mmにおける粘度は夫々3,000cp、1
4,000cp、49,000cpと優れた値を示した。
実施例2. 実施例1で使用した末端トリメチルシロキシ基封鎖ジ
メチルシリコーンオイルの代わりに末端水酸基封鎖ジメ
チルシリコーンオイル(25℃の粘度:30センチストーク
ス)を使用した他は実施例1と全く同様にして白色液体
を得た。この液体を室温で1日間放置したところ、分散
質は液面高さの約85%の高さ迄沈降し、10日間経過後に
は約80%の高さ迄沈降したことが観測されたが、この程
度の沈降は、実用上特別に問題となる程のものではなか
った。
得られた白色液体について、実施例1の場合と同様に
して電気粘性特性を測定したところ、各電圧における粘
度は、夫々、3,000cp、15,000cp及び42,000cpであり、
略実施例1の場合と同程度の良好な値が得られた。
実施例3. 末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシリコーンオ
イルの代わりに、OP−3(日光ケミカルズ(株)製、非
イオン界面活性剤の商品番号)を使用した他は、実施例
1と全く同様にして白色液体を得た。
この液体を室温で1日間放置したところ、分散質は、
液面高さの90%の高さまで沈降し、10日間経過後には約
85%の高さ迄沈降したことが観測されたが、実施例2の
場合と同様、実用上の問題は発生しなかった。
得られた白色液体について、実施例1の場合と同様に
電気粘性特性を測定したところ、各電圧における粘度
は、夫々、2,000cp、20,000cp及び35,000cpと良好な結
果が得られた。
実施例4. サンウェットIM−5,000MPS(三洋化成工業(株)製商
品名)50gに、末端水酸基封鎖ジメチルシリコーンオイ
ル(25℃の粘度:30センチストークス)5gをトルエン45g
に溶解した10重量%トルエン溶液を添加し、50℃で30分
間撹拌した後トルエンを減圧下で除去し表面処理された
ポリマー粉体を得た。得られた粉体100重量部を分散質
とし、これに対して500重量部の末端トリメチルシロキ
シ基封鎖ジメチルシロキサンメチル(3,3,3−トリフロ
ロプロピル)シロキサン共重合体(25℃の粘度:150セン
リストークス、比重1.14)と均一混合し、白色液体を得
た。
この液体を室温で1日間放置したところ、分散質は液
面高さの80%の高さまで沈降し、10日間経過後には約75
%の高さまで沈降したことが観測されたが、実施例2の
場合と同様、実用上の問題は発生しなかった。
得られた白色液体について、実施例1の場合と同様に
して電気粘性特性を測定したところ、各電圧における粘
度は、夫々、1,000、10,000及び21,000であった。
比較例1 表面処理しないサンウェットIM−5,000MPS 100重量
部に対して500重量部の実施例1で用いたものと同じ末
端トリメチルシロキシ基封鎖メチル(3,3,3−トリフロ
ロプロピル)ポリシロキサンを均一混合し、白色液体を
得た。この液体は、室温で1日放置したのみで、分散質
が液面高さの約65%の高さ迄沈降し、2日後には約50
%、10日後には約45%の高さ迄沈降したことが確認さ
れ、極めて保存安定性の悪いものであった。
比較例2. 表面処理しないサンウェットIM−5,000MPS 100重量
部を、実施例1で用いたものと同じ末端トリメチルシロ
キシ基封鎖メチル(3,3,3−トリフロロプロピル)ポリ
シロキサン、及び末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチ
ルシリコーンオイルの、それぞれ500重量部及び10重量
部の混合物の中に添加し、均一に混合した白色液体を得
た。
得られた液体は、室温で1日放置しただけで、分散質
が液面高さの約60%の高さ迄沈降し、また、末端トリメ
チルシロキシ基封鎖ジメチルシリコーンオイルが液面上
層に分離していた。更に、分散質は2日後に約45%、10
日後に約40%の高さに迄沈降したことが確認された。
このように、単に分散剤を添加するだけでは、分散質
の沈降防止に効果がないばかりか、分散剤がフロロシリ
コーン流体より低比重であるため、2層分離して保存安
定性が悪くなることも分かった。
尚、実施例で得られた電気粘性特性をまとめると、第
1表の通りである。
又、実施例及び比較例で得られた白色液体の保存安定
性をまとめて第1図に示した。測定は各電気粘性流体を
50gの容量の容器に等容量ずつ詰め、室温における分散
質の経時による沈降度変化を、分散質相の高さ/流体全
体の高さ×100で示したものである。
第1表及び第1図の結果は、本発明の電気粘性流体が
保存安定性及び電気特性の点で極めて優れていることを
実証するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例及び比較例で得られた白色液体の保存
安定性を評価するグラフである。図において、横軸は放
置日数、縦軸は、分散質の最高高さの溶液高さに対する
%である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 C10M 145:14) C10N 30:08 40:14 (72)発明者 森 滋 群馬県安中市磯部2―13―1 信越化学 工業株式会社シリコーン電子材料技術研 究所内 (56)参考文献 特開 平1−198696(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 R1 aR2 bSiO(4−a−b)/2 (但し、R1は炭素数3〜11の同種又は異種の一価の飽和
    フロロアルキル基であり、R2は炭素数1〜6の非置換又
    は置換の同種若しくは異種の一価の炭化水素基であり、 1.8<a+b<2.3 且つ である) で表されるフロロシリコーン流体分散媒10〜1,000重量
    部及び アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸又はメタクリ
    ル酸のエステル及びアクリル酸又はメタクリル酸の金属
    塩から成る群から選択される少なくとも1種のモノマー
    を主成分とする付加ポリマー粉体であって、前記フロロ
    シリコーン流体に不溶性且つ該フロロシリコーン流体よ
    り低比重の分散剤で表面処理されたポリマー粉体分散質
    100重量部 とからなることを特徴とする電気粘性流体組成物。
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