JP3331764B2 - 磁性流体の製造方法 - Google Patents
磁性流体の製造方法Info
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Description
関する。更に詳しくは、低蒸気圧基油中にフェライト類
微粒子を高濃度で安定に分散せしめ、これにより飽和磁
化を向上せしめた磁性流体の製造方法に関する。
法、蒸着法などによって製造されているが、これらの方
法の中、純度、粒径制御、生産性などの点から、一般に
共沈法が用いられている。ところで、共沈法は、鉄イオ
ンを含む水溶液からの沈殿反応であるため、生成した磁
性微粒子は水溶液中にけん濁した水性サスペンションの
状態で得られる。
ていることなく、1個1個が分散していることが望まし
い。そのため、共沈法磁性微粒子の場合には、微粒子同
志の固着凝集の危険性を含む乾燥工程を経ることなく、
分散液状態で固着凝集防止用の界面活性剤を微粒子表面
に吸着させることが必要となり、従って水溶性の界面活
性剤が用いられている。
磁性微粒子を分散させた磁性流体にあっては、その分散
基油がケロシン、トルエンなどの比較的揮発性に富む溶
媒に限定され、しかるに磁性流体が磁性流体シール、磁
性流体研磨などに用いられる場合には、基油の蒸発は磁
性流体の機能そのものを損う重要な問題としてとらえら
れる。
類微粒子を高級脂肪酸塩、ソルビタンエステルの如き分
散剤を用いて基油中に分散せしめたものである。ところ
が、低蒸気圧の基油中にフェライト類微粒子を単に分散
させようとしても高い分散性が得られず、とても実用に
は供せられない。
りに良い分散性が得られたとしても、低蒸気圧基油は一
般の有機溶媒や水が1Cst以下の動粘度(40℃)を示すの
に対し約8〜50Cst(40℃)という高い動粘度を有するた
め、均一なサスペンションの形成に非常な長時間を要す
る。しかも、分散さるべきフェライト類微粒子すべてが
安定なサスペンションを形成する訳ではなく、かなりの
割合のフェライト類微粒子が遠心分離などの精製時にと
り除かれ、効率が非常に悪いという問題もある。
るために、本出願人は先に、フェライト類微粒子の水性
サスペンションに、N-ポリアルキレンポリアミン置換ア
ルケニルコハク酸イミドを水に不溶性乃至難溶性の有機
溶媒の溶液として添加し、N-ポリアルキレンポリアミン
置換アルケニルコハク酸イミドをフェライト類微粒子に
吸着させた後、水および有機溶媒を留去し、残渣のN-ポ
リアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミド
吸着フェライト類微粒子を、25℃において0.1mmHg以下
の蒸気圧を有する低蒸気圧基油中に分散させて磁性流体
を製造する方法を提案している(特開平4-122,793号公
報)。
ションに、N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニル
コハク酸イミドの水混和性有機溶媒溶液を、N-ポリアル
キレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドが溶液
から分離せず、液相が均一相を形成し得る割合で添加
し、N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク
酸イミドをフェライト類微粒子に吸着させた後、水およ
び水混和性有機溶媒を留去し、残渣のN-ポリアルキレン
ポリアミン置換アルケニルコハク酸イミド吸着フェライ
ト類微粒子を、25℃において0.1mmHg以下の蒸気圧を有
する低蒸気圧基油中に分散させて磁性流体を製造する方
法を提案している(特開平5-198,420号公報)。
微粒子を低蒸気圧基油中に安定にかつ高濃度で分散させ
た磁性流体を効率良く製造する方法において、更に飽和
磁化を高めた磁性流体を製造する方法を提供することに
ある。
フェライト類微粒子の水性サスペンションに、4級アン
モニウム塩を添加し、該4級アンモニウム塩をフェライ
ト類微粒子に吸着させた後、そこにN-ポリアルキレンポ
リアミン置換アルケニルコハク酸イミドの炭化水素溶液
を添加し、N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニル
コハク酸イミドをフェライト類微粒子に吸着させた後、
水および炭化水素溶媒を留去し、残渣のN-ポリアルキレ
ンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミド吸着フェラ
イト類微粒子を、25℃において0.1mmHg以下の蒸気圧を
有する低蒸気圧基油中に分散せしめて磁性流体を製造す
る方法あるいは、フェライト類微粒子の水性サスペンシ
ョンに、4級アンモニウム塩を添加し、該4級アンモニウ
ム塩をフェライト類微粒子に吸着させた後、そこにN-ポ
リアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミド
の水混和性有機溶媒溶液を、N-ポリアルキレンポリアミ
ン置換アルケニルコハク酸イミドが溶液から分離せず、
液相が均一相を形成し得る割合で添加し、N-ポリアルキ
レンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドをフェラ
イト類微粒子に吸着させた後、水および水混和性有機溶
媒を留去し、残渣のN-ポリアルキレンポリアミン置換ア
ルケニルコハク酸イミド吸着フェライト類微粒子を、25
℃において0.1mmHg以下の蒸気圧を有する低蒸気圧基油
中に分散せしめて磁性流体を製造する方法によって達成
される。
制御、そして何よりも生産性の点において有利である共
沈法によって製造されたものが、水性サスペンションそ
のままの形で用いられる。即ち、共沈法での水性サスペ
ンションの形成は、鉄塩混合物水溶液へのNaOH水溶液の
滴下、熟成、冷却および塩のデカンテーションという一
連の工程を経ることにより行われ、そこに粒径約50〜30
0Å、好ましくは約70〜120Åのフェライト類を約0.1〜5
0重量%、好ましくは約1〜30重量%の濃度で分散させたサ
スペンションが得られる。
ペンションには、4級アンモニウム塩が添加される。用
いられる4級アンモニウム塩は、一般式R1R2R3R4NX(ここ
で、R1〜R4はそれぞれ同一または異なった低級アルキル
基またはアラルキル基であり、Xは水酸基またはハロゲ
ン原子である)で表わされる化合物であり、例えばテト
ラメチルアンモニウムハイドロオキサイドまたはハライ
ド、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイドまた
はハライド、テトラプロピルアンモニウムハイドロオキ
サイドまたはハライド、ベンジルトリメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイドまたはハライド、ベンジルトリエ
チルアンモニウムハイドロオキサイドまたはハライド等
が用いられ、ハライドとしては一般にクロライドまたは
ブロマイドが用いられる。
M濃度の水溶液として添加され、4級アンモニウム塩濃度
として約0.005〜0.1Mになるようにする。これらの4級ア
ンモニウム塩をフェライト類微粒子上に吸着させるため
に、ホモジナイザなどによる撹拌が約0.5〜3時間程度行
われ、必要に応じてこの後超音波照射や加熱処理も行わ
れる。
され、その吸着が完了すると、吸着された4級アンモニ
ウム塩の反発力により、フェライト類微粒子は水中に良
好に分散するようになる。このとき、加える4級アンモ
ニウム塩の量が多すぎても、また少なすぎても、微粒子
が凝集して沈降するようになる。そして、最適の濃度
は、上述した約0.005〜0.1Mである。
ライト類微粒子上に吸着させた水性サスペンションは、
吸着処理後直ちにN-ポリアルキレンポリアミン置換アル
ケニルコハク酸イミドの炭化水素溶液と混合される。
ルコハク酸イミドとしては、次のようなものが用いられ
る。 R:炭素数12〜24の炭化水素基 分子量約300〜2000のポリブテニル基 R´:炭素数1〜6のアルキレン基 R´が2個以上くり返される時互いに同一または異なり得
る n:1〜5 m:0〜4
ルコハク酸イミドは、それを沸点約60〜200℃の脂肪
族、脂環状または芳香族の炭化水素溶媒、例えばn-ヘキ
サン、n-ヘプタン、n-オクタン、イソオクタン、n-デカ
ン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、メシチレ
ン、石油エーテル、石油ベンジン、リグロイン、ナフサ
などに、約0.01〜0.5モル、好ましくは約0.1〜0.5モル
の濃度で溶解させた溶液として用いられる。
スペンションに対し、一般に容積比で約0.01〜100、好
ましくは約1〜100の割合で用いられる。これら両者の混
合は、ホモジナイザなどを用い、エマルジョンが形成さ
れるような撹拌条件下で行われる。このような撹拌条件
下で撹拌することにより、N-ポリアルキレンポリアミン
置換アルケニルコハク酸イミドがエマルジョンの界面に
おいてフェライト類微粒子に吸着されるが、この吸着を
迅速に行わせるために、約40〜90℃の温度条件下で撹拌
処理されることが望ましく、そのような処理は約30〜60
分間行われる。
れ、残渣をトルエン-アセトン、トルエン-メタノール、
n-ヘキサン-アセトン、イソオクタン-アセトンなどの混
合溶媒、一般には等量混合溶媒で洗浄される。このよう
な洗浄により、磁性流体に調製したときに粘度を増大さ
せたり、あるいはフェライト類微粒子の分散濃度低下の
原因となる余分のN-ポリアルキレンポリアミン置換アル
ケニルコハク酸イミドを除去する。洗浄後は、フェライ
ト類微粒子は、必要に応じて乾燥させる。
ルケニルコハク酸イミドは、それを水混和性有機溶媒に
溶解させた溶液として、フェライト類微粒子の水性サス
ペンションに添加される。水混和性有機溶媒としては、
例えばテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどが用い
られ、N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハ
ク酸イミドはこれらの溶媒に約0.01〜5モル、好ましく
は約0.1〜0.5モルの濃度で溶解させた溶液として用いら
れる。
イト類微粒子の水性サスペンションに添加されたとき、
N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イ
ミドが溶液から分離せず、液相が均一相を形成し得るよ
うな割合で用いられる。この割合は、N-ポリアルキレン
ポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドの濃度や用い
られた水混和性有機溶媒の種類によっても変わり得るの
で、一般的な混合割合の範囲を特定することは概して困
難であるが、例えばN-ポリアルキレンポリアミン置換ア
ルケニルコハク酸イミドが0.1モル濃度のテトラヒドロ
フラン溶液の場合、容積比で水性サスペンションに対し
てテトラヒドロフラン溶液は15倍以上で用いられる。N-
ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミ
ド溶液の濃度がこれより小さくなれば、この上限値は小
さくなり、溶液濃度がこれより大きくなれば、この上限
値は大きくなる。
置して上澄液(水および水混和性有機溶媒)を取り除き、
残渣はトルエン-アセトン、トルエン-メタノール、n-ヘ
キサン-アセトン、イソオクタン-アセトンなどの混合溶
媒、一般には等量混合溶媒で洗浄される。このような洗
浄により、磁性流体に調製したときに粘度を増大させた
り、あるいはフェライト類微粒子の分散濃度低下の原因
となる余分のN-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニ
ルコハク酸イミドを除去する。洗浄後は、フェライト類
微粒子は、必要に応じて乾燥させる。
キレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドで被覆
されたフェライト類微粒子は、そこに低蒸気圧基油を添
加して分散処理されるが、それの低蒸気圧基油への分散
性は良好な状態となっている。
mHg以下、好ましくは0.01mmHg以下の蒸気圧を有する液
体、例えば天然油であるホワイトオイル(流動パラフィ
ン)、鉱油、スピンドル油など、あるいは合成油である
高級アルキルベンゼン、高級アルキルナフタレン、ポリ
ブテン(分子量約300〜2000)など、更に酸化防止剤、耐
摩耗剤、油性剤、清浄分散剤などのいわゆる潤滑添加剤
を含んだ潤滑油が、最終的に得られる磁性流体中のフェ
ライト類微粒子の分散濃度が約10〜50重量%となるよう
な割合で用いられる。
法での如く、ホモジナイザ、超音波、振動ミルなどの少
なくとも一種を用いて行われる。分散処理後は、遠心分
離あるいは磁場勾配中への静置による精製が行われる。
吸着処理および洗浄後に乾燥工程を経ずに分散処理する
こともでき、その場合には磁性流体の分散濃度や蒸発成
分の制御などの観点から、得られた磁性流体を減圧下で
加熱処理し、低沸点成分を留去することが好ましい。
の水性サスペンションに予め4級アンモニウム塩を添加
し、4級アンモニウム塩をフェライト類微粒子に吸着さ
せて微粒子の水中での分散性を向上させた後、N-ポリア
ルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドの炭
化水素溶液を添加し、撹拌条件下でエマルジョンを形成
させて、N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコ
ハク酸イミドをフェライト類微粒子に吸着させることに
より、磁性流体シールを始めとする各種用途にとって必
要な条件である、低蒸気圧基油に安定にかつ簡単に磁性
微粒子を分散させた磁性流体を好率よく製造することが
できる。しかも、約40〜50重量%の高濃度で磁性微粒子
を低蒸気圧基油中に分散させることができるので、磁性
流体の飽和磁化も高めることができる。
ションに、N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニル
コハク酸イミドの水混和性有機溶媒溶液を、N-ポリアル
キレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドが溶液
から分離せず、液相が均一相を形成し得る割合で添加
し、N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク
酸イミドをフェライト類微粒子に吸着させて磁性流体を
製造する方法においても、フェライト類微粒子の水性サ
スペンションに、4級アンモニウム塩を添加し、このよ
うな4級アンモニウム塩をフェライト類微粒子に予め吸
着させた上で用いると、得られる磁性流体の飽和磁化を
一段と高めることができる。
溶液1850mlに、撹拌しながら6N NaOH水溶液をpHが11に
なる迄滴下し、その後80℃で30分間熟成、冷却し、塩を
デカンテーションで除去して、マグネタイトのサスペン
ション(マグネタイト濃度10重量%)を得た。
チルアンモニウムクロライド水溶液20mlを加える。この
溶液(テトラメチルアンモニウムクロライドとして0.03
M)を、ホモジナイザで60分間処理した後、そこに0.1モ
ル濃度のポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペ
ンタミン-トルエン溶液100mlを加え、60℃で60分間、容
量300mlの丸底セパラブルフラスコ中において50mm径の
プロペラを用いて800rpmで撹拌してエマルジョンを形成
させた。その後、ロータリエバポレータを用いて、減圧
下に50℃に加熱しながら、水およびトルエンを留去し、
残渣のマグネタイト微粒子をトルエン-アセトン(1:1)
混合溶媒で5回洗浄して乾燥させた。
ラエチレンペンタミン被覆マグネタイト3.0gに、アルキ
ルナフタレン5.0gを加えた後、ホモジナイザ(日本精機
製作所製エクセルオートホモジナイザ DX型)を用いて撹
拌(10000rpm、60分間)し、更に12時間超音波による分散
処理を行ない、遠心分離(5000G、30分間)して沈降物を
除去し、飽和磁化(16K Oe)285Gの磁性流体を得た。
ション15mlに、0.005モル濃度のポリブテニルコハク酸
イミドテトラエチレンペンタミン-トルエン溶液100mlを
加え、撹拌した。エマルジョンは形成されなかったが、
そのまま60℃で60分間処理し、その後エバポレータを用
いて、減圧下に50℃に加熱しながら、水およびトルエン
を留去し、残渣のマグネタイト微粒子をトルエン-アセ
トン(1:1)混合溶媒で5回洗浄して乾燥させた。
キルナフタレン5.0gを加えた後、ホモジナイザを用いて
撹拌(10000rpm、60分間)し、更に12時間超音波照射によ
る分散処理を行ない、遠心分離(5000G、30分間)して沈
降物を除去したところ、殆んど透明の上澄みとなった。
ド水溶液の添加およびそれに引き続くホモジナイザ処理
を行わなかった。得られた磁性流体の飽和磁化は250Gで
あった。
ション60mlに、0.05Mテトラエチルアンモニウムクロラ
イド水溶液40mlを加える。この溶液(テトラエチルアン
モニウムクロライドとして0.02M)を、ホモジナイザで90
分間処理した後、そこに0.2モル濃度のポリブテニルコ
ハク酸イミドテトラエチレンペンタミン-n-ヘキサン溶
液100mlを加え、40℃で60分間、実施例1と同様の撹拌
条件下で撹拌してエマルジョンを形成させた。その後、
エバポレータを用いて、減圧下に60℃に加熱しながら、
水およびn-ヘキサンを留去し、残渣のマグネタイト微粒
子をキシレン-アセトン(1:1)混合溶媒で5回洗浄し、乾
燥させた。
ラエチレンペンタミン被覆マグネタイト5.0gに、アルキ
ルナフタレン5.0gを加えた後、24時間超音波照射による
分散処理を行ない、遠心分離(5000G、30分間)して沈降
物を除去し、飽和磁化430Gの磁性流体を得た。
ド水溶液の添加およびそれに引き続くホモジナイザ処理
を行わなかった。得られた磁性流体の飽和磁化は400Gで
あった。
ション50mlに、0.05Mテトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド水溶液50mlを加える。この溶
液(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドとし
て0.025M)を、ホモジナイザで30分間処理した
後、そこに0.4モル濃度のポリブテニルコハク酸イミ
ドテトラエチレンペンタミン−リグロイン溶液100m
lを加え、70℃で30分間、実施例1と同様の撹拌条
件下で攪拌してエマルジョンを形成させた。その後、エ
バポレータを用いて、減圧下に60℃に加熱しながら、
水およびリグロインを留去し、残渣のマグネタイト微粒
子をトルエン−メタノール(1:1)混合溶媒で5回洗
浄し、乾燥させた。
ラエチレンペンタミン被覆マグネタイト4.0gに、アルキ
ルナフタレン4.0gを加えた後、24時間超音波照射による
分散処理を行ない、遠心分離(5000G、30分間)して沈降
物を除去し、飽和磁化410Gの磁性流体を得た。
オキサイド水溶液の添加およびそれに引き続くホモジナ
イザ処理を行わなかった。得られた磁性流体の飽和磁化
は390Gであった。
ション50mlに、0.1Mテトラメチルアンモニウムクロライ
ド水溶液20mlを加える。この溶液(テトラメチルアンモ
ニウムクロライドとして0.03M)を、ホモジナイザで60分
間処理した後、そこに0.05モル濃度のポリブテニルコハ
ク酸イミドテトラエチレンペンタミン-テトラヒドロフ
ラン溶液800mlを加えると、溶解しているポリブテニル
コハク酸イミドテトラエチレンペンタミンは溶液から分
離することなく、そこに液相が均一な混合物が形成され
た。この混合物を、60℃で60分間、容量1000mlの邪魔板
付セパラブルフラスコ中において70mm径のプロペラを用
いて500rpmで撹拌した。その後、磁石上に60分間静置し
て上澄液を取り除き、残渣のマグネタイト微粒子をトル
エン-アセトン(1:1)混合溶媒で5回洗浄して乾燥させ
た。
ラエチレンペンタミン被覆マグネタイト5.0gに、高級ア
ルキルナフタレン8.0gを加えた後、30時間超音波による
分散処理を行ない、遠心分離(5000G、30分間)して沈降
物を除去し、飽和磁化(15K Oe)295Gの磁性流体を得た。
ド水溶液の添加およびそれに引き続くホモジナイザ処理
を行わなかった。得られた磁性流体の飽和磁化は260Gで
あった。
ション60mlに、0.05Mテトラエチルアンモニウムクロラ
イド水溶液40mlを加える。この溶液(テトラエチルアン
モニウムクロライドとして0.02M)を、ホモジナイザで60
分間処理し、次いで超音波照射を60分間行った後、そこ
に0.15モル濃度のポリブテニルコハク酸イミドテトラエ
チレンペンタミン-ジメチルスルホキシド溶液700mlを加
えると、ポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペ
ンタミンは溶液から分離することなく、そこに液相が均
一な混合物が形成された。この混合物を、70℃で60分
間、実施例1と同様の撹拌条件下で撹拌した。その後、
磁石上に60分間静置して上澄液を取り除き、残渣のマグ
ネタイト微粒子をキシレン-アセトン(1:1)混合溶媒で5
回洗浄し、乾燥させた。
ラエチレンペンタミン被覆マグネタイト5.0gに、高級ア
ルキルナフタレン5.0gを加えた後、60時間超音波照射に
よる分散処理を行ない、遠心分離(5000G、30分間)して
沈降物を除去し、飽和磁化445Gの磁性流体を得た。
ド水溶液の添加およびそれに引き続くホモジナイザ処理
-超音波処理を行わなかった。得られた磁性流体の飽和
磁化は410Gであった。
Claims (3)
- 【請求項1】 フェライト類微粒子の水性サスペンショ
ンに、4級アンモニウム塩を添加し、該4級アンモニウム
塩をフェライト類微粒子に吸着させた後、そこにN-ポリ
アルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドの
炭化水素溶液を添加し、N-ポリアルキレンポリアミン置
換アルケニルコハク酸イミドをフェライト類微粒子に吸
着させた後、水および炭化水素溶媒を留去し、残渣のN-
ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミ
ド吸着フェライト類微粒子を、25℃において0.1mmHg以
下の蒸気圧を有する低蒸気圧基油中に分散せしめること
を特徴とする磁性流体の製造方法。 - 【請求項2】 フェライト類微粒子の水性サスペンショ
ンに、4級アンモニウム塩を添加し、該4級アンモニウム
塩をフェライト類微粒子に吸着させた後、そこにN-ポリ
アルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドの
炭化水素溶液を添加し、撹拌条件下でエマルジョンを形
成させることにより、N-ポリアルキレンポリアミン置換
アルケニルコハク酸イミドをフェライト類微粒子に吸着
させることを特徴とする請求項1記載の磁性流体の製造
方法。 - 【請求項3】 フェライト類微粒子の水性サスペンショ
ンに、4級アンモニウム塩を添加し、該4級アンモニウム
塩をフェライト類微粒子に吸着させた後、そこにN-ポリ
アルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドの
水混和性有機溶媒溶液を、N-ポリアルキレンポリアミン
置換アルケニルコハク酸イミドが溶液から分離せず、液
相が均一相を形成し得る割合で添加し、N-ポリアルキレ
ンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドをフェライ
ト類微粒子に吸着させた後、水および水混和性有機溶媒
を留去し、残渣のN-ポリアルキレンポリアミン置換アル
ケニルコハク酸イミド吸着フェライト類微粒子を、25℃
において0.1mmHg以下の蒸気圧を有する低蒸気圧基油中
に分散せしめることを特徴とする磁性流体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22567994A JP3331764B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 磁性流体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22567994A JP3331764B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 磁性流体の製造方法 |
Publications (2)
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JPH0869909A JPH0869909A (ja) | 1996-03-12 |
JP3331764B2 true JP3331764B2 (ja) | 2002-10-07 |
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