JP3115674B2 - Method for producing electrorheological fluid composition - Google Patents
Method for producing electrorheological fluid compositionInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電気粘性流体組成物の製
造方法に関するものである。更に詳しくは、比較的弱い
電場を印加することによっても大きいせん断応力を発生
し、その際に流れる電流密度が小さく、かつ発生したせ
ん断応力および電流密度の経時安定性に優れた電気粘性
流体組成物の製造方法に関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing an electrorheological fluid composition .
It relates to a manufacturing method . More specifically, an electrorheological fluid composition that generates a large shear stress by applying a relatively weak electric field, has a small current density flowing at that time, and has excellent stability over time of the generated shear stress and current density. And a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】電気粘性流体とは、例えば電気絶縁性分
散媒中に固体粒子を分散・懸濁して得られる流体であっ
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
般に外部電場を印加した際に粘度が著しく上昇し、大き
いせん断応力を誘起する、いわゆるウィンズロー効果を
示す流体として知られている。このウィンズロー効果は
応答性が速いという特徴を有するため、電気粘性流体は
クラッチ、ブレーキ等のトルク伝達用アクチュエータ、
エンジンマウント、ダンパー、バルブ等の制御用アクチ
ュエーター、電気粘性流体インクジェット等への応用が
試みられている。2. Description of the Related Art An electrorheological fluid is, for example, a fluid obtained by dispersing and suspending solid particles in an electrically insulating dispersion medium, and its rheological or flow properties are changed by applying an electric field change to a viscoplastic fluid. Is generally known as a fluid exhibiting the so-called Winslow effect, in which the viscosity significantly increases when an external electric field is applied, and a large shear stress is induced. Since this Winslow effect has the characteristic of quick response, the electrorheological fluid is used for torque transmitting actuators such as clutches and brakes,
Applications to control actuators such as engine mounts, dampers, valves, etc., and electrorheological fluid ink jets have been attempted.
【0003】従来、電気粘性流体組成物としては、シリ
コンオイル、塩化ジフェニル、トランス油等の絶縁油中
に、セルロース、でんぷん、大豆カゼイン、シリカゲ
ル、ポリスチレン系イオン交換樹脂、ポリ(メタ)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。[0003] Conventionally, as an electrorheological fluid composition, cellulose, starch, soybean casein, silica gel, polystyrene-based ion exchange resin, poly (meth) acrylate in insulating oils such as silicone oil, diphenyl chloride, and trans oil. What disperse | distributed solid particles, such as a crosslinked body, is known.
【0004】しかしながら、セルロース、でんぷんや大
豆カゼインを分散相として用いた電気粘性流体組成物は
電場を印加した際に得られるせん断応力が小さいという
問題点があり、ポリアクリル酸塩架橋体を分散相として
用いた電気粘性流体組成物は比較的弱い電場を印加した
だけでは実用上充分なせん断応力が誘起されないという
問題点があった。However, an electrorheological fluid composition using cellulose, starch or soybean casein as a disperse phase has a problem that the shear stress obtained when an electric field is applied is small. The electrorheological fluid composition used as the above has a problem in that a shearing stress sufficient for practical use is not induced only by applying a relatively weak electric field.
【0005】また、ポリスチレン系イオン交換樹脂の一
つであるポリスチレンスルホン酸のアルカリ金属塩型の
イオン交換樹脂を分散相として用いた電気粘性流体組成
物は、比較的弱い電場の印加によっても大きなせん断応
力が得られるが、その際に流れる電流密度が大きく、か
つ発生したせん断応力および電流密度の経時安定性に乏
しいという問題点があった。Further, an electrorheological fluid composition using an alkali metal salt type ion exchange resin of polystyrene sulfonic acid, which is one of polystyrene ion exchange resins, as a disperse phase has a large shear force even when a relatively weak electric field is applied. Although stress can be obtained, there has been a problem that the current density flowing at that time is large, and the generated shear stress and current density have poor stability over time.
【0006】一方、我々は、ビニル芳香族化合物とポリ
ビニル化合物を必須成分とし必要に応じてその他のビニ
ル化合物を加えたモノマー混合物の重合架橋体をスルホ
ン化して得られるスルホン化重合体からなる分散相粒子
を電気絶縁性分散媒中に分散させた電気粘性流体につい
て種々検討してきた。たとえばモノマー混合物の重合工
程で水系懸濁重合を用いる場合に懸濁剤として分子量2
000以下の界面活性剤を用いたり中性の水に難溶性で
酸性の水に溶解する無機微粒子を用いると、比較的弱い
電場の印加によっても大きなせん断応力を発生しその際
に流れる電流密度が小さくかつ発生したせん断応力値お
よび電流密度の経時安定性に優れた電気粘性流体が得ら
れることを見いだした(特願平3−271191号、特
願平3−271192号)。On the other hand, we have disclosed a dispersed phase comprising a sulfonated polymer obtained by sulfonating a polymerized crosslinked product of a monomer mixture containing a vinyl aromatic compound and a polyvinyl compound as essential components and further adding other vinyl compounds as required. Various studies have been made on electrorheological fluids in which particles are dispersed in an electrically insulating dispersion medium. For example, when an aqueous suspension polymerization is used in the polymerization step of the monomer mixture, a molecular weight of 2
When a surfactant of 000 or less is used or inorganic fine particles that are hardly soluble in neutral water and are soluble in acidic water, a large shear stress is generated even when a relatively weak electric field is applied, and the current density flowing at that time is reduced. It has been found that an electrorheological fluid having a small shear stress value and excellent current density stability over time can be obtained (Japanese Patent Application Nos. 3-271191 and 3-271192).
【0007】しかしながら、このようなモノマー混合物
の水系懸濁重合による重合架橋体の製造においては、生
成した重合架橋体を懸濁液より分離して取り出す必要が
あり、この操作を誤ると好ましい球形微粒子状の重合架
橋体が得られず、前記した性能の電気粘性流体が得られ
なかった。However, in the production of a polymerized crosslinked product by aqueous suspension polymerization of such a monomer mixture, it is necessary to separate the produced polymerized crosslinked product from the suspension and take it out. A crosslinked polymer in the form of a liquid was not obtained, and an electrorheological fluid having the above-mentioned performance was not obtained.
【0008】重合架橋体を懸濁液より取り出す方法とし
ては、たとえば濾過法、遠心沈降法、凝集剤を用いて凝
集もしくは沈降させる方法が知られている。[0008] As a method for removing the crosslinked polymer from the suspension, for example, a filtration method, a centrifugal sedimentation method, and a method of coagulation or sedimentation using a flocculant are known.
【0009】しかしながら、電気粘性流体に好適に用い
られる重合架橋体の平均粒子径は、1〜50μm特に好
ましくは3〜20μmであり、濾過法では濾過するのに
要する時間が長くなりすぎ、遠心法では遠心沈降に必要
な遠心力が増大し、これらの方法による固液分離は限界
があった。また、従来公知の高分子凝集剤や酸性の水に
溶解しない無機微粒子等を加えて凝集させた場合には、
凝集剤がスルホン化およびその後の洗浄によってもスル
ホン化重合体粒子中に残存したり凝集効果が不十分であ
ったりして、得られたスルホン化重合体粒子を用いた電
気粘性流体は発生したせん断応力値および電流密度の経
時安定性に乏しいという問題点があった。[0009] However, the average particle size of the polymer cross-linked material suitably used for the electrorheological fluid is 1 to 50 µm, particularly preferably 3 to 20 µm. In this method, the centrifugal force required for centrifugal sedimentation increased, and solid-liquid separation by these methods was limited. In addition, when a conventionally known polymer coagulant or inorganic fine particles that do not dissolve in acidic water are added and coagulated,
The flocculant remained in the sulfonated polymer particles even after the sulfonation and subsequent washing, or the flocculation effect was insufficient, and the electrorheological fluid using the obtained sulfonated polymer particles was sheared. There is a problem that the temporal stability of the stress value and the current density is poor.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の電気
粘性流体組成物が有していた上記の問題点を解決するも
のである。したがって、本発明の目的は、比較的弱い電
場の印加によっても大きなせん断応力が発生しその際に
流れる電流密度が小さく且つ発生したせん断応力および
電流密度の経時安定性に特に優れた電気粘性流体組成物
の製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems of conventional electrorheological fluid compositions. Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrorheological fluid composition that generates a large shear stress even when a relatively weak electric field is applied, the current density flowing at that time is small, and the generated shear stress and the current density are particularly excellent with time stability. Stuff
It is to provide a manufacturing method of.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、ビニル芳香族
化合物(a)とポリビニル化合物(b)を必須成分とし
必要に応じてその他のビニル化合物(c)を加えたモノ
マー混合物(A)を水系懸濁重合して重合架橋体(I)
を合成し、次いで該重合架橋体(I)中に存在する芳香
族環をスルホン化して得られるスルホン化重合体からな
る分散相粒子を電気絶縁性分散媒中に分散させてなる組
成物において、水系懸濁重合で得られる該重合架橋体
(I)の懸濁液中に、酸性の水に溶解する無機化合物を
添加し、該重合架橋体(I)を凝集させたのち、該懸濁
液中より該重合架橋体(I)を分離することにより該重
合架橋体(I)を合成することを特徴とする電気粘性流
体組成物の製造方法に関するものである。According to the present invention, a monomer mixture (A) containing a vinyl aromatic compound (a) and a polyvinyl compound (b) as essential components and optionally adding another vinyl compound (c) is used. Crosslinked polymer (I) by aqueous suspension polymerization
In the synthesis, and then the polymer crosslinked (I) aromatic rings are dispersed dispersed phase particles consisting of sulfonated polymer obtained by sulfonating in the electrically insulating dispersion medium comprising the composition present in, to a suspension of the polymer crosslinked product obtained by aqueous suspension polymerization (I) after, adding an inorganic compound soluble in acidic water, thereby aggregating the polymer crosslinked body (I), the suspension a method of manufacturing the electro-rheological fluid composition characterized by combining the heavy <br/> if crosslinked body (I) by separating the polymer crosslinked body (I) than in.
【0012】[0012]
【作用】電気粘性流体の分散相粒子の形状としては、球
状であることが好ましい。また、分散相粒子の平均粒子
径は発生するせん断応力と分散安定性(分散相粒子を沈
降または浮上させずに電気粘性流体を長時間均一状態に
保持できる性能)のバランスから1〜50μmの範囲内
であることが好ましい。上記したスルホン化重合体から
なる分散相粒子の中間体となる重合架橋体(I)を合成
する際に水系懸濁重合を用いると、重合開始前に懸濁重
合系中のモノマー混合物(A)の液滴の粒子径を規制す
れば、分散相粒子の平均粒子径および形状を好適な1〜
50μmの球状とすることが容易にできる。本発明の電
気粘性流体組成物において分散相粒子として用いるスル
ホン化重合体は重合架橋体(I)をスルホン化して得ら
れるが、本発明では、重合架橋体(I)を合成する際の
水系懸濁重合終了時の懸濁液中に酸性の水に溶解する無
機化合物を添加し、重合架橋体(I)を凝集させたのち
懸濁液中より重合架橋体(I)を分離する。このような
特定の無機化合物を用いて凝集処理を行うことにより、
懸濁液からの重合架橋体(I)の分離工程(濾過など)
における作業性を良好なものとすることができる。The shape of the dispersed particles of the electrorheological fluid is preferably spherical. The average particle size of the dispersed phase particles is in the range of 1 to 50 μm from the balance between the generated shear stress and the dispersion stability (the ability to maintain the electrorheological fluid in a uniform state for a long time without causing the dispersed phase particles to settle or float). Is preferably within the range. When aqueous suspension polymerization is used in synthesizing the polymerized crosslinked product (I) which is an intermediate of the above-mentioned disperse phase particles composed of the sulfonated polymer, the monomer mixture (A) in the suspension polymerization system before the polymerization is started If the particle diameter of the droplets is regulated, the average particle diameter and shape of the dispersed phase particles are preferably 1 to
It can be easily made into a 50 μm spherical shape. The sulfonated polymer used as the dispersed phase particles in the electrorheological fluid composition of the present invention is obtained by sulfonating the polymerized crosslinked product (I). In the present invention, however, the aqueous suspension used in synthesizing the polymerized crosslinked product (I) is used. An inorganic compound dissolved in acidic water is added to the suspension at the end of the suspension polymerization to aggregate the polymerized crosslinked product (I), and then the polymerized crosslinked product (I) is separated from the suspension. By performing aggregation treatment using such a specific inorganic compound,
Step of separating polymerized crosslinked product (I) from suspension (filtration, etc.)
, The workability can be improved.
【0013】酸性の水に溶解しない無機化合物や高分子
凝集剤を用いた場合には、凝集効果が不十分となった
り、得られた重合架橋体中に凝集剤が残存しスルホン化
によって容易に取り除くことができないので、スルホン
化重合体を分散相粒子として用いた電気粘性流体のせん
断応力値および電流密度の経時安定性に乏しくなるとい
う問題点が起こる。When an inorganic compound or a polymer flocculant which does not dissolve in acidic water is used, the flocculant effect becomes insufficient or the flocculant remains in the obtained polymerized crosslinked product and is easily formed by sulfonation. Since it cannot be removed, there arises a problem that the temporal stability of the shear stress value and the current density of the electrorheological fluid using the sulfonated polymer as the dispersed phase particles is poor.
【0014】本発明において重合架橋体(I)を凝集さ
せるのに用いられる無機化合物の例としては、酸性の水
に溶解すれば特に制限はなく、例えば酸化カルシウム、
酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の金属酸化物;炭酸バリ
ウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;
硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩;トリリ
ン酸カルシウム、トリリン酸マグネシウム等のリン酸
塩;ポリ塩化アルミニウム等が挙げられる。中でも、酸
化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の金属酸
化物、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウ
ム等の炭酸塩、トリリン酸カルシウム、トリリン酸マグ
ネシウム等のリン酸塩といった中性の水に難溶性で酸性
の水に溶解する無機微粒子の添加が、重合架橋体(I)
同士を安定に凝集させ好ましい大きさのフロック状粒子
を形成することや重合架橋体(I)の乾燥後の解砕性を
著しく向上させることから好ましい。そのため用いられ
る無機微粒子の平均粒子径は0.01〜20μmである
ことが好ましい。無機微粒子の平均粒子径が0.01μ
m未満や20μmを超えると形成されるフロックの大き
さが不安定になり再現良く重合架橋体(I)を凝集させ
ることが困難となる。尚、本発明において中性とはpH
6から8の範囲をいい、pH6未満を酸性という。In the present invention, the inorganic compound used for aggregating the polymerized crosslinked product (I) is not particularly limited as long as it is dissolved in acidic water.
Metal oxides such as magnesium oxide and zinc oxide; carbonates such as barium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate;
Sulfates such as aluminum sulfate and calcium sulfate; phosphates such as calcium triphosphate and magnesium triphosphate; and polyaluminum chloride. Among them, poorly soluble and acidic in neutral water such as metal oxides such as calcium oxide, magnesium oxide and zinc oxide, carbonates such as barium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate, and phosphates such as calcium triphosphate and magnesium triphosphate. Addition of inorganic fine particles soluble in water,
It is preferable because the flocculent particles can be stably aggregated to form floc-like particles of a preferable size, and the crushability of the polymerized crosslinked product (I) after drying can be significantly improved. Therefore, the average particle diameter of the inorganic fine particles used is preferably 0.01 to 20 μm. Average particle size of inorganic fine particles is 0.01μ
If it is less than m or more than 20 μm, the size of the formed floc becomes unstable, and it becomes difficult to coagulate the polymer crosslinked product (I) with good reproducibility. In the present invention, neutral means pH
It refers to a range of 6 to 8, and a pH of less than 6 is called acidic.
【0015】本発明で用いられる酸性の水に溶解する無
機化合物の添加量は重合架橋体(I)100重量部に対
して0.01〜10重量部であることが好ましい。0.
01重量部未満の添加では、無機化合物の添加による効
果が発現し難く、凝集が不十分となる。また、10重量
部を越える多量加えた場合には、凝集処理時の粒子同士
の凝集が進行し過ぎて球形微粒子の形状の保持が困難と
なることがある。The amount of the inorganic compound soluble in acidic water used in the present invention is preferably 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer crosslinked product (I). 0.
If the addition is less than 01 parts by weight, the effect of the addition of the inorganic compound is unlikely to be exerted, and the aggregation becomes insufficient. In addition, when a large amount exceeding 10 parts by weight is added, aggregation of the particles during the aggregation treatment may progress too much, and it may be difficult to maintain the shape of the spherical fine particles.
【0016】上記したような酸性の水に溶解する無機化
合物を用いた凝集処理において、重合架橋体(I)の凝
集体のかさ密度が0.1〜0.9g/cm3、特に0.
2〜0.7g/cm3の範囲の凝集状態とするのがより
好ましい。重合架橋体(I)の形状および大きさは制限
されるものでないが、次の工程である粒子の分離、乾
燥、解砕を考えれば、20〜10000μm、より好ま
しくは30〜1000μmの粒子を生成させる方がよ
い。大きさが20μm未満であれば、粒子の分離に大き
なエネルギーあるいは特殊な装置が必要であり、100
00μmを越えると解砕に大きなエネルギーが必要とな
る。凝集処理後の重合架橋体(I)の凝集体と懸濁液の
固液分離は、懸濁液中の重合架橋体(I)が上記したよ
うに適当な大きさの粒子へと凝集しているために、吸引
濾過、加圧濾過、遠心濾過等による一般的な各種固液分
離装置を用いて容易に行うことができる。In the coagulation treatment using an inorganic compound soluble in acidic water as described above, the bulk density of the aggregate of the polymerized crosslinked product (I) is 0.1 to 0.9 g / cm 3 , especially 0.1 g / cm 3 .
It is more preferable to set the aggregation state in the range of 2 to 0.7 g / cm 3 . The shape and size of the polymerized crosslinked product (I) are not limited, but in consideration of the next step of separation, drying and crushing of particles, particles of 20 to 10000 μm, more preferably 30 to 1000 μm are formed. It is better to let. If the size is less than 20 μm, large energy or special equipment is required for separating the particles,
If it exceeds 00 μm, large energy is required for crushing. The solid-liquid separation of the aggregate of the polymerized crosslinked product (I) and the suspension after the aggregation treatment is performed by coagulating the polymerized crosslinked product (I) in the suspension into particles of an appropriate size as described above. Therefore, it can be easily performed by using various general solid-liquid separation devices such as suction filtration, pressure filtration, and centrifugal filtration.
【0017】懸濁液より分離された重合架橋体(I)
は、乾燥工程を経た後、該重合架橋体(I)の凝集体を
実質凝集前の重合架橋体(I)の平均粒子径に解砕する
解砕工程に運ばれる。解砕は、従来工業的に粉体や粒子
等を生産するために用いられている粉砕機を制限なく使
用することができる。なお、本発明において生成する重
合架橋体(I)の凝集体は、その界面において点接合な
いしはわずかな面接合しているのみであるので、比較的
簡単な機構の粉砕機によってわずかなエネルギーによっ
て容易に凝集前の重合架橋体(I)の平均粒子径に解砕
することができる。Crosslinked polymer (I) separated from the suspension
Is passed through a drying step and then to a crushing step in which the aggregate of the polymerized crosslinked product (I) is crushed to an average particle diameter of the polymerized crosslinked product (I) before substantial aggregation. In the pulverization, a pulverizer conventionally used for industrially producing powders or particles can be used without limitation. Since the aggregate of the polymerized crosslinked product (I) produced in the present invention has only a point junction or a slight surface junction at its interface, it can be easily produced by a pulverizer having a relatively simple mechanism with a small amount of energy. To the average particle size of the polymerized crosslinked product (I) before aggregation.
【0018】解砕後の重合架橋体(I)の粒子は、水系
懸濁重合によって得られる懸濁液中の重合架橋体(I)
の粒子形状を実質的に保持しており、次のスルホン化工
程に好適に用いられる。The particles of the polymerized crosslinked product (I) after crushing are mixed with the polymerized crosslinked product (I) in a suspension obtained by aqueous suspension polymerization.
Is substantially retained, and is suitably used in the next sulfonation step.
【0019】本発明において水系懸濁重合に用いること
ができる懸濁剤は、従来公知のものから適宜選択して使
用できるが、分子量2000以下の界面活性剤および/
または中性の水に難溶性であり酸性の水に溶解する無機
微粒子であることが好ましい。これら界面活性剤および
/または無機微粒子を用いることにより、モノマー混合
物(A)の水系懸濁重合を安定して行うことができ、本
発明に好適な重合架橋体(I)が得られる。また、これ
らの懸濁剤はスルホン化工程で容易に取り除かれるた
め、懸濁重合系から取り出された重合架橋体(I)の固
形物を洗浄することなく乾燥するだけで次のスルホン化
工程に使用できるので、製造プロセス簡略化の点からも
好ましい。In the present invention, the suspending agent which can be used in the aqueous suspension polymerization can be appropriately selected from conventionally known ones, and may be a surfactant having a molecular weight of 2,000 or less and / or
Alternatively, inorganic fine particles that are hardly soluble in neutral water and soluble in acidic water are preferable. By using these surfactants and / or inorganic fine particles, the aqueous suspension polymerization of the monomer mixture (A) can be stably performed, and the polymer crosslinked product (I) suitable for the present invention is obtained. In addition, since these suspending agents are easily removed in the sulfonation step, the solid matter of the polymerized crosslinked product (I) taken out of the suspension polymerization system is dried without washing, and is then transferred to the next sulfonation step. Since it can be used, it is preferable from the viewpoint of simplifying the manufacturing process.
【0020】本発明における水系懸濁重合で懸濁剤に用
いることができる界面活性剤としては、公知のアニオン
性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面
活性剤、両性イオン界面活性剤等を用いることができ
る。中でも懸濁重合系の安定性および懸濁重合終了後の
凝集処理の行い易さの点からアニオン性界面活性剤の使
用が好ましい。Examples of the surfactant which can be used as a suspending agent in the aqueous suspension polymerization in the present invention include known anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants. Etc. can be used. Among them, the use of an anionic surfactant is preferred from the viewpoint of the stability of the suspension polymerization system and the easiness of the aggregation treatment after the completion of the suspension polymerization.
【0021】懸濁剤として好適に用いることができるア
ニオン性界面活性剤としては、例えばオレイン酸ナトリ
ウムやヒマシ油カリ等の脂肪酸塩、ラウリル硫酸ナトリ
ウムやラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エス
テル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のア
ルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスル
ホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコ
ハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ポリオキシエチ
レンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオ
キシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられ、こ
れらの中から一種または二種以上用いることができる。Examples of the anionic surfactant which can be suitably used as a suspending agent include fatty acid salts such as sodium oleate and castor oil potassium, alkyl sulfate ester salts such as sodium lauryl sulfate and ammonium lauryl sulfate, dodecylbenzene sulfone Alkyl benzene sulfonate such as sodium acid, alkyl naphthalene sulfonate, alkane sulfonate, dialkyl sulfosuccinate, alkyl phosphate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, polyoxyethylene alkyl sulfate, etc. And one or more of these can be used.
【0022】懸濁剤として好適に用いることができるノ
ニオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレ
ンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェ
ニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソ
ルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシソルビタン脂肪酸
エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセ
リン脂肪酸エステル等が挙げられ、これらの中から一種
または二種以上用いることができる。Nonionic surfactants which can be suitably used as a suspending agent include, for example, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxysorbitan fatty acid ester And polyoxyethylene alkylamines and glycerin fatty acid esters. One or more of these can be used.
【0023】懸濁剤として好適に用いることができるカ
チオン性界面活性剤としては、例えばラウリルアミンア
セテートやステアリルアミンアセテート等のアルキルア
ミン塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等
の第四級アンモニウム塩等が挙げられ、これらの中から
一種または二種以上用いることができる。Examples of the cationic surfactant which can be suitably used as a suspending agent include alkylamine salts such as laurylamine acetate and stearylamine acetate, and quaternary ammonium salts such as lauryltrimethylammonium chloride. And one or more of these can be used.
【0024】懸濁剤として好適に用いることができる両
性界面活性剤としては、例えばラウリルジメチルアミン
オキサイド等が挙げられる。これら界面活性剤は、得ら
れる重合架橋体(I)の平均粒子径が1〜50μmの範
囲になるように組成や使用量を適宜調節して使用するこ
とが好ましい。Examples of the amphoteric surfactant which can be suitably used as a suspending agent include, for example, lauryl dimethylamine oxide. These surfactants are preferably used by appropriately adjusting the composition and the amount of the surfactant so that the average particle diameter of the obtained polymerized crosslinked product (I) is in the range of 1 to 50 μm.
【0025】界面活性剤の使用量は、モノマー混合物
(A)100重量部に対して0.02〜5重量部の範囲
で用いることが好ましい。0.02重量部未満では、懸
濁系が不安定になり均一分散系が得られなくなり、また
5重量部を越えると平均粒子径が1μm未満の微粒子が
多く生成して、いずれの場合も重合架橋体(I)を安定
して得ることが困難となる。The amount of the surfactant used is preferably in the range of 0.02 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer mixture (A). If the amount is less than 0.02 parts by weight, the suspension becomes unstable and a uniform dispersion cannot be obtained. If the amount exceeds 5 parts by weight, many fine particles having an average particle diameter of less than 1 μm are formed. It is difficult to obtain the crosslinked product (I) stably.
【0026】本発明の懸濁剤として好適に用いることが
できる無機微粒子としては、例えばトリリン酸カルシウ
ム、ヒドロキシアパタイト等のリン酸塩、水酸化アルミ
ニウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシ
ウム、炭酸カルシウム等の無機塩を挙げることができ、
これらの中から一種または二種以上用いることができ
る。懸濁重合時の取り扱い易さを考慮するとリン酸塩の
使用が特に好ましい。Examples of the inorganic fine particles which can be suitably used as the suspending agent of the present invention include phosphates such as calcium triphosphate and hydroxyapatite, aluminum hydroxide, calcium sulfate, barium carbonate, magnesium carbonate and calcium carbonate. Inorganic salts,
One or more of these can be used. Considering the ease of handling during suspension polymerization, the use of phosphate is particularly preferred.
【0027】懸濁剤に用いることができる無機微粒子の
平均粒子径としては、取り扱い性に支障のない粒子であ
れば特に制限はないが、懸濁剤としてのモノマー液滴や
生成する重合架橋体(I)の分散安定化効果および最終
的に得られるスルホン化重合体を分散相粒子として電気
粘性流体組成物に用いた際の電気粘性流体としての性能
面から0.01〜1μmの範囲が好ましい。無機微粒子
の平均粒子径が0.01μm未満や1μmを超えると、
懸濁系が不安定となり、せん断応力や電流特性の不十分
な電気粘性流体しか得られなくなったりすることがあ
る。The average particle size of the inorganic fine particles that can be used in the suspending agent is not particularly limited as long as it does not affect the handling properties. The range of 0.01 to 1 μm is preferred from the viewpoint of the dispersion stabilizing effect of (I) and the performance as an electrorheological fluid when the finally obtained sulfonated polymer is used as a dispersed phase particle in an electrorheological fluid composition. . When the average particle diameter of the inorganic fine particles is less than 0.01 μm or more than 1 μm,
In some cases, the suspension system becomes unstable, and only an electrorheological fluid having insufficient shear stress and current characteristics may be obtained.
【0028】懸濁剤として用いる無機微粒子は、得られ
る重合架橋体(I)の平均粒子径が1〜50μmの範囲
になるようにその組成や使用量を適宜調節して使用する
ことがこのましい。The inorganic fine particles used as a suspending agent are preferably used by appropriately adjusting the composition and amount thereof so that the average particle size of the obtained polymerized crosslinked product (I) is in the range of 1 to 50 μm. No.
【0029】これら無機微粒子の使用量は、モノマー混
合物(A)100重量部に対して1〜20重量部の範囲
で用いることが好ましい。1重量部未満では懸濁系が不
安定になり、また20重量部を越えると均一分散系が得
られなくなり、いずれの場合も安定して重合架橋体
(I)を得られないことがある。The amount of the inorganic fine particles to be used is preferably in the range of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer mixture (A). If the amount is less than 1 part by weight, the suspension becomes unstable, and if it exceeds 20 parts by weight, a uniform dispersion cannot be obtained. In any case, the polymer crosslinked product (I) may not be obtained stably.
【0030】本発明では、モノマー混合物(A)中にビ
ニル芳香族化合物(a)が含まれることが必要であり、
本発明に用いることのできるビニル芳香族化合物(a)
としては、例えばスチレン、ビニルナフタレン、ビニル
アントラセン、ビニルフェナントレンなどのビニル芳香
族炭化水素;メチルスチレン、エチルスチレン、プロピ
ルスチレン、ブチルスチレン、ペンチルスチレン、ヘキ
シルスチレンなどのモノアルキルスチレン化合物;ジメ
チルスチレン、ジエチルスチレン、ジプロピルスチレ
ン、メチルエチルスチレン、メチルプロピルスチレン、
メチルヘキシルスチレン、エチルブチルスチレン、エチ
ルプロピルスチレン、エチルヘキシルスチレン、プロピ
ルブチルスチレンなどのジアルキルスチレン化合物;ト
リメチルスチレン、トリエチルスチレン、トリプロピル
スチレン、メチルジエチルスチレン、ジメチルエチルス
チレン、メチルエチルプロピルスチレン、メチルジプロ
ピルスチレン、ジメチルプロピルスチレン、エチルジプ
ロピルスチレン、ジエチルプロピルスチレンなどのトリ
アルキルスチレン化合物;ビニルメチルナフタレン、ビ
ニルエチルナフタレン、ビニルプロピルナフタレンなど
のビニルモノアルキルナフタレン化合物;ビニルジメチ
ルナフタレン、ビニルジエチルナフタレン、ビニルジプ
ロピルナフタレン、ビニルメチルエチルナフタレンなど
のビニルジアルキルナフタレン化合物;ビニルトリメチ
ルナフタレン、ビニルトリエチルナフタレン、ビニルト
リプロピルナフタレン、ビニルメチルジエチルナフタレ
ン、ビニルジメチルエチルナフタレン、ビニルメチルエ
チルプロピルナフタレンなどのビニルトリアルキルナフ
タレン化合物;クロロスチレン、ブロモスチレン、フル
オロスチレン、クロロメチルスチレン、クロロエチルス
チレン、クロロプロピルスチレン、クロロジメチルスチ
レン、ブロモメチルスチレン、ブロモエチルスチレン、
フルオロメチルスチレン、フルオロエチルスチレン、ビ
ニルクロロナフタレン、ビニルブロモナフタレンなどの
ハロゲン化ビニル芳香族化合物;メトキシスチレン、ジ
メトキシスチレン、トリメトキシスチレン、エトキシス
チレン、ジエトキシスチレン、トリエトキシスチレン、
プロピルオキシスチレン、ジプロピルオキシスチレン、
フェノキシスチレン、メトキシメチルスチレン、メトキ
シエチルスチレン、メトキシプロピルスチレン、エトキ
シメチルスチレン、エトキシエチルスチレン、プロピル
オキシメチルスチレン、プロピルオキシエチルスチレ
ン、メトキシジメチルスチレン、メトキシジエチルスチ
レン、フェノキシジメチルスチレン、フェノキシジエチ
ルスチレン、メトキシクロロスチレン、メトキシブロモ
スチレン、ビニルメトキシナフタレン、ビニルジメトキ
シナフタレン、ビニルエトキシナフタレン、ビニルジエ
トキシナフタレン、ビニルメトキシメチルナフタレン、
ビニルメトキシジメチルナフタレン、ビニルジメトキシ
メチルナフタレン、ビニルメトキシクロロナフタレン、
ビニルジメトキシクロロナフタレンなどのアルコキシ化
もしくはアリールオキシ化ビニル芳香族化合物等を挙げ
ることができ、これらの中から一種または二種以上を用
いることができる。In the present invention, it is necessary that the monomer mixture (A) contains the vinyl aromatic compound (a).
Vinyl aromatic compound (a) usable in the present invention
Examples thereof include vinyl aromatic hydrocarbons such as styrene, vinylnaphthalene, vinylanthracene, and vinylphenanthrene; monoalkylstyrene compounds such as methylstyrene, ethylstyrene, propylstyrene, butylstyrene, pentylstyrene, and hexylstyrene; dimethylstyrene, diethyl Styrene, dipropyl styrene, methyl ethyl styrene, methyl propyl styrene,
Dialkylstyrene compounds such as methylhexylstyrene, ethylbutylstyrene, ethylpropylstyrene, ethylhexylstyrene and propylbutylstyrene; trimethylstyrene, triethylstyrene, tripropylstyrene, methyldiethylstyrene, dimethylethylstyrene, methylethylpropylstyrene, methyldipropyl Trialkylstyrene compounds such as styrene, dimethylpropylstyrene, ethyldipropylstyrene and diethylpropylstyrene; vinylmonoalkylnaphthalene compounds such as vinylmethylnaphthalene, vinylethylnaphthalene and vinylpropylnaphthalene; vinyldimethylnaphthalene, vinyldiethylnaphthalene, vinyldivinyl Vinyl dialky such as propylnaphthalene and vinylmethylethylnaphthalene Naphthalene compounds; vinyltrialkylnaphthalene compounds such as vinyltrimethylnaphthalene, vinyltriethylnaphthalene, vinyltripropylnaphthalene, vinylmethyldiethylnaphthalene, vinyldimethylethylnaphthalene, vinylmethylethylpropylnaphthalene; chlorostyrene, bromostyrene, fluorostyrene, chloromethyl Styrene, chloroethylstyrene, chloropropylstyrene, chlorodimethylstyrene, bromomethylstyrene, bromoethylstyrene,
Halogenated vinyl aromatic compounds such as fluoromethylstyrene, fluoroethylstyrene, vinylchloronaphthalene and vinylbromonaphthalene; methoxystyrene, dimethoxystyrene, trimethoxystyrene, ethoxystyrene, diethoxystyrene, triethoxystyrene,
Propyloxystyrene, dipropyloxystyrene,
Phenoxystyrene, methoxymethylstyrene, methoxyethylstyrene, methoxypropylstyrene, ethoxymethylstyrene, ethoxyethylstyrene, propyloxymethylstyrene, propyloxyethylstyrene, methoxydimethylstyrene, methoxydiethylstyrene, phenoxydimethylstyrene, phenoxydiethylstyrene, methoxy Chlorostyrene, methoxybromostyrene, vinylmethoxynaphthalene, vinyldimethoxynaphthalene, vinylethoxynaphthalene, vinyldiethoxynaphthalene, vinylmethoxymethylnaphthalene,
Vinylmethoxydimethylnaphthalene, vinyldimethoxymethylnaphthalene, vinylmethoxychloronaphthalene,
Examples thereof include alkoxylated or aryloxylated vinyl aromatic compounds such as vinyldimethoxychloronaphthalene, and one or more of these can be used.
【0031】本発明ではモノマー混合物(A)中にポリ
ビニル化合物(b)が含まれることが必要であり、0.
1〜20.0モル%の範囲であることが好ましい。ポリ
ビニル化合物(b)の割合が20.0モル%を越える場
合、スルホン化が進行しにくくなったり、得られた粒子
を用いた電気粘性流体組成物に電場を印加した際に大き
なせん断応力が得られないという問題点が起こることが
ある。また、ポリビニル化合物(b)の割合が0.1モ
ル%未満の場合、重合により得られた重合架橋体をスル
ホン化した際に粒子同士の付着が起こるという問題点が
起こることがある。In the present invention, it is necessary that the monomer mixture (A) contains the polyvinyl compound (b).
It is preferably in the range of 1 to 20.0 mol%. When the ratio of the polyvinyl compound (b) exceeds 20.0 mol%, sulfonation hardly proceeds, and a large shear stress is obtained when an electric field is applied to an electrorheological fluid composition using the obtained particles. There is a problem that it cannot be performed. Further, when the ratio of the polyvinyl compound (b) is less than 0.1 mol%, a problem may occur that particles adhere to each other when the polymerized crosslinked product obtained by polymerization is sulfonated.
【0032】本発明で使用することのできるポリビニル
化合物(b)としては、例えばジビニルベンゼン、ジビ
ニルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニルエチルベン
ゼン、ジビニルジエチルベンゼン、ジビニルプロピルベ
ンゼン、ジビニルナフタレン、トリビニルベンゼン、ト
リビニルトルエン、トリビニルキシレン、トリビニルナ
フタレンなどのポリビニル芳香族炭化水素;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、トリメチロールプロパント
リ(メタ)アクリレート、N,N−メチレンビスアクリ
ルアミド、マレイン酸ジアリル、アジピン酸ジアリルな
どのポリビニルもしくはポリアリル脂肪族化合物等を挙
げることができ、これらの中から一種または二種以上を
用いることができる。Examples of the polyvinyl compound (b) that can be used in the present invention include divinylbenzene, divinyltoluene, divinylxylene, divinylethylbenzene, divinyldiethylbenzene, divinylpropylbenzene, divinylnaphthalene, trivinylbenzene, trivinyltoluene, Polyvinyl aromatic hydrocarbons such as trivinylxylene and trivinylnaphthalene; ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, N, N-methylenebisacrylamide, diallyl maleate And polyvinyl or polyallyl aliphatic compounds such as diallyl adipate, and one or more of these can be used. .
【0033】本発明ではモノマー混合物(A)は、ビニ
ル芳香族化合物(a)とポリビニル化合物(b)を必須
成分としてなるが、これら化合物(a)および化合物
(b)の合計量は、モノマー混合物(A)中50.0モ
ル%以上となる割合で使用することが好ましい。In the present invention, the monomer mixture (A) comprises a vinyl aromatic compound (a) and a polyvinyl compound (b) as essential components, and the total amount of the compound (a) and the compound (b) is It is preferable to use 50.0 mol% or more of (A).
【0034】本発明におけるモノマー混合物(A)に
は、必要に応じてビニル芳香族化合物(a)やポリビニ
ル化合物(b)以外のビニル化合物(c)を配合するこ
とができ、その構成割合は50モル%以下であることが
好ましい。このようなその他のビニル化合物(c)とし
ては、例えばエチレン、プロピレン、イソプレン、ブタ
ジエン、塩化ビニル、クロロプレンなどのオレフィン系
炭化水素またはこれらのハロゲン置換体;メチル(メ
タ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレートなどの
不飽和カルボン酸のエステル化合物;酢酸ビニル、プロ
ピオン酸ビニルなどの1価のカルボン酸のビニルエステ
ル化合物;(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリ
ルアミド、メチロール化(メタ)アクリルアミドなどの
不飽和アミド化合物またはその誘導体;(メタ)アクリ
ロニトリル、クロトンニトリルなどの不飽和シアン化合
物;(メタ)アリルアルコール、クロトンアルコールな
どの不飽和アルコール化合物;(メタ)アクリル酸など
の不飽和一塩基酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸
などの不飽和二塩基酸;マレイン酸モノメチルエステ
ル、マレイン酸モノエチルエステルなどの1価のアルコ
ールと不飽和二塩基酸とのモノエステル化合物等を挙げ
ることができ、これらの中から一種または二種以上用い
ることができる。The monomer mixture (A) in the present invention may contain, if necessary, a vinyl compound (c) other than the vinyl aromatic compound (a) or the polyvinyl compound (b). It is preferably at most mol%. Examples of such other vinyl compounds (c) include olefinic hydrocarbons such as ethylene, propylene, isoprene, butadiene, vinyl chloride, and chloroprene or halogen-substituted products thereof; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate Ester compounds of unsaturated carboxylic acids such as vinyl acetate; vinyl ester compounds of monovalent carboxylic acids such as vinyl acetate and vinyl propionate; unsaturated amide compounds such as (meth) acrylamide, diacetone acrylamide, and methylolated (meth) acrylamide; Derivatives thereof; unsaturated cyanide compounds such as (meth) acrylonitrile and crotonnitrile; unsaturated alcohol compounds such as (meth) allyl alcohol and croton alcohol; unsaturated monobasic acids such as (meth) acrylic acid; and maleic acid Unsaturated dibasic acids such as fumaric acid and itaconic acid; monoester compounds of a monohydric alcohol such as maleic acid monomethyl ester and maleic acid monoethyl ester with an unsaturated dibasic acid; Can be used alone or in combination of two or more.
【0035】本発明における懸濁重合方法としては、例
えば分散媒と懸濁剤を仕込み、これに撹拌下に重合開始
剤を溶解させたモノマー混合物(A)を加え分散機や撹
拌装置を用いて粒子径規制を行った後、懸濁状態下に重
合を実施することができる。In the suspension polymerization method of the present invention, for example, a dispersion medium and a suspending agent are charged, and a monomer mixture (A) having a polymerization initiator dissolved therein is added thereto with stirring, and a dispersion machine or a stirrer is used. After controlling the particle size, the polymerization can be carried out in a suspended state.
【0036】懸濁重合の重合開始剤としては、例えば過
酸化ベンゾイル、第三級ブチルヒドロキシパーオキサイ
ド、過酸化クメン、過酸化ラウロイル、過酸化メチルエ
チルケトン、第三級ブチルパーフタレイト、カプロイル
パーオキサイドなどの過酸化物;アゾビスイソブチロニ
トリル、アゾビスイソブチルアミド、2,2’−アゾビ
ス(2,4−ジメチルマレロニトリル)、アゾビス(α
−ジメチルバレロニトリル)、アゾビス(α−メチルブ
チロニトリル)などのアゾ化合物等を挙げることがで
き、これらの中から一種または二種以上用いることがで
きる。中でも、過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロ
ニトリルを用いることが好ましい。Examples of the polymerization initiator for suspension polymerization include benzoyl peroxide, tertiary butyl hydroxy peroxide, cumene peroxide, lauroyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, tertiary butyl perphthalate and caproyl peroxide. Peroxides such as azobisisobutyronitrile, azobisisobutylamide, 2,2′-azobis (2,4-dimethylmaleronitrile), azobis (α
-Dimethylvaleronitrile), azo compounds such as azobis (α-methylbutyronitrile) and the like, and one or more of these can be used. Especially, it is preferable to use benzoyl peroxide and azobisisobutyronitrile.
【0037】懸濁重合の分散媒としては、通常水が用い
られる。As a dispersion medium for suspension polymerization, water is usually used.
【0038】懸濁重合の際に必要に応じて公知の乳化重
合禁止剤を使用して乳化物微粒子の発生を抑えることが
できる。In suspension polymerization, if necessary, a known emulsion polymerization inhibitor can be used to suppress the generation of fine particles of the emulsion.
【0039】粒径規制および重合時においては窒素雰囲
気下で行うことが好ましい。It is preferable that the particle size control and the polymerization are carried out in a nitrogen atmosphere.
【0040】懸濁重合は通常、50℃から80℃の範囲
内の温度にて2〜30時間程度で行われるが、特に重合
率が30重量%以上80重量%未満の範囲に達するまで
80℃未満の温度、好ましくは重合率が40重量%以上
70重量%未満の範囲に達するまで50℃以上80℃未
満の温度で0.3〜10時間程度重合し、その後重合率
が99.8重量%以上になるまで80℃以上の温度で1
〜20時間程度重合を行うことが好ましい。The suspension polymerization is usually carried out at a temperature in the range of 50 ° C. to 80 ° C. for about 2 to 30 hours, and particularly at 80 ° C. until the conversion reaches 30% by weight or more and less than 80% by weight. Polymerization at a temperature of 50 ° C. or more and less than 80 ° C. for about 0.3 to 10 hours until the polymerization rate reaches a temperature of less than 40% by weight and less than 70% by weight. At 80 ° C or higher until
It is preferable to carry out the polymerization for about 20 hours.
【0041】本発明で用いられる重合架橋体(I)は、
ゲル型と称される実質的に非多孔質の重合架橋体でもよ
く、また、重合の際に得られる重合架橋体に多孔性を付
与する公知の多孔質形成剤、例えば膨潤性の有機溶剤、
非膨潤性の有機溶剤、モノマーに溶解し得る線状重合体
あるいはこれらの混合物等の共存下にモノマー混合物を
重合して得られる多孔質重合架橋体であってもよい。The polymer crosslinked product (I) used in the present invention comprises
A substantially non-porous polymer cross-linked product called a gel type may be used, or a known porous forming agent that imparts porosity to the polymer cross-linked product obtained during polymerization, for example, a swellable organic solvent,
It may be a porous polymer crosslinked product obtained by polymerizing a monomer mixture in the presence of a non-swellable organic solvent, a linear polymer soluble in a monomer, or a mixture thereof.
【0042】本発明で用いられる分散相粒子を構成する
スルホン化重合体の粒子は、前記した重合法により得ら
れた重合架橋体(I)をスルホン化し必要に応じて適当
に解砕または造粒して得られる。The particles of the sulfonated polymer constituting the dispersed phase particles used in the present invention are obtained by sulfonating the polymerized crosslinked product (I) obtained by the above-mentioned polymerization method, and suitably pulverizing or granulating as necessary. Is obtained.
【0043】本発明で重合架橋体(I)中に存在する芳
香族環をスルホン化するために用いられるスルホン化剤
としては、公知のスルホン化剤を用いればよく、例えば
硫酸、発煙硫酸、クロロ硫酸等を挙げることができ、こ
れらの中から一種または二種以上用いることができる。As the sulfonating agent used for sulfonating the aromatic ring present in the polymerized crosslinked product (I) in the present invention, a known sulfonating agent may be used, for example, sulfuric acid, fuming sulfuric acid, chloroform. Sulfuric acid and the like can be mentioned, and one or more of these can be used.
【0044】スルホン化剤の主成分として硫酸を用いた
場合には、スルホン化は、普通60〜100℃の範囲内
の温度で0.3〜100時間程度で行われる。硫酸は、
重合架橋体(I)100重量部に対し500重量部以上
の割合で使用することが好ましい。When sulfuric acid is used as the main component of the sulfonating agent, sulfonation is usually performed at a temperature in the range of 60 to 100 ° C. for about 0.3 to 100 hours. Sulfuric acid
It is preferable to use 500 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the polymer crosslinked product (I).
【0045】スルホン化剤の主成分としてクロロ硫酸を
用いた場合には、スルホン化は普通−20〜100℃の
範囲内の温度で0.3〜100時間程度で行われるが、
好ましい条件として、重合架橋体(I)をクロロ硫酸
存在下に70℃以上の温度で30分以上保持するものや
重合架橋体(I)をクロロ硫酸の存在下に−20℃以
上70℃未満の温度範囲で0.3〜30時間保持した
後、更に70℃以上の温度で30分以上保持するものを
挙げることができる。中でも、スルホン化反応の制御の
しやすさを考慮するとの方法が好ましい。クロロ硫酸
は、重合架橋体(I)100重量部に対し500重量部
以上の割合で使用することが好ましい。When chlorosulfuric acid is used as the main component of the sulfonating agent, sulfonation is usually carried out at a temperature in the range of -20 to 100 ° C. for about 0.3 to 100 hours.
As preferred conditions, the polymer crosslinked product (I) is kept at 70 ° C. or more for 30 minutes or more in the presence of chlorosulfuric acid, or the polymer crosslinked product (I) is kept at −20 ° C. or more and less than 70 ° C. After holding at a temperature in the range of 0.3 to 30 hours, there may be mentioned one that is further held at a temperature of 70 ° C. or more for 30 minutes or more. Above all, a method considering the ease of controlling the sulfonation reaction is preferable. The chlorosulfuric acid is preferably used in a proportion of 500 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the polymer crosslinked product (I).
【0046】スルホン化剤として発煙硫酸を用いた場合
には、スルホン化は普通−20〜100℃の範囲内の温
度で0.3〜100時間程度で行われるが、好ましい条
件として、重合架橋体(I)を発煙硫酸存在下に70
℃以上の温度で30分以上保持するものや重合架橋体
(I)を発煙硫酸の存在下に−20℃以上70℃未満の
温度範囲で0.3〜30時間保持した後、更に70℃以
上の温度で30分以上保持するものを挙げることができ
る。中でも、スルホン化反応の制御のしやすさを考慮す
るとの方法が好ましい。発煙硫酸は、重合架橋体
(I)100重量部に対し150重量部以上の割合で使
用することが好ましい。When fuming sulfuric acid is used as the sulfonating agent, sulfonation is usually carried out at a temperature within the range of -20 to 100 ° C. for about 0.3 to 100 hours. (I) in the presence of fuming sulfuric acid at 70
After holding the polymer crosslinked product (I) at a temperature of -20 ° C or more and less than 70 ° C for 0.3 to 30 hours in the presence of fuming sulfuric acid, and then at 70 ° C or more At a temperature of 30 minutes or more. Above all, a method considering the ease of controlling the sulfonation reaction is preferable. The fuming sulfuric acid is preferably used in a proportion of 150 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the polymer crosslinked product (I).
【0047】スルホン化の反応は、無溶剤下あるいは重
合架橋体(I)に対して非膨潤性の溶剤の存在下あるい
は重合架橋体(I)に対して膨潤性の溶剤の存在下に行
うことができる。The sulfonation reaction is carried out in the absence of a solvent or in the presence of a solvent that does not swell with respect to the crosslinked polymer (I) or in the presence of a solvent that is swellable with respect to the crosslinked polymer (I). Can be.
【0048】重合架橋体(I)に対して非膨潤性の溶剤
としては、重合架橋体(I)を膨潤させずかつスルホン
化剤に対して不活性な溶剤であればよく、例えばヘキサ
ン、シクロヘキサン、リグロインなどの脂肪族炭化水素
などを挙げることができる。The solvent which does not swell with respect to the crosslinked polymer (I) may be any solvent which does not swell the crosslinked polymer (I) and is inert to the sulfonating agent. And aliphatic hydrocarbons such as ligroin.
【0049】重合架橋体(I)に対して膨潤性の溶剤と
しては、重合架橋体(I)を膨潤させかつスルホン化剤
に対して不活性な溶剤であればよく、例えばエチレンジ
クロライド、トリクロロエチレン、テトラクロロエタ
ン、ニトロベンゼン、プロピレンクロライド、四塩化炭
素などを挙げることができる。The solvent capable of swelling with respect to the crosslinked polymer (I) may be any solvent that swells the crosslinked polymer (I) and is inactive with respect to the sulfonating agent. For example, ethylene dichloride, trichloroethylene, Examples thereof include tetrachloroethane, nitrobenzene, propylene chloride, and carbon tetrachloride.
【0050】これらの溶剤の使用量は、重合架橋体
(I)100重量部に対して1000重量部以下の範囲
内であることが好ましい。The use amount of these solvents is preferably within a range of 1000 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the polymer crosslinked product (I).
【0051】また、スルホン化反応に際して、例えば硫
酸水銀、硫酸銀などの遷移金属塩や五酸化燐などの五価
のリン化合物をスルホン化剤と併用して用いることがで
きる。In the sulfonation reaction, a transition metal salt such as mercury sulfate or silver sulfate or a pentavalent phosphorus compound such as phosphorus pentoxide can be used in combination with a sulfonating agent.
【0052】このように重合架橋体(I)をスルホン化
して得られるスルホン化重合体の粒子は、スルホン化剤
と分離された後、粒子中に残存する酸等を除去するため
に多量の水で十分に洗浄するのがよい。次いで、必要に
応じて中和あるいはイオン交換等の方法によりスルホン
酸基の陽イオンをプロトンから適当な陽イオン種に換え
ることができる。The particles of the sulfonated polymer obtained by sulfonating the polymerized crosslinked product (I) are separated from the sulfonating agent, and then a large amount of water is used to remove the acid and the like remaining in the particles. It is good to wash thoroughly. Then, if necessary, the cation of the sulfonic acid group can be changed from a proton to a suitable cation species by a method such as neutralization or ion exchange.
【0053】本発明でいうスルホン酸基とは、水等の極
性溶媒の存在において陽イオンを遊離して自身はスルホ
ン酸イオンとなるものであり、水等の極性溶剤の存在に
おいて遊離する陽イオンとしては特に制限はない。The sulfonic acid group referred to in the present invention is a cation which releases a cation in the presence of a polar solvent such as water and turns itself into a sulfonic acid ion, and releases a cation in the presence of a polar solvent such as water. There is no particular limitation.
【0054】本発明で用いられる分散相粒子を構成する
スルホン化重合体中に存在するスルホン酸基の陽イオン
としては、例えば水素;リチウム、ナトリウム、カリウ
ムなどのアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム等の
アルカリ土類金属;アルミニウムなどのIIIA族金属;
スズ、鉛等のIVA族金属;亜鉛、鉄、銅、コバルト、ニ
ッケルなどの遷移金属等のカチオン種、アンモニウム、
有機4級アンモニウム、ピリジニウム、グアジニウム等
を挙げることができ、これらの中から一種または二種以
上用いることができる。The cation of the sulfonic acid group present in the sulfonated polymer constituting the dispersed phase particles used in the present invention includes, for example, hydrogen; an alkali metal such as lithium, sodium and potassium; and an alkali metal such as magnesium and calcium. Earth metals; Group IIIA metals such as aluminum;
Group IVA metals such as tin and lead; cationic species such as transition metals such as zinc, iron, copper, cobalt and nickel; ammonium;
Organic quaternary ammonium, pyridinium, guadinium and the like can be mentioned, and one or more of these can be used.
【0055】本発明で用いられる分散相粒子は、前記し
たスルホン化重合体の粒子に少量の水を含有させたもの
が好ましい。本発明の電気粘性流体組成物では、分散相
粒子中に微量の水分が含まれることにより、電場を印加
した際に大きなせん断応力が誘起される。The dispersed phase particles used in the present invention are preferably those obtained by adding a small amount of water to the above-mentioned sulfonated polymer particles. In the electrorheological fluid composition of the present invention, since a small amount of water is contained in the dispersed phase particles, a large shear stress is induced when an electric field is applied.
【0056】本発明における分散相粒子中の水は、該粒
子100重量部に対して20重量部以下であることが好
ましい。水が20重量部を越える場合、分散相粒子同士
が付着したり、あるいは調製された電気粘性流体組成物
の絶縁性が減少するため、電場を印加した際に大きな電
流が流れたりして好ましくない。The water in the dispersed phase particles in the present invention is preferably 20 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the particles. When water exceeds 20 parts by weight, the dispersed phase particles adhere to each other, or the prepared electrorheological fluid composition has a reduced insulating property, so that a large current flows when an electric field is applied, which is not preferable. .
【0057】本発明で使用することのできる電気絶縁性
分散媒としては、特に制限はなく、例えばポリジメチル
シロキサン、ポリフェニルメチルシロキサンなどのシリ
コーンオイル;流動パラフィン、デカン、ドデカン、メ
チルナフタレン、ジメチルナフタレン、エチルナフタレ
ン、ビフェニル、デカリン、部分水添されたトリフェニ
ルなどの炭化水素;ビフェニルエーテルなどのエーテル
化合物;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロ
ロベンゼン、ブロモベンゼン、ジブロモベンゼン、クロ
ロナフタレン、ジクロロナフタレン、ブロモナフタレ
ン、クロロビフェニル、ジクロロビフェニル、トリクロ
ロビフェニル、ブロモビフェニル、クロロジフェニルメ
タン、ジクロロジフェニルメタン、トリクロロジフェニ
ルメタン、ブロモジフェニルメタン、クロロデカン、ジ
クロロデカン、トリクロロデカン、ブロモデカン、クロ
ロドデカン、ジクロロドデカン、ブロモドデカンなどの
ハロゲン化炭化水素;クロロジフェニルエーテル、ジク
ロロジフェニルエーテル、トリクロロジフェニルエーテ
ル、ブロモジフェニルエーテルなどのハロゲン化ジフェ
ニルエーテル化合物;ダイフロイル(ダイキン工業
(株)製)、デムナム(ダイキン工業(株)製)などの
フッ化物;フタル酸ジオクチル、トリメリット酸トリオ
クチル、セバシン酸ジブチルなどのエステル化合物等を
挙げることができ、これらの中から一種または二種以上
用いることができる。中でも、シリコ−ンオイル、炭化
水素が好ましい。The electrically insulating dispersion medium that can be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include silicone oils such as polydimethylsiloxane and polyphenylmethylsiloxane; liquid paraffin, decane, dodecane, methylnaphthalene, and dimethylnaphthalene. , Ethylnaphthalene, biphenyl, decalin, partially hydrogenated hydrocarbons such as triphenyl; ether compounds such as biphenyl ether; chlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, bromobenzene, dibromobenzene, chloronaphthalene, dichloronaphthalene, bromonaphthalene, Chlorobiphenyl, dichlorobiphenyl, trichlorobiphenyl, bromobiphenyl, chlorodiphenylmethane, dichlorodiphenylmethane, trichlorodiphenylmethane, bromodiphenyl Halogenated hydrocarbons such as phenylmethane, chlorodecane, dichlorodecane, trichlorodecane, bromodecane, chlorododecane, dichlorododecane, and bromododecane; halogenated diphenylether compounds such as chlorodiphenylether, dichlorodiphenylether, trichlorodiphenylether, and bromodiphenylether; And demnum (manufactured by Daikin Industries, Ltd.); ester compounds such as dioctyl phthalate, trioctyl trimellitate, and dibutyl sebacate; and the like. The above can be used. Among them, silicone oil and hydrocarbon are preferred.
【0058】本発明の電気粘性流体組成物は、前記した
分散相粒子を電気絶縁性分散媒中に分散させてなり、組
成物における分散相粒子と電気絶縁性分散媒との比は、
前者100重量部に対して後者50〜500重量部の範
囲であることが好ましい。分散媒の量が500重量部を
越える場合、調製された電気粘性流体組成物に電場を印
加した際に得られるせん断応力が十分大きくならないこ
とがある。また、分散媒の量が50重量部未満の場合、
調製された組成物自体の流動性が低下して、電気粘性流
体としての使用が難しくなることがある。The electrorheological fluid composition of the present invention is obtained by dispersing the above-mentioned dispersed phase particles in an electrically insulating dispersion medium. The ratio of the dispersed phase particles to the electrically insulating dispersion medium in the composition is as follows:
It is preferable that the amount be in the range of 50 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the former. When the amount of the dispersion medium exceeds 500 parts by weight, the shear stress obtained when an electric field is applied to the prepared electrorheological fluid composition may not be sufficiently large. When the amount of the dispersion medium is less than 50 parts by weight,
The fluidity of the prepared composition itself may be reduced, making it difficult to use it as an electrorheological fluid.
【0059】本発明では、分散相粒子の分散媒中への分
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、例えば界面活性剤、高分子分散
剤、高分子増粘剤等の各種添加物を組成物中に添加する
ことができる。In the present invention, for example, a surfactant, a polymer dispersant, and a polymer thickener may be used to improve the dispersibility of the dispersed phase particles in the dispersion medium, the viscosity of the electrorheological fluid composition, or the shear stress. Various additives such as agents can be added to the composition.
【0060】[0060]
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明の範囲がこれら実施例のみに限定されるものではな
い。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited only to these examples.
【0061】[0061]
【実施例1】撹拌機、還流冷却機および温度計を備えた
20リットル反応釜に水12リットルを仕込み、ドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウムを15g分散した後、
更にスチレン2.6kg、工業用ジビニルベンゼン(和
光純薬工業(株)製、ジビニルベンゼン55重量%、エ
チルスチレン35重量%等の混合物)0.4kgおよび
過酸化ベンゾイル100gからなる混合物を加えた。そ
の後、エバラマイルダーV型((株)荏原製作所製ホモ
ジナイザー)を用いて12000rpmの撹拌速度で反
応釜内の内容物を分散させ粒径規制を行った。次いで7
5℃で1時間重合した後、さらに重合温度を95℃まで
昇温し4時間加熱して、重合架橋体の懸濁液を得た。こ
の懸濁液を70℃まで冷却し、70℃に保って25重量
%ポリ塩化アルミニウム水溶液40gを添加し、さらに
70℃を保持するように10分間加熱したところ、懸濁
液中で粒子同士が凝集してなるフロック状物が形成し
た。その後、この懸濁液を吸引濾過器を用いて濾過した
ところ、濾過性がよく含水率も10重量%程度であり、
30分で濾過できた。さらに熱風乾燥器を用いて80℃
で3時間乾燥し、かさ密度が0.25g/cm3のブロ
ック状の重合架橋体{以下これを重合架橋体(1)とい
う}2.96kgを得た。Example 1 A 20-liter reactor equipped with a stirrer, a reflux condenser and a thermometer was charged with 12 liters of water, and 15 g of sodium dodecylbenzenesulfonate was dispersed.
Further, a mixture consisting of 2.6 kg of styrene, 0.4 kg of industrial divinylbenzene (a mixture of 55 wt% of divinylbenzene, 35 wt% of ethylstyrene, etc., manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 100 g of benzoyl peroxide was added. Thereafter, the contents in the reactor were dispersed at a stirring speed of 12000 rpm using an Ebara Milder V type (a homogenizer manufactured by Ebara Corporation) to control the particle size. Then 7
After polymerization at 5 ° C for 1 hour, the polymerization temperature was further raised to 95 ° C and heated for 4 hours to obtain a suspension of a polymerized crosslinked product. This suspension was cooled to 70 ° C., kept at 70 ° C., added with 40 g of a 25% by weight aqueous solution of polyaluminum chloride, and further heated at 70 ° C. for 10 minutes. A floc-like substance formed by aggregation was formed. Then, when this suspension was filtered using a suction filter, the filterability was good and the water content was about 10% by weight.
Filtration was possible in 30 minutes. 80 ° C using hot air dryer
For 3 hours to obtain 2.96 kg of a block-shaped polymer crosslinked product having a bulk density of 0.25 g / cm 3 (hereinafter referred to as a polymer crosslinked product (1)).
【0062】撹拌機、温度計および滴下ロートを備えた
2リットルのグラスライニング反応釜に重合架橋体
(1)50gを仕込み、反応釜を氷浴で0℃に冷却し
た。そこへ25重量%発煙硫酸800gを加え、均一な
分散液とした。このまま12時間撹拌した後、氷浴を取
り外し、80℃で3時間加熱・撹拌し、スルホン化反応
を行った。その後、反応混合物を0℃の水中に注ぎ、濾
別した後、水、アセトンで洗浄した。得られた固形物を
10重量%水酸化ナトリウム水溶液330mlで中和し
た後、水で十分に洗浄した。次いで、真空乾燥機を用い
て、80℃で10時間乾燥し、119gの球状のスルホ
ン化重合体からなる分散相粒子{以下これを分散相粒子
(1)という}を得た。A 2 liter glass-lined reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer and dropping funnel was charged with 50 g of the crosslinked polymer (1), and the reaction vessel was cooled to 0 ° C. in an ice bath. 800 g of 25% by weight fuming sulfuric acid was added thereto to obtain a uniform dispersion. After stirring for 12 hours, the ice bath was removed, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 3 hours to perform a sulfonation reaction. Thereafter, the reaction mixture was poured into water at 0 ° C., filtered, and washed with water and acetone. The obtained solid was neutralized with 330 ml of a 10% by weight aqueous sodium hydroxide solution, and then sufficiently washed with water. Next, it was dried at 80 ° C. for 10 hours using a vacuum dryer to obtain 119 g of dispersed phase particles composed of a spherical sulfonated polymer (hereinafter referred to as dispersed phase particles (1)).
【0063】得られた分散相粒子(1)の平均粒子径を
粒度分布測定装置((株)島津製作所製、SALD−1
000)を用いて測定したところ、2.5μmであっ
た。分散相粒子(1)のイオン交換容量を中和滴定法お
よび元素分析法により定量したところ、中和滴定法では
5.7mg当量/g、元素分析法では5.6mg当量/
gであった。分散相粒子(1)中の含水量をカールフィ
ッシャー水分計(京都電子工業(株)製、MPS−3
P)を用いて測定したところ、2.5重量部であった。
(以下の実施例および比較例における平均粒子径、イオ
ン交換容量および含水量の測定は本実施例と同様に行っ
た。)得られた分散相粒子(1)30gを信越シリコー
ンオイルKF96−20CS(信越化学工業(株)製の
ジメチルシリコーンオイル)70g中に混合・分散さ
せ、本発明の電気粘性流体組成物{以下これを流体組成
物(1)という}を得た。The average particle size of the obtained dispersed phase particles (1) was measured by using a particle size distribution analyzer (SALD-1 manufactured by Shimadzu Corporation).
000) was 2.5 μm. When the ion exchange capacity of the dispersed phase particles (1) was quantified by a neutralization titration method and an elemental analysis method, 5.7 mg equivalent / g in the neutralization titration method and 5.6 mg equivalent / g in the elemental analysis method.
g. The water content in the dispersed phase particles (1) was measured using a Karl Fischer moisture meter (MPS-3, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.).
As a result of measurement using P), it was 2.5 parts by weight.
(Measurement of the average particle diameter, ion exchange capacity, and water content in the following Examples and Comparative Examples was performed in the same manner as in this Example.) 30 g of the obtained dispersed phase particles (1) was used as Shin-Etsu Silicone Oil KF96-20CS ( 70 g of dimethyl silicone oil manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) to obtain an electrorheological fluid composition of the present invention (hereinafter referred to as a fluid composition (1)).
【0064】[0064]
【実施例2】撹拌機、還流冷却機および温度計を備えた
20リットルの反応釜に水12リットルを仕込み、トリ
リン酸カルシウム0.4kgを分散し、ドデシルベンゼ
ンスルホン酸ナトリウム0.9gを溶解させた後、更に
スチレン2.84kg、実施例1で用いたのと同じ工業
用ジビニルベンゼン0.16kgおよびアゾビスイソブ
チロニトリル50gからなる混合物を加えた。その後、
エバラマイルダーV型を用いて9000rpmの撹拌速
度で反応釜内の内容物を分散させ粒径規制を行った。次
いで65℃で2時間重合した後、さらに重合温度を90
℃まで昇温し6時間加熱して、重合架橋体の懸濁液を得
た。この懸濁液を70℃まで冷却し70℃に保ちなが
ら、予めメタノール600gに炭酸マグネシウム(粒子
径2μm)60gを分散させた分散液を添加し、さらに
70℃を保持するように10分間加熱したところ、懸濁
液中で粒子同士が凝集してなるフロック状物が形成し
た。その後、この懸濁液を吸引濾過器を用いて濾過した
ところ、濾過性がよく、含水率も10重量%程度であ
り、25分で濾過できた。さらに熱風乾燥器を用いて8
0℃で3時間乾燥し、かさ密度が0.21g/cm3の
ブロック状の重合架橋体{以下これを重合架橋体(2)
という}2.98kgを得た。Example 2 12 liters of water was charged into a 20 liter reactor equipped with a stirrer, reflux condenser and thermometer, 0.4 kg of calcium triphosphate was dispersed, and 0.9 g of sodium dodecylbenzenesulfonate was dissolved. Thereafter, a mixture consisting of 2.84 kg of styrene, 0.16 kg of the same industrial-use divinylbenzene used in Example 1 and 50 g of azobisisobutyronitrile was added. afterwards,
The content in the reactor was dispersed at a stirring speed of 9000 rpm using an Ebara Milder V-type to control the particle size. Then, after polymerization at 65 ° C for 2 hours, the polymerization temperature was further increased to 90 ° C.
C. and heated for 6 hours to obtain a suspension of a crosslinked polymer. While the suspension was cooled to 70 ° C. and kept at 70 ° C., a dispersion liquid in which 60 g of magnesium carbonate (particle diameter: 2 μm) was dispersed in 600 g of methanol was added in advance, and the mixture was further heated at 70 ° C. for 10 minutes. However, flocs formed by agglomeration of particles in the suspension were formed. Then, when this suspension was filtered using a suction filter, the filterability was good, the water content was about 10% by weight, and the filtration was completed in 25 minutes. Further, 8
After drying at 0 ° C. for 3 hours, a block-shaped polymer crosslinked product having a bulk density of 0.21 g / cm 3 (hereinafter referred to as a polymer crosslinked product (2))
$ 2.98 kg was obtained.
【0065】撹拌機、温度計および滴下ロートを備えた
20リットルのグラスライニング反応釜に重合架橋体
(2)50gを仕込み、98重量%濃硫酸800gを加
え、均一な分散液とした。次いで80℃で24時間加熱
・撹拌し、スルホン化反応を行った。その後、反応混合
物を0℃の水中に注ぎ、濾別した後、水、アセトンで洗
浄した。得られた固形物を10重量%水酸化ナトリウム
水溶液280mlで中和した後、水で十分に洗浄した。
次いで、真空乾燥機を用いて、80℃で10時間乾燥
し、98gの球状のスルホン化重合体からなる分散相粒
子{以下これを分散相粒子(2)という}を得た。A 20 liter glass-lined reactor equipped with a stirrer, thermometer and dropping funnel was charged with 50 g of the crosslinked polymer (2), and 800 g of 98% by weight concentrated sulfuric acid was added to obtain a uniform dispersion. Next, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 24 hours to perform a sulfonation reaction. Thereafter, the reaction mixture was poured into water at 0 ° C., filtered, and washed with water and acetone. The obtained solid was neutralized with 280 ml of a 10% by weight aqueous sodium hydroxide solution, and then sufficiently washed with water.
Next, it was dried at 80 ° C. for 10 hours using a vacuum dryer to obtain 98 g of dispersed phase particles composed of spherical sulfonated polymer (hereinafter referred to as dispersed phase particles (2)).
【0066】得られた分散相粒子(2)の平均粒子径を
粒度分布測定装置を用いて測定したところ、4μmであ
った。分散相粒子(2)のイオン交換容量を中和滴定法
および元素分析法により定量したところ、中和滴定法で
は4.6mg当量/g、元素分析法では4.5mg当量
/gであった。分散相粒子(2)中の含水量をカールフ
ィッシャー水分計を用いて測定したところ、2.4重量
部であった。When the average particle size of the obtained dispersed phase particles (2) was measured using a particle size distribution analyzer, it was 4 μm. When the ion exchange capacity of the dispersed phase particles (2) was quantified by a neutralization titration method and an elemental analysis method, it was 4.6 mg equivalent / g by the neutralization titration method and 4.5 mg equivalent / g by the elemental analysis method. The water content in the dispersed phase particles (2) was measured using a Karl Fischer moisture meter, and was 2.4 parts by weight.
【0067】得られた分散相粒子(2)30gをサーム
エス900(新日鐵化学(株)製の部分水添されたトリ
フェニル)70g中に混合・分散させ、本発明の電気粘
性流体組成物{以下これを流体組成物(2)という}を
得た。30 g of the obtained dispersed phase particles (2) were mixed and dispersed in 70 g of THERM S900 (partially hydrogenated triphenyl manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) to obtain an electrorheological fluid composition of the present invention. {Hereinafter referred to as a fluid composition (2)}.
【0068】[0068]
【比較例1】撹拌機、還流冷却機および温度計を備えた
20リットル反応釜に水12リットルを仕込み、ドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウムを15g分散した後、
更にスチレン2.6kg、実施例1で用いたのと同じ工
業用ジビニルベンゼン0.4kgおよび過酸化ベンゾイ
ル100gからなる混合物を加えた。その後、エバラマ
イルダーV型を用いて12000rpmの撹拌速度で反
応釜内の内容物を分散させ粒径規制を行った。次いで7
5℃で1時間重合した後、さらに重合温度を95℃まで
昇温し4時間加熱して、重合架橋体の懸濁液を得た。こ
の懸濁液を吸引濾過器を用いて濾過したところ、時間の
経過と共に濾過性が悪くなり6時間経っても濾過が終了
せず濾過不可能であった。COMPARATIVE EXAMPLE 1 A 20-liter reactor equipped with a stirrer, a reflux condenser and a thermometer was charged with 12 liters of water, and 15 g of sodium dodecylbenzenesulfonate was dispersed.
Further, a mixture consisting of 2.6 kg of styrene, 0.4 kg of industrial divinylbenzene used in Example 1 and 100 g of benzoyl peroxide was added. Thereafter, the contents in the reactor were dispersed at a stirring speed of 12000 rpm using an Ebara Milder V-type to control the particle size. Then 7
After polymerization at 5 ° C for 1 hour, the polymerization temperature was further raised to 95 ° C and heated for 4 hours to obtain a suspension of a polymerized crosslinked product. When the suspension was filtered using a suction filter, the filterability deteriorated with the lapse of time, and the filtration was not completed even after 6 hours, and the filtration was impossible.
【0069】[0069]
【比較例2】撹拌機、還流冷却機および温度計を備えた
20リットルの反応釜に水12リットルを仕込み、トリ
リン酸カルシウム0.4kgを分散し、ドデシルベンゼ
ンスルホン酸ナトリウム0.9gを溶解させた後、更に
スチレン2.84kg、実施例1で用いたのと同じ工業
用ジビニルベンゼン0.16kgおよびアゾビスイソブ
チロニトリル50gからなる混合物を加えた。その後、
エバラマイルダーV型を用いて9000rpmの撹拌速
度で反応釜内の内容物を分散させ粒径規制を行った。次
いで65℃で2時間重合した後、さらに重合温度を90
℃まで昇温し6時間加熱して、重合架橋体の懸濁液を得
た。この懸濁液を70℃まで冷却し70℃に保ちなが
ら、予めメタノール150mlに粉末状シリカ(日本ア
エロジル(株)製のAEROSIL(登録商標)、粒子
径0.016μm)15gを分散した懸濁液を加え、さ
らに70℃を保持するように10分間加熱したところ、
懸濁液中で粒子同士が凝集してなるフロック状物が形成
した。その後、この懸濁液を吸引濾過器を用いて濾過し
たところ、濾過性がよく、含水率も12重量%程度であ
り、35分で濾過できた。さらに熱風乾燥器を用いて8
0℃で3時間乾燥し、かさ密度が0.28g/cm3の
ブロック状の重合架橋体{以下これを比較重合架橋体
(1)という}3.24kgを得た。Comparative Example 2 12 liters of water was charged into a 20 liter reactor equipped with a stirrer, a reflux condenser and a thermometer, 0.4 kg of calcium triphosphate was dispersed, and 0.9 g of sodium dodecylbenzenesulfonate was dissolved. Thereafter, a mixture of 2.84 kg of styrene, 0.16 kg of the same industrial divinylbenzene as used in Example 1 and 50 g of azobisisobutyronitrile was added. afterwards,
The content in the reactor was dispersed at a stirring speed of 9000 rpm using an Ebara Milder V-type to control the particle size. Then, after polymerization at 65 ° C for 2 hours, the polymerization temperature was further increased to 90 ° C.
C. and heated for 6 hours to obtain a suspension of a crosslinked polymer. A suspension in which 15 g of powdery silica (AEROSIL (registered trademark, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size: 0.016 μm)) was previously dispersed in 150 ml of methanol while cooling the suspension to 70 ° C. and maintaining the temperature at 70 ° C. Was added and further heated for 10 minutes to maintain 70 ° C.,
In the suspension, flocs formed by agglomeration of particles were formed. Then, when this suspension was filtered using a suction filter, the filterability was good, the water content was about 12% by weight, and filtration was possible in 35 minutes. Further, 8
It was dried at 0 ° C. for 3 hours to obtain 3.24 kg of a block polymer crosslinked product having a bulk density of 0.28 g / cm 3 (hereinafter referred to as comparative polymer crosslinked product (1)).
【0070】撹拌機、温度計および滴下ロートを備えた
2リットルの四つ口セパラブルフラスコに比較重合架橋
体(1)50gを仕込み、98重量%濃硫酸800gを
加え、均一な分散液とした。このまま12時間撹拌した
後、氷浴を取り外し80℃で3時間加熱・撹拌し、スル
ホン化反応を行った。その後、反応混合物を0℃の水中
に注ぎ濾別した後、水、アセトンで洗浄した。得られた
固形物を10重量%水酸化ナトリウム水溶液280ml
で中和した後、水で十分に洗浄した。次いで、真空乾燥
機を用いて、80℃で10時間乾燥し、110gの球状
のスルホン化重合体からなる比較用の分散相粒子{以下
これを比較分散相粒子(1)という}を得た。In a 2-liter four-neck separable flask equipped with a stirrer, a thermometer and a dropping funnel, 50 g of the comparative polymer crosslinked product (1) was charged, and 800 g of 98% by weight concentrated sulfuric acid was added to obtain a uniform dispersion. . After stirring for 12 hours, the ice bath was removed, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 3 hours to perform a sulfonation reaction. Thereafter, the reaction mixture was poured into water at 0 ° C., filtered, and washed with water and acetone. 280 ml of a 10% by weight aqueous sodium hydroxide solution was obtained.
And then washed thoroughly with water. Next, it was dried at 80 ° C. for 10 hours using a vacuum drier to obtain 110 g of comparative dispersed phase particles composed of a spherical sulfonated polymer (hereinafter referred to as comparative dispersed phase particles (1)).
【0071】得られた比較分散相粒子(1)の平均粒子
径を粒度分布測定装置を用いて測定したところ、4μm
であった。比較分散相粒子(1)のイオン交換容量を中
和滴定法および元素分析法により定量したところ、中和
滴定法では4.6mg当量/g、元素分析法では4.6
mg当量/gであった。比較分散相粒子(1)中の含水
量をカールフィッシャー水分計を用いて測定したとこ
ろ、2.4重量部であった。When the average particle size of the obtained comparative dispersed phase particles (1) was measured using a particle size distribution analyzer, it was 4 μm.
Met. When the ion exchange capacity of the comparative dispersed phase particles (1) was quantified by neutralization titration and elemental analysis, 4.6 mg equivalent / g by neutralization titration and 4.6 by elemental analysis.
mg equivalent / g. The water content in the comparative dispersed phase particles (1) was measured using a Karl Fischer moisture meter, and was 2.4 parts by weight.
【0072】得られた比較分散相粒子(1)30gをサ
ームエス900(新日鐵化学(株)製の部分水添された
トリフェニル)70g中に混合・分散させ、比較用の電
気粘性流体組成物{以下これを比較流体組成物(1)と
いう}を得た。30 g of the obtained comparative dispersed phase particles (1) were mixed and dispersed in 70 g of THERM S900 (partially hydrogenated triphenyl manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), and an electrorheological fluid composition for comparison was prepared. A product (hereinafter referred to as a comparative fluid composition (1)) was obtained.
【0073】[0073]
【実施例5】実施例1、2および比較例2で得られた流
体組成物(1)、(2)および比較流体組成物(1)の
各々を共軸電場付回転粘度計に入れ、内/外筒間隙1.
0mm、せん断速度400s~1、温度25℃の条件で交
流の外部電場4,000V/mm(周波数:60Hz)
を印加した時のせん断応力値(初期値)およびその際に
流れる電流密度(初期値)を測定した。Example 5 Each of the fluid compositions (1), (2) and the comparative fluid composition (1) obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 2 were placed in a rotary viscometer with a coaxial electric field. / Outer cylinder gap
AC external electric field 4,000 V / mm (frequency: 60 Hz) under the conditions of 0 mm, shear rate 400 s ~ 1 and temperature 25 ° C
The shear stress value (initial value) and the current density (initial value) flowing at that time were measured.
【0074】また、4,000V/mmの外部電場を印
加した状態で、粘度計を25℃にて14日間連続運転を
行った後のせん断応力値(14日後値)および電流密度
(14日後値)を測定し、流体組成物の経時安定性を調
べた。Further, the shear stress value (value after 14 days) and the current density (value after 14 days) after continuous operation of the viscometer at 25 ° C. for 14 days with an external electric field of 4,000 V / mm applied. ) Was measured to determine the stability over time of the fluid composition.
【0075】それらの結果を表1に示した。The results are shown in Table 1.
【0076】[0076]
【表1】 [Table 1]
【0077】電気粘性流体は、比較的弱い電場で印加し
た際に得られるせん断応力値が大きいというせん断応力
特性に優れたものほど、またそのときに流れる電流密度
が小さいという電流特性に優れたものほど好ましく、せ
ん断応力特性と電流特性が共に優れたものが特に好まし
い。そこでせん断応力特性と電流特性を同時に評価して
優劣を判断するパラメータとして、一定の電場に印加し
た際に得られるせん断応力値とそのときに流れる電流密
度の比、すなわち(せん断応力値)/(電流密度){以
下、この値をZ値という。}が有効である。つまりせん
断応力特性と電流特性が共に優れた電気粘性流体組成物
ではZ値が大きくなる。The electrorheological fluid has a higher shear stress value obtained when a relatively weak electric field is applied, and has a better current characteristic that the current density flowing at that time is smaller. It is particularly preferable that both the shear stress characteristic and the current characteristic are excellent. Therefore, as a parameter for judging superiority by simultaneously evaluating the shear stress characteristic and the current characteristic, a ratio of a shear stress value obtained when a constant electric field is applied to a current density flowing at that time, that is, (shear stress value) / ( This value is hereinafter referred to as Z value. } Is effective. That is, an electrorheological fluid composition having both excellent shear stress characteristics and current characteristics has a large Z value.
【0078】流体組成物(1)、(2)および比較流体
組成物(1)の各々に4000V/mm の電場を印加
した際に観測されたせん断応力値と電流密度から求めら
れた各々の流体組成物のZ値の初期値および14日後値
を表1に示した。Each fluid obtained from the shear stress value and the current density observed when an electric field of 4000 V / mm was applied to each of the fluid compositions (1) and (2) and the comparative fluid composition (1) Table 1 shows the initial value and the value after 14 days of the Z value of the composition.
【0079】表1から明らかなように、本発明の流体組
成物(1)、(2)は、比較的弱い電場の印加によって
も大きなせん断応力が得られ、その際に流れる電流密度
が小さいという電流特性に優れかつ発生したせん断応力
および電流密度の経時安定性に非常に優れていた。ま
た、本発明の流体組成物(1)、(2)は、初期におい
てZ値が2.6以上であり、かつ14日後においてもZ
値は低下せず、せん断応力特性と電流特性の均衡の経時
安定性にも優れた電気粘性流体組成物であることがわか
った。As is clear from Table 1, the fluid compositions (1) and (2) of the present invention can obtain a large shear stress even when a relatively weak electric field is applied, and the current density flowing at that time is small. The current characteristics were excellent and the shear stress and the current density generated over time were very excellent in stability. In addition, the fluid compositions (1) and (2) of the present invention have a Z value of 2.6 or more at the initial stage, and have a Z value of 14 days.
The value did not decrease, and it was found that the composition was an electrorheological fluid composition having excellent stability over time in the balance between shear stress characteristics and current characteristics.
【0080】一方、比較流体組成物(1)は、Z値が初
期においては0.7であり本発明の流体組成物と比べて
小さく、せん断応力特性と電流特性の均衡において劣っ
ていた。またせん断応力および電流密度の経時安定性に
おいても本発明の流体組成物に比べて劣っていた。On the other hand, the comparative fluid composition (1) had an initial Z value of 0.7, which was smaller than the fluid composition of the present invention, and was inferior in the balance between shear stress characteristics and current characteristics. In addition, the temporal stability of the shear stress and the current density was inferior to the fluid composition of the present invention.
【0081】[0081]
【発明の効果】本発明方法により得られる電気粘性流体
組成物は、比較的弱い外部電場を印加した時にでも大き
なせん断応力が得られかつ発生したせん断応力を長期に
わたって維持するという経時安定性にも非常に優れてい
るため、クラッチ、ブレーキ等のトルク伝達用アクチュ
エータ、エンジンマウント、ダンパー、バルブ等の制御
用アクチュエータ、電気粘性流体インクジット等へ有効
に利用できる。The electrorheological fluid composition obtained by the method of the present invention has a long-term stability that a large shear stress is obtained even when a relatively weak external electric field is applied and the generated shear stress is maintained for a long period of time. Because it is very excellent, it can be effectively used for torque transmission actuators such as clutches and brakes, control actuators such as engine mounts, dampers, valves, and electrorheological fluid ink jets.
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C10N 30:00 40:04 40:08 40:14 60:10 70:00 (72)発明者 小林 稔 茨城県つくば市観音台1丁目25番地12 株式会社日本触媒 筑波研究所内 (56)参考文献 特開 平3−215597(JP,A) 特開 平5−112608(JP,A) 特開 平5−112790(JP,A) 特開 昭59−8711(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C10M 143/10 B01J 13/00 C10M 151/02 F16D 35/00 C10N 20:06 C10N 40:04 C10N 40:08 C10N 40:14 C10N 60:10 C10N 70:00 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C10N 30:00 40:04 40:08 40:14 60:10 70:00 (72) Inventor Minoru Kobayashi 1-chome 25 Kannondai, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture Address 12 Nippon Shokubai Co., Ltd. Tsukuba Research Laboratories (56) References JP-A-3-215597 (JP, A) JP-A-5-112608 (JP, A) JP-A-5-112790 (JP, A) JP-A Sho 59-8711 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C10M 143/10 B01J 13/00 C10M 151/02 F16D 35/00 C10N 20:06 C10N 40:04 C10N 40 : 08 C10N 40:14 C10N 60:10 C10N 70:00
Claims (3)
化合物(b)を必須成分とし必要に応じてその他のビニ
ル化合物(c)を加えたモノマー混合物(A)を水系懸
濁重合して重合架橋体(I)を合成し、次いで該重合架
橋体(I)中に存在する芳香族環をスルホン化して得ら
れるスルホン化重合体からなる分散相粒子を電気絶縁性
分散媒に分散させてなる組成物において、水系懸濁重合
で得られる該重合架橋体(I)の懸濁液中に、酸性の水
に溶解する無機化合物を添加し、該重合架橋体(I)を
凝集させたのち、該懸濁液中より該重合架橋体(I)を
分離することにより該重合架橋体(I)を合成すること
を特徴とする電気粘性流体組成物の製造方法。1. A monomer mixture (A) containing a vinyl aromatic compound (a) and a polyvinyl compound (b) as essential components and, if necessary, other vinyl compounds (c), is subjected to aqueous suspension polymerization to carry out polymerization crosslinking. body was synthesized (I), then the polymer crosslinked (I) a composition obtained by dispersing the dispersed phase particles consisting of an aromatic ring sulfonated polymer obtained by sulfonating present in the electrically insulating dispersion medium in a in things, the suspension of the polymer crosslinked product obtained by aqueous suspension polymerization (I), after adding an inorganic compound soluble in acidic water, thereby aggregating the polymer crosslinked body (I), wherein method of manufacturing an electro-rheological fluid composition characterized by combining said polymer crosslinked with (I) by from suspension to separate the polymer crosslinked body (I).
水に難溶性である無機微粒子である請求項1記載の電気
粘性流体組成物の製造方法。2. The method for producing an electrorheological fluid composition according to claim 1, wherein the inorganic compound soluble in acidic water is inorganic fine particles which are hardly soluble in neutral water.
用いられる懸濁剤が分子量2000以下の界面活性剤お
よび/または中性の水に難溶性で酸性の水に溶解する無
機微粒子である請求項1または2記載の電気粘性流体組
成物の製造方法。3. A suspending agent used for aqueous suspension polymerization of the monomer mixture (A) is a surfactant having a molecular weight of 2,000 or less and / or inorganic fine particles which are hardly soluble in neutral water and soluble in acidic water. A method for producing the electrorheological fluid composition according to claim 1.
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---|---|---|---|
JP942592A JP3115674B2 (en) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Method for producing electrorheological fluid composition |
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JPH05194976A JPH05194976A (en) | 1993-08-03 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0715785U (en) * | 1993-09-02 | 1995-03-17 | 村田機械株式会社 | Draft device apron pressurizing device |
JPH08246261A (en) * | 1995-03-06 | 1996-09-24 | Murata Mach Ltd | Apparatus for drafting |
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1992
- 1992-01-22 JP JP942592A patent/JP3115674B2/en not_active Expired - Fee Related
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