JP3710101B2 - アルコールベース磁性流体およびその製法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はアルコールベース磁性流体およびその製法に関し、さらに詳しくは、分散性、流動性および耐久性に優れ、しかも常温から広い範囲の温度領域で好適に使用されることのできるアルコールベース磁性流体およびその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁性流体は、粒径がおよそ１０ｎｍ程度の非常に微細な強磁性体の粒子を溶媒たとえば有機溶媒中あるいは水中に安定した状態で分散させてなる。磁性流体は、重力場や通常の遠心場あるいは磁場の中で粒子の凝集沈降が起こらないので、強磁性を有する液体のように振る舞う。この性質は他の材料に類がなく、例えば、磁束の集中部分に磁性流体を置くことによって得られるシーリング作用、磁場勾配下に置かれた磁性流体中の非磁性物質に働く磁気的浮力を利用した比重選別、あるいは磁性を利用した記憶材料、プリンター用の磁性インク、廃油処理、種々のデバイスなど新しい応用の試みが提案されており、応用性が広く期待されている材料である。
【０００３】
このような強磁性体の製法については、例えば特公昭５３−１７１１８号公報には、「湿式法による強磁性酸化物微粉末を用い、その水懸濁液に不飽和脂肪酸の塩基性塩を該懸濁液中の微粉末に上記脂肪酸イオンの少なくとも単分子吸着層を完結せしめるに必要な量添加して、該脂肪酸イオンを上記懸濁液中の微粉末表面に単分子以上吸着せしめ、その後、酸を添加してｐＨ７〜５の酸性水溶液となして懸濁質を凝集させ、この凝集物を濾過、洗浄、脱水して油類の中に分散させることを特徴とする磁性流体の製造方法」が記載されている。この製造方法は、油ベースの磁性流体の製造方法であると理解される。
【０００４】
特公昭５４−４００６９号公報には、「湿式法による強磁性酸化物微粉末の水懸濁液に、オレイン酸の塩基性塩あるいはリノール酸の塩基性塩を該懸濁液中の微粉末にオレイン酸イオンあるいはリノール酸イオンの少なくとも単分子吸着層を完結せしめるに必要な量添加して上記懸濁液中の微粉末表面にオレイン酸イオンあるいはリノール酸イオンを単分子以上吸着せしめたのち、該液がＰＨ７未満の酸性溶液となるように調整した後濾過して粉末粒子を得、該粉末粒子を水あるいは他の極性溶媒を用いて洗浄した後水中におき炭化水素鎖の炭素数が９以上の陰イオン型あるいは非イオン型界面活性剤を加えて懸濁液となすことを特徴とする水を分散媒とした磁性流体の製造法」が記載されている。この製造方法は、水ベース磁性流体の製法であると理解される。
【０００５】
特開平４−１０８８９８号公報には、「シリコンオイルを主成分とする分散媒と、強磁性体微粒子と、該強磁性微粒子を前記分散媒中に分散してなる磁性流体組成物において、前記強磁性体微粒子表面の官能基と反応し、このときの反応生成物を介して当該強磁性体微粒子表面に直接化学結合する官能基を備えたカップリング剤と、当該カップリング剤の他の官能基と直接化学結合する官能基を備えた反応性シリコンオイルとを介して前記強磁性体微粒子を前記分散媒に分散させることを特徴とする磁性流体組成物」が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、分散性および流動性に優れたアルコールベース磁性流体を提供することにある。この発明の目的は、分散性および流動性に優れた、高い蒸気圧および低い沸点を有するアルコールベース磁性流体を提供することにある。この発明の他の目的は、このように優れたアルコールベース磁性流体の簡単な製法を提供することにある。さらにこの発明の目的は、磁界（磁界は磁場と実質的に同じ意味を有する。理化学辞典参照）で熱交換を制御することができ、また磁界で保持されることのできるアルコールベース磁性流体およびその製法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本願請求項１に記載の発明は、炭素数が１〜３の低級アルコールと界面活性剤とシアノビフェニル系液晶化合物と磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子とを含有することを特徴とするアルコールベース磁性流体であり、
請求項２に記載の発明は、磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子を分散させた懸濁液にアルカリ剤を添加することによりアルカリ性懸濁液を得、このアルカリ性懸濁液に界面活性剤を添加し、得られるアルカリ性懸濁液を乾燥し、得られる乾燥物とシアノビフェニル系液晶化合物と炭素数が１〜３の低級アルコールとを混合することを特徴とするアルコールベース磁性流体の製法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
〈アルコールベース磁性流体〉
この発明のアルコールベース磁性流体は、アルコールと、界面活性剤と、所定温度で液体である液晶化合物と、磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子とを含有してなる。
【０００９】
−アルコール−
この発明に使用することのできるアルコールとして、一価アルコール類および多価アルコール類が挙げられる。これらの中でも好ましいのは一価アルコール類である。
【００１０】
前記一価アルコール類としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｎ−ブタノール、２−メチルプロパノール、２−ブタノール、２−メチル−２−プロパノール、ｎ−ペンタノール、３−メチルブタノール、２−メチル−１−ブタノール、２−メチル−２−ブタノール、２，２−ジメチルブタノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−オクタノール、２−オクタノール、ｎ−デカノール、ｎ−ドデカノール、ｎ−テトラデカノール、ｎ−ヘキサデカノール、ｎ−オクタデカノール等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは低級アルコールであり、更に好ましいのは炭素数が１〜５の低級アルコールである。炭素数が１〜５、好ましくは炭素数が１〜３の低級アルコールを採用することにより、高い蒸気圧および低い沸点を有するアルコールベース磁性流体が得られる。
【００１１】
前記多価アルコール類としては、１，２−エタンジオール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ジメチル−ブタンジオール、１，２，３−プロパントリオール等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは炭素数が２〜５のジオールであり、更に好ましいのは炭素数２〜４の両末端に水酸基の結合したジオールである。
【００１２】
−界面活性剤−
この発明に使用することのできる界面活性剤としては、たとえば陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、および非イオン界面活性剤を挙げることができる。
【００１３】
前記陰イオン界面活性剤としては、カルボン酸塩およびスルホン酸塩などの有機酸塩、硫酸エステル塩、およびリン酸エステル塩等が代表例として挙げられる。
【００１４】
前記カルボン酸塩としては、ラウリン酸ナトリウム、ラウリン酸カリウム、ミリスチン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、エーテルカルボン酸塩等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩である。
【００１５】
前記スルホン酸塩としては、高級アルキルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、高級脂肪酸アミドのスルホン酸塩、ならびにアルキルアリルスルホン酸塩たとえば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、およびアルキルアリルスルホン酸塩のホルマリン縮合物等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは、ジアルキルスルホコハク酸塩である。
【００１６】
上記硫酸エステル塩としては、高級アルコール硫酸エステル塩（アルキル硫酸エステル塩）、二級高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルアリルエーテル硫酸エステル、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸アルキロールアミドの硫酸エステル塩、硫酸化油等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは、アルキルエーテル硫酸エステル塩である。
【００１７】
前記リン酸エステル塩としては、ジデシルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンセチルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸ナトリウム等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸ナトリウムである。
【００１８】
前記陽イオン界面活性剤としては、アミン塩および四級アンモニウム塩が代表例として挙げられる。これらの中でも好ましいのは、四級アンモニウム塩である。
【００１９】
前記アミン塩としては、アルキルアミン塩、ポリアミン、アミノアルコール脂肪酸誘導体などが挙げられる。これらの中でも好ましいのは、アミノアルコール脂肪酸誘導体である。
【００２０】
前記四級アンモニウム塩としては、アルキル四級アンモニウム塩、環式四級アンモニウム塩、水酸基を有する四級アンモニウム塩、エーテル結合を有する四級アンモニウム塩、アミド結合を有する四級アンモニウム塩などが挙げられる。これらの中でも好ましいのは、エーテル結合を有する四級アンモニウム塩である。
【００２１】
前記両性界面活性剤としては、Ｎ−ラウリルβ−アラニン、Ｎ−ステアリルβ−アラニン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアミノプロピオン酸、Ｎ−ヒドロキシエチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピオン酸、Ｎ−メチル Ｎ，Ｎ−ジヒドロキシエチルアミノプロピオン酸、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリヒドロキシエチルアミノプロピオン酸、Ｎ−ラウリル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピオン酸、Ｎ−ミリスチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピオン酸、Ｎ−パルミチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピオン酸、、Ｎ−ステアリル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピオン酸、、Ｎ−ヘキシル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、、Ｎ−オクチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、、Ｎ−デシル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、Ｎ−ウンデシル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、Ｎ−ラウリル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、Ｎ−ミリスチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、Ｎ−パルミチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、Ｎ−ステアリル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、１−ピリジウムベタイン、１−α−ピコリニウムベタイン等が挙げられる。
【００２２】
前記非イオン界面活性剤としては、エーテル型非イオン界面活性剤、エーテルエステル型非イオン界面活性剤、エステル型非イオン界面活性剤、ブロックポリマー型非イオン界面活性剤、含窒素型非イオン界面活性剤が代表例として挙げられる。
【００２３】
前記エーテル型非イオン界面活性剤としては、単一鎖長ポリオキシエチレンエーテル型のエーテル型非イオン界面活性剤；ポリオキシエチレン脂肪アルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンラノリンアルコールなどのポリオキシエチレンアルキルまたはアルキルアリルエーテル類；アルキルフェノールホルマリン縮合物の酸化エチレン誘導体などを挙げることができる。これらの中でも好ましいのはポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルである。ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルの中でも、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等が好ましい。
【００２４】
前記エーテルエステル型非イオン界面活性剤は、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリルモノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンプロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル等のエステル結合を含むポリオキシエチレンエーテル；天然油脂およびロウ類のポリオキシエチレン誘導体等が挙げられる。これらの中でも好ましいのは、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル等のエステル結合を含むポリオキシエチレンエーテルである。
【００２５】
前記エステル型非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、多価アルコールエステル等を挙げることができる。
【００２６】
前記ブロックポリマー型非イオン界面活性剤としては、プルロニック型の非イオン界面活性剤、テトロニック型の非イオン界面活性剤、アルキル基を含むブロックポリマー等が挙げられる。
【００２７】
前記含窒素型非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アルキロールアミド、ポリオキシアルキルアミン等が挙げられる。
【００２８】
これらの中でも好ましいのは陰イオン界面活性剤および陽イオン界面活性剤である。更に言うと、磁性金属酸化物の粒子と組み合わせる界面活性剤としては陰イオン界面活性剤特にカルボン酸塩が好ましく、磁性金属と組み合わせる界面活性剤としてはアミン塩が好ましい。
【００２９】
また、別の観点より言うと、上記各種の界面活性剤の中でも好ましいのは陰イオン界面活性剤であり、中でも有機酸塩、アルキル乳酸塩、Ｎ−アシルアミノ酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩であり、特にアルキル基とエーテル結合したポリエチレンオキサイドの末端にカルボキシル基を有する陰イオン界面活性剤が好適である。このアルキル基とエーテル結合したポリエチレンオキサイドの末端にカルボキシル基を有する陰イオン界面活性剤におけるアルキル基としては炭素数が５〜３０、好ましくは１０〜２４であり、ポリエチレンオキサイドにおけるエチレンオキサイドの繰り返し単位数は１〜３０であり、好ましくは２〜１０であるものが好ましい。
【００３０】
これらの好ましい陰イオン界面活性剤は、一般にナトリウム塩あるいはその水溶液として供給される。
【００３１】
一般的に言うと、上記各種の界面活性剤は、液晶化合物に対して十分な溶解性を有しているのが好ましい。この点よりすると、液晶化合物がシアノビフェニル系化合物であるときには、高い溶解性を示すポリエチレントリデシルエーテル酢酸のナトリウム塩が好適である。
【００３２】
−液晶−
この発明に使用できる液晶化合物として、たとえばネマティック液晶化合物、スメクティック液晶化合物、コレステリック液晶化合物が挙げられる。これらの中で好ましいのは、ネマチック液晶化合物またはスメクティック液晶化合物である。
【００３３】
前記ネマチック液晶化合物およびスメクティック液晶化合物として、アゾメチン系化合物、アゾ系化合物、アゾオキシ系化合物、エステル系化合物、スチルベン系化合物、ビフェニル系化合物、ターフェニル系化合物、トランス・シクロヘキサン系化合物、ピリミジン系化合物等が挙げられる。
【００３４】
前記アゾメチン系化合物としては、Ｎ−（４−エトキシベンジリデン）−４−ｎ−ヘキシルアニリン、Ｎ−（４−ブトキシベンジリデン）−４−ｎ−オクチル−２−メチルアニリン、Ｎ−（４−プロキシベンジリデン）−４−ｎ−オクチルアニリン、Ｎ−（４−ｎ−ヘプチルベンジリデン）−４−シアノアニリン、Ｎ−（４−ｎ−オクチルベンジリデン）−４−シアノアニリン、Ｎ−（４−シアノベンジリデン）−４−エチルアニリン、Ｎ−（４−メトキシベンジリデン）−４−ブタノイルオキシアニリン、Ｎ−（４−ブタノイルオキシベンジリデン）−４−メトキシアニリン、Ｎ−（４−メトキシベンジリデン）−４−（３−メチルペンタノイルオキシ）アニリン、Ｎ−（４−ｎ−ヘキシルオキシベンジリデン）−４−（５−メチルヘキサノイルオキシ）アニリン、Ｎ−（４−ｎ−ブチルベンジリデン）−４−β−シアノエチルアニリン等が挙げられる。
【００３５】
前記アゾ系化合物としては、ｎ−ブチル−４−（４’−ｎ−ブチルフェニルアゾ）−フェニルカーボネイト、４−エトキシ−４’−ｎ−ペンタノイルオキシアゾベンゼン、４−ｎ−ペンチル−４’−メトキシアゾベンゼン等が挙げられる。
【００３６】
前記アゾオキシ系化合物としては、４−ｎ−ヘキシル−４’−ブトキシアゾベンゼン、４−エトキシ−４’−ｎ−ヘキサノイルオキシアゾベンゼン、４−ｎ−ペンチル−４’−ｎ−ペンタノイルオキシアゾベンゼン、４−ｎ−ヘプタノイルオキシ−４’−シアノアゾベンゼン等が挙げられる。
【００３７】
前記エステル系化合物としては、４−ｎ−ブチル安息香酸−４’−ｎ−ヘキシルオキシルフェニル、４−ｎ−ヘキシルオキシ安息香酸−４’−ｎ−ヘプトキシルフェニル、４−（４’−ｎ−ペンチルオキシベンゾイルオキシ）ベンズアルデヒド、４−ｎ−ヘキシルカーボネイト−４’−ｎ−ペントキシフェニルベンゾエート、４−（４−ｎ−ブトキシベンゾイルオキシ）安息香酸−４’−ｎ−ヘキシルオキシルフェニル、４−（４−ｎ−メトキシベンゾイルオキシ）安息香酸−４’−ｎ−プロピルフェニル、４−（４−ｎ−メトキシベンゾイルオキシ）安息香酸−４’−（４−ブチルフェノキシカルボニル）フェニル、４−ｎ−ヘプチル安息香酸−４’−シアノフェニル、４−（４−ｎ−ペンチルフェニル）安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル、４−（４−ｎ−ペンチルフェニル）安息香酸−４’−ｎ−シアノフェニル、４−ｎ−ヘキシル安息香酸−４’−イソシアノフェニル、４−ｎ−オクチルオキシ−３−シアノ安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル、４−（４−ｎ−オクチル−３−シアノベンゾイルオキシ）安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル、４−（４−ｎ−ペンチルベンゾイルオキシ）安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル、４−（４−ｎ−ペンチルベンゾイルオキシ）−３−クロロ安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル等が挙げられる。
【００３８】
前記スチルベン系化合物としては、４，４’−ジエトキシ−トランス−スチルベン、４−エトキシ−４’−ｎ−ブチル−α−メチル−トランス−スチルベン、４−エトキシ−２−メチル−４’−ｎ−ブチル−トランス−スチルベン、４−エトキシ−４’−ｎ−ブチル−α−クロロ−トランス−スチルベン、４−エトキシ−４’−ｎ−ブチル−β−クロロ−トランス−スチルベン、４−エトキシ−４’−ｎ−オクチル−β−クロロ−トランス−スチルベン、４−エトキシ−４’−（２−メチルヘキシル）−β−クロロ−トランス−スチルベン等が挙げられる。
【００３９】
前記ビフェニル系化合物としては、４−ｎ−ヘプトキシ−４’−ニトロビフェニル、４−ｎ−ヘキシル−４’−シアノビフェニル、４−ｎ−オクチル−４’−シアノビフェニル、、４−ｎ−ヘキシルオキシ−４’−シアノビフェニル、４−ｎ−ペンタノイルオキシ−４’−シアノビフェニル、４−ｎ−ヘプチルオキシ−４’−ｎ−プロピルカルボニルビフェニル、４−デシル−４’−ヘキサノイルビフェニル、４−ヘキシルオキシ−４’−ヘキサノイルビフェニル等が挙げられる。
【００４０】
前記ターフェニル系化合物としては、４−ｎ−プロピル−４”−シアノ−ｐ−ターフェニル、４−ｎ−オクチル−４”−シアノ−ｐ−ターフェニル等が挙げられる。
【００４１】
前記トランス・シクロヘキサン系化合物としては、４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ベンゾニトリル、トランス，トランス−４’−ｎ−プロピルジシクロヘキシル−４−カルボン酸、トランス，トランス−４’−プロピルジシクロヘキシル−４−カルボニトリル、トランス−４−（４”−ｎ−ペンチルシクロヘキシル−４’−シアノビフェニル、トランス−１，４−ビス−（４−ｎ−プロポキシカルボニル）シクロヘキサン、トランス−１，４−ビス−（４−ｎ−ノニルオキシカルボニル）シクロヘキサン等が挙げられる。
【００４２】
前記ピリミジン系化合物としては、５−ｎ−ヘキシル−２−（４−ヘキシルオキシフェニル）ピリミジン、５−ｎ−ヘプチル−２−（４−シアノフェニル）ピリミジン、５−ｎ−シアノ−２−（４−ｎ−ペンチルオキシフェニル）ピリミジン、５−シアノフェニル−２−ペンチルフェニル−ピリミジン、５−（４−ｎ−ブチルフェニル）−２−（４−シアノフェニル）ピリミジン、５−シアノフェニル−２−ブチルフェニル−ピリミジン、５−ｎ−プロピル−２−４’−シアノ−４−ビフェニル）ピリミジン、５−シアノ−２−（４’−ｎ−プロピル−４−ビフェニル）ピリミジン等が挙げられる。
【００４３】
前記コレステリック液晶化合物としては、コレステロール誘導体およびカイラル・メソーゲン物質が挙げられる。
【００４４】
前記コレステロール誘導体としては、コレステリルブロマイド、コレステリル−ｎ−ヘキシルエーテル、コレステリル−ｎ−ヘプタノエート、コレステリル−ｎ−ヘプチルカーボネート、コレステリル−ｎ−ヘプチルメルカプトカーボネート、コレステリルベンゾエート、コレステリル−ｗ−フェニルヘプタノエート、コレステリルエルカエート、４−ドデシルオキシ−１−ナフチリデン−コレステリル−ｐ−アミノベンゾエイト等が挙げられる。
【００４５】
前記カイラル・メソーゲン物質としては、Ｎ−（４−エトキシベンジリデン）−４−（２−メチルブチル）アニリン、４−エトキシ−４’−（２−メチルブチル）アゾベンゼン、４−エトキシ−４’−（２−メチルブチル）アゾオキシベンゼン、４−（２−メチルブチル）安息香酸−４’−ｎ−ヘキシルオキシフェニル、４−ｎ−ヘプトキシ−４’−（２−メチルブチルオキシカルボニル）ビフェニル、４−［４−（２−メチルブチル）ベンゾオイルオキシ］安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル、４−［４−（２−メチルブチル）ベンゾオイルオキシ］安息香酸−４’−ｎ−シアノフェニル、４−［４−（２−メチルブチル）ベンゾオイルオキシ］安息香酸−４’−ｎ−ニトロフェニル、４−［４−（３−メチルペンチル）ベンゾオイルオキシ］安息香酸−４’−ｎ−メチルフェニル、４−（２−メチルブチル）−４’−シアノビフェニル、４−（３−メチルペンチル）−４’−シアノビフェニル、４−［４−（２−メチルブチル）フェニル］安息香酸−４’−ｎ−ブチルフェニル、４−［４−（２−メチルブチル）フェニル］安息香酸−４’−ｎ−シアノフェニル、トランス−４−（２−メチルブチル）シクロヘキシルカルボン酸−４’−シアノビフェニル、４−ｎ−ヘキシルオキシ安息香酸−４’−（２−メチルブトキシカルボニル）フェニル、４−（４−メチルブチル）−４”−シアノ−ｐ−テルフェニル等が挙げられる。
【００４６】
以上、この発明に使用できる液晶化合物として、好ましくはビフェニル系化合物およびシクロヘキサン系化合物であり、さらに好ましくは、シクロヘキサン系化合物である。
【００４７】
−磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子−
この発明における磁性金属酸化物の粒子は、以下の組成式で表される。
【００４８】
（ＭｎＯ）X （ＺｎＯ）Y （Ｆｅ2 Ｏ3 ）Z
［ただし、式中、Ｘ，ＹおよびＺは以下の関係を満たす。
【００４９】
0.2 ≦Ｘ≦1.0 、0.9 ≦Ｚ≦1.1 、Ｘ＋Ｙ＝ 1］
これらフェライトの組成は、アルコールベース磁性流体に要求される特性に従って決定される。たとえば高い磁化が求められるときにはＦｅフェライトおよびＭｎフェライトが好ましく、温度による磁化の変化を利用するときにはＭｎ−Ｚｎフェライトが好ましい。
【００５０】
磁性金属としては、液中還元法、真空蒸着法、スパークエロージョン法、熱分解法、プラズマＣＶＤ法などで得られる鉄、ニッケル、コバルトあるいはこれらの合金等を挙げることができる。
【００５１】
磁性金属酸化物および磁性金属の粒子は、その粒径が、通常１〜２０ｎｍであるのが好ましい。
【００５２】
−アルコールベース磁性流体の組成−
この発明におけるアルコールベース磁性流体における各成分の含有割合は、アルコールが４０〜９０重量％、好ましくは５０〜８０重量％、界面活性剤が２〜６０重量％、好ましくは５〜２０重量％であり、所定温度例えば常温で液体である液晶化合物が２〜６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％であり、磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子が０．０１〜６０重量％、好ましくは５〜６０重量％、特に好ましくは８〜４０重量％であり、各成分の含有割合を合計すると１００重量％になるように、前記範囲中で適宜の含有割合が採用される。前記アルコール、界面活性剤、液晶化合物および磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子が前記範囲内にあると、より一層この発明の目的を達成することができるようになり、具体的には、最終製品であるアルコールベース磁性流体は、分散性、流動性および耐久性に優れ、しかも常温から広い範囲の温度領域で好適に使用されることができるようになる。
【００５３】
なお、この発明のアルコールベース磁性流体この発明の目的を阻害しない範囲である限り、この発明のアルコールベース磁性流体の特性をさらに高めるために、あるいはこの発明のアルコールベース磁性流体の本来の特性に加えて新たな特性を付与するために、各種の添加剤を含有させることもできる。
【００５４】
前記添加剤としては、このアルコールベース磁性流体の用途に応じて適宜に選択される各種の粉体、各種のポリマー等を挙げることができる。
【００５５】
−アルコールベース磁性流体の製法−
アルコールベース磁性流体は、この発明の製造方法により好適に製造されることができる。
【００５６】
この発明の方法においては先ず磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子の水性懸濁液を調製する。金属酸化物粒子は、磁性金属酸化物の粒子における金属と同じ金属の塩を用いた水熱合成法、あるいは共沈法を採用して得ることができる。好ましいのは共沈法である。この発明の方法においては、磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子を０．０１〜６０重量％、好ましくは５〜６０重量％の割合で含有する。
【００５７】
この発明において重要なことは、この水性懸濁液をアルカリ性に調整することである。水性懸濁液にアルカリ剤例えば苛性ソーダ等を添加することにより水性懸濁液を容易にアルカリ性にすることができる。前記アルカリ剤としては苛性ソーダに限定されず、前記水性懸濁液をアルカリ性にすることのできる化合物であれば特に制限がない。アルカリ性に調製された水性懸濁液のｐＨとしては、１１〜１２が好適である。
【００５８】
この発明の方法においては、得られたアルカリ性懸濁液に界面活性剤を添加する。界面活性剤の添加量としては、乾燥物の磁性金属酸化物および／または磁性金属に対して、通常２〜６０重量％であり、好ましくは５〜２０重量％である。界面活性剤は、これを溶媒たとえば水に希釈するなどしてアルカリ性懸濁液に添加してもよいし、また溶媒を使用せずに直接にこの界面活性剤をアルカリ懸濁液に添加しても良い。
【００５９】
次いで得られた界面活性剤含有のアルカリ性懸濁液を乾燥すると、見かけ上粘稠な乾燥物が得られる。
【００６０】
この発明においては、この乾燥物と液晶化合物とアルコールとを混合する。
【００６１】
液晶化合物の添加量としては、乾燥物中の磁性金属酸化物および／または磁性金属に対して、通常、５〜１００重量％であり、好ましくは１０〜５０重量％である。また、アルコールの添加量としては、乾燥物中の磁性金属酸化物および／または磁性金属に対して、通常、５０〜５００重量％であり、好ましくは１００〜３００重量％である。
【００６２】
なお、乾燥物と所定温度で液体である液晶化合物とアルコールとを混合するに先立ち、前記乾燥物をアルコール類で洗浄するのが好ましい。洗浄に使用するアルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等が挙げられるが、その中で好ましいのは、メタノールおよびエタノールである。なお、乾燥物と液晶化合物とを混合する際、液晶化合物が常温で液状であるときには常温で前記乾燥物と液晶化合物とを混合することができるが、常温で液体でない液晶化合物の場合には、加熱するなどして所定温度で液体にされた液晶化合物と乾燥物とが混合される。
【００６３】
蒸気混合の後、アルコールベース磁性流体中の各成分が既に記述された含有割合になるように、必要に応じて蒸発、エバポレーション、デカンテーション等を行って、成分含有量の調整を行うのが良い。
【００６４】
−アルコールベース磁性流体の用途−
この発明に係るアルコールベース磁性流体は、常温において磁化の温度依存性が大きく、熱電導率が高くかつ感温性が高い。このような優れた特性を有することから、この発明に係るアルコールベース磁性流体は、ヒートパイプ内の流動体、熱交換媒体等の磁界による制御に好適に使用される。
【００６５】
【実施例】
共沈法により磁性金属酸化物を製造した。すなわち、硫酸第一鉄［ＦｅＳＯ4 ］０．１モルと、硫酸第二鉄［Ｆｅ2 （ＳＯ4 ）3 ］０．２モルとを蒸留水１リットルに溶解した。得られた水溶液に、ｐＨが１１前後になるまで苛性ソーダ水溶液を加えて、この水溶液をゲル化させた。
【００６６】
上記ゲル化物にポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（日光ケミカルズ株式会社製；ＥＣＴＤ−６ＮＥＸ）２０ｇを添加した。
【００６７】
前記のゲル化物を、真空乾燥器で６０℃に加熱することにより乾燥し、磁性金属酸化物（以下、単にマグネタイトと称す）が得られた。
【００６８】
前記マグネタイトを、２．０ｇ採取してガラス管ビンの中に入れた。
【００６９】
前記ガラス管ビンにエタノール１０ミリリットルを加えた。エタノールを加えた後、超音波洗浄器を使用して、前記ガラス管ビンに超音波をかけた。超音波をかけた後、前記ガラス管ビンを永久磁石の上に置いてマグネタイトを沈澱させた。なお、このときの永久磁石の磁化はガウス メーターで測定した結果、約３，０００ガウスであった。
【００７０】
前記のようにマグネタイトを沈澱させると、エタノールが上澄液として残るので、このエタノールを、蒸発乾燥により、除去した。
【００７１】
上述のエタノールによる洗浄を、２回行った。
【００７２】
洗浄後、前記ガラス管ビン内の溶液にシアノビフェニル系液晶化合物（Ｃ5 Ｈ11−Ｃ6 Ｈ4 −Ｃ6 Ｈ4 −ＣＮ）３ｇを加えて、サンド・バスを使用して加熱撹拌を行い、エタノールを完全除去した。
【００７３】
エタノール除去後、液晶磁性流体を得ることができた。この液晶磁性流体にエタノールを０．１リットル添加した。
【００７４】
こうして、エタノールベース磁性流体を得ることができた。
【００７５】
図１はマグネタイトの濃度を変えた外は前述したのと同じ手順で得られた前記エタノールベース磁性流体の磁化変化を示したグラフである。図１中における□はマグネタイトの濃度が１３重量％であるエタノールベース磁性流体を示し、△はマグネタイトの濃度が１１重量％であるエタノールベース磁性流体を示し、〇はマグネタイトの濃度が９重量％であるエタノールベース磁性流体を示す。
【００７６】
このエタノールベース磁性流体の特性として、磁界による沈降特性、時間経過による安定性、時間経過による保持特性を調べるために、このエタノールベース磁性流体を収容する容器を密封して、３，０００ガウスの永久磁石の直下にこの容器を配置し、そのまま１日放置したところ、容器中に生じた沈殿物は磁性金属酸化物の重量に対して数％以下であり、このエタノールベース磁性流体は安定に保持されていた。同様に、液晶磁性流体に、メタノール、エタノール、プロパノール、あるいはそれらの混合物を０．１リットル添加し、アルコールベース磁性流体ができる。
【００７７】
【発明の効果】
この発明により、分散性および流動性に優れたアルコールベース磁性流体を提供することができる。この発明により、分散性および流動性に優れた、高い蒸気圧および低い沸点を有するアルコールベース磁性流体を提供することができる。この発明により、このように優れたアルコールベース磁性流体の簡単な製法を提供することができる。さらにこの発明により、磁界で熱交換を制御することができ、また磁界で保持されることのできるアルコールベース磁性流体およびその製法を提供することができる。
【００７８】
さらに言うと、この発明により、メタノール、エタノール、プロパノール、あるいはそれらの混合物を用いた場合には、蒸気圧の高い、沸点の低いアルコールベース磁性流体を提供することができる。
【００７９】
この発明によると、磁界で熱交換を制御することができ、磁界でアルコール燃料として保持することのできるアルコールベース磁性流体を提供することができる。
【００８０】
この発明によると、アルコールベース磁性流体の簡便な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施例におけるアルコールベース磁性流体の磁化変化を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
この発明はアルコールベース磁性流体およびその製法に関し、さらに詳しくは、分散性、流動性および耐久性に優れ、しかも常温から広い範囲の温度領域で好適に使用されることのできるアルコールベース磁性流体およびその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁性流体は、粒径がおよそ１０ｎｍ程度の非常に微細な強磁性体の粒子を溶媒たとえば有機溶媒中あるいは水中に安定した状態で分散させてなる。磁性流体は、重力場や通常の遠心場あるいは磁場の中で粒子の凝集沈降が起こらないので、強磁性を有する液体のように振る舞う。この性質は他の材料に類がなく、例えば、磁束の集中部分に磁性流体を置くことによって得られるシーリング作用、磁場勾配下に置かれた磁性流体中の非磁性物質に働く磁気的浮力を利用した比重選別、あるいは磁性を利用した記憶材料、プリンター用の磁性インク、廃油処理、種々のデバイスなど新しい応用の試みが提案されており、応用性が広く期待されている材料である。
【０００３】
このような強磁性体の製法については、例えば特公昭５３−１７１１８号公報には、「湿式法による強磁性酸化物微粉末を用い、その水懸濁液に不飽和脂肪酸の塩基性塩を該懸濁液中の微粉末に上記脂肪酸イオンの少なくとも単分子吸着層を完結せしめるに必要な量添加して、該脂肪酸イオンを上記懸濁液中の微粉末表面に単分子以上吸着せしめ、その後、酸を添加してｐＨ７〜５の酸性水溶液となして懸濁質を凝集させ、この凝集物を濾過、洗浄、脱水して油類の中に分散させることを特徴とする磁性流体の製造方法」が記載されている。この製造方法は、油ベースの磁性流体の製造方法であると理解される。
【０００４】
特公昭５４−４００６９号公報には、「湿式法による強磁性酸化物微粉末の水懸濁液に、オレイン酸の塩基性塩あるいはリノール酸の塩基性塩を該懸濁液中の微粉末にオレイン酸イオンあるいはリノール酸イオンの少なくとも単分子吸着層を完結せしめるに必要な量添加して上記懸濁液中の微粉末表面にオレイン酸イオンあるいはリノール酸イオンを単分子以上吸着せしめたのち、該液がＰＨ７未満の酸性溶液となるように調整した後濾過して粉末粒子を得、該粉末粒子を水あるいは他の極性溶媒を用いて洗浄した後水中におき炭化水素鎖の炭素数が９以上の陰イオン型あるいは非イオン型界面活性剤を加えて懸濁液となすことを特徴とする水を分散媒とした磁性流体の製造法」が記載されている。この製造方法は、水ベース磁性流体の製法であると理解される。
【０００５】
特開平４−１０８８９８号公報には、「シリコンオイルを主成分とする分散媒と、強磁性体微粒子と、該強磁性微粒子を前記分散媒中に分散してなる磁性流体組成物において、前記強磁性体微粒子表面の官能基と反応し、このときの反応生成物を介して当該強磁性体微粒子表面に直接化学結合する官能基を備えたカップリング剤と、当該カップリング剤の他の官能基と直接化学結合する官能基を備えた反応性シリコンオイルとを介して前記強磁性体微粒子を前記分散媒に分散させることを特徴とする磁性流体組成物」が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、分散性および流動性に優れたアルコールベース磁性流体を提供することにある。この発明の目的は、分散性および流動性に優れた、高い蒸気圧および低い沸点を有するアルコールベース磁性流体を提供することにある。この発明の他の目的は、このように優れたアルコールベース磁性流体の簡単な製法を提供することにある。さらにこの発明の目的は、磁界（磁界は磁場と実質的に同じ意味を有する。理化学辞典参照）で熱交換を制御することができ、また磁界で保持されることのできるアルコールベース磁性流体およびその製法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本願請求項１に記載の発明は、炭素数が１〜３の低級アルコールと界面活性剤とシアノビフェニル系液晶化合物と磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子とを含有することを特徴とするアルコールベース磁性流体であり、
請求項２に記載の発明は、磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子を分散させた懸濁液にアルカリ剤を添加することによりアルカリ性懸濁液を得、このアルカリ性懸濁液に界面活性剤を添加し、得られるアルカリ性懸濁液を乾燥し、得られる乾燥物とシアノビフェニル系液晶化合物と炭素数が１〜３の低級アルコールとを混合することを特徴とするアルコールベース磁性流体の製法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
〈アルコールベース磁性流体〉
この発明のアルコールベース磁性流体は、アルコールと、界面活性剤と、所定温度で液体である液晶化合物と、磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子とを含有してなる。
【０００９】
−アルコール−
この発明に使用することのできるアルコールとして、一価アルコール類および多価アルコール類が挙げられる。これらの中でも好ましいのは一価アルコール類である。
【００１０】
前記一価アルコール類としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｎ−ブタノール、２−メチルプロパノール、２−ブタノール、２−メチル−２−プロパノール、ｎ−ペンタノール、３−メチルブタノール、２−メチル−１−ブタノール、２−メチル−２−ブタノール、２，２−ジメチルブタノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−オクタノール、２−オクタノール、ｎ−デカノール、ｎ−ドデカノール、ｎ−テトラデカノール、ｎ−ヘキサデカノール、ｎ−オクタデカノール等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは低級アルコールであり、更に好ましいのは炭素数が１〜５の低級アルコールである。炭素数が１〜５、好ましくは炭素数が１〜３の低級アルコールを採用することにより、高い蒸気圧および低い沸点を有するアルコールベース磁性流体が得られる。
【００１１】
前記多価アルコール類としては、１，２−エタンジオール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ジメチル−ブタンジオール、１，２，３−プロパントリオール等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは炭素数が２〜５のジオールであり、更に好ましいのは炭素数２〜４の両末端に水酸基の結合したジオールである。
【００１２】
−界面活性剤−
この発明に使用することのできる界面活性剤としては、たとえば陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、および非イオン界面活性剤を挙げることができる。
【００１３】
前記陰イオン界面活性剤としては、カルボン酸塩およびスルホン酸塩などの有機酸塩、硫酸エステル塩、およびリン酸エステル塩等が代表例として挙げられる。
【００１４】
前記カルボン酸塩としては、ラウリン酸ナトリウム、ラウリン酸カリウム、ミリスチン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、エーテルカルボン酸塩等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩である。
【００１５】
前記スルホン酸塩としては、高級アルキルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、高級脂肪酸アミドのスルホン酸塩、ならびにアルキルアリルスルホン酸塩たとえば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、およびアルキルアリルスルホン酸塩のホルマリン縮合物等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは、ジアルキルスルホコハク酸塩である。
【００１６】
上記硫酸エステル塩としては、高級アルコール硫酸エステル塩（アルキル硫酸エステル塩）、二級高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルアリルエーテル硫酸エステル、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸アルキロールアミドの硫酸エステル塩、硫酸化油等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは、アルキルエーテル硫酸エステル塩である。
【００１７】
前記リン酸エステル塩としては、ジデシルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンセチルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸ナトリウム等を挙げることができる。これらの中でも好ましいのは、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸ナトリウムである。
【００１８】
前記陽イオン界面活性剤としては、アミン塩および四級アンモニウム塩が代表例として挙げられる。これらの中でも好ましいのは、四級アンモニウム塩である。
【００１９】
前記アミン塩としては、アルキルアミン塩、ポリアミン、アミノアルコール脂肪酸誘導体などが挙げられる。これらの中でも好ましいのは、アミノアルコール脂肪酸誘導体である。
【００２０】
前記四級アンモニウム塩としては、アルキル四級アンモニウム塩、環式四級アンモニウム塩、水酸基を有する四級アンモニウム塩、エーテル結合を有する四級アンモニウム塩、アミド結合を有する四級アンモニウム塩などが挙げられる。これらの中でも好ましいのは、エーテル結合を有する四級アンモニウム塩である。
【００２１】
前記両性界面活性剤としては、Ｎ−ラウリルβ−アラニン、Ｎ−ステアリルβ−アラニン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアミノプロピオン酸、Ｎ−ヒドロキシエチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピオン酸、Ｎ−メチル Ｎ，Ｎ−ジヒドロキシエチルアミノプロピオン酸、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリヒドロキシエチルアミノプロピオン酸、Ｎ−ラウリル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピオン酸、Ｎ−ミリスチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピオン酸、Ｎ−パルミチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピオン酸、、Ｎ−ステアリル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピオン酸、、Ｎ−ヘキシル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、、Ｎ−オクチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、、Ｎ−デシル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、Ｎ−ウンデシル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、Ｎ−ラウリル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、Ｎ−ミリスチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、Ｎ−パルミチル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、Ｎ−ステアリル Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ酢酸、１−ピリジウムベタイン、１−α−ピコリニウムベタイン等が挙げられる。
【００２２】
前記非イオン界面活性剤としては、エーテル型非イオン界面活性剤、エーテルエステル型非イオン界面活性剤、エステル型非イオン界面活性剤、ブロックポリマー型非イオン界面活性剤、含窒素型非イオン界面活性剤が代表例として挙げられる。
【００２３】
前記エーテル型非イオン界面活性剤としては、単一鎖長ポリオキシエチレンエーテル型のエーテル型非イオン界面活性剤；ポリオキシエチレン脂肪アルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンラノリンアルコールなどのポリオキシエチレンアルキルまたはアルキルアリルエーテル類；アルキルフェノールホルマリン縮合物の酸化エチレン誘導体などを挙げることができる。これらの中でも好ましいのはポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルである。ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルの中でも、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等が好ましい。
【００２４】
前記エーテルエステル型非イオン界面活性剤は、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリルモノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンプロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル等のエステル結合を含むポリオキシエチレンエーテル；天然油脂およびロウ類のポリオキシエチレン誘導体等が挙げられる。これらの中でも好ましいのは、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル等のエステル結合を含むポリオキシエチレンエーテルである。
【００２５】
前記エステル型非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、多価アルコールエステル等を挙げることができる。
【００２６】
前記ブロックポリマー型非イオン界面活性剤としては、プルロニック型の非イオン界面活性剤、テトロニック型の非イオン界面活性剤、アルキル基を含むブロックポリマー等が挙げられる。
【００２７】
前記含窒素型非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アルキロールアミド、ポリオキシアルキルアミン等が挙げられる。
【００２８】
これらの中でも好ましいのは陰イオン界面活性剤および陽イオン界面活性剤である。更に言うと、磁性金属酸化物の粒子と組み合わせる界面活性剤としては陰イオン界面活性剤特にカルボン酸塩が好ましく、磁性金属と組み合わせる界面活性剤としてはアミン塩が好ましい。
【００２９】
また、別の観点より言うと、上記各種の界面活性剤の中でも好ましいのは陰イオン界面活性剤であり、中でも有機酸塩、アルキル乳酸塩、Ｎ−アシルアミノ酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩であり、特にアルキル基とエーテル結合したポリエチレンオキサイドの末端にカルボキシル基を有する陰イオン界面活性剤が好適である。このアルキル基とエーテル結合したポリエチレンオキサイドの末端にカルボキシル基を有する陰イオン界面活性剤におけるアルキル基としては炭素数が５〜３０、好ましくは１０〜２４であり、ポリエチレンオキサイドにおけるエチレンオキサイドの繰り返し単位数は１〜３０であり、好ましくは２〜１０であるものが好ましい。
【００３０】
これらの好ましい陰イオン界面活性剤は、一般にナトリウム塩あるいはその水溶液として供給される。
【００３１】
一般的に言うと、上記各種の界面活性剤は、液晶化合物に対して十分な溶解性を有しているのが好ましい。この点よりすると、液晶化合物がシアノビフェニル系化合物であるときには、高い溶解性を示すポリエチレントリデシルエーテル酢酸のナトリウム塩が好適である。
【００３２】
−液晶−
この発明に使用できる液晶化合物として、たとえばネマティック液晶化合物、スメクティック液晶化合物、コレステリック液晶化合物が挙げられる。これらの中で好ましいのは、ネマチック液晶化合物またはスメクティック液晶化合物である。
【００３３】
前記ネマチック液晶化合物およびスメクティック液晶化合物として、アゾメチン系化合物、アゾ系化合物、アゾオキシ系化合物、エステル系化合物、スチルベン系化合物、ビフェニル系化合物、ターフェニル系化合物、トランス・シクロヘキサン系化合物、ピリミジン系化合物等が挙げられる。
【００３４】
前記アゾメチン系化合物としては、Ｎ−（４−エトキシベンジリデン）−４−ｎ−ヘキシルアニリン、Ｎ−（４−ブトキシベンジリデン）−４−ｎ−オクチル−２−メチルアニリン、Ｎ−（４−プロキシベンジリデン）−４−ｎ−オクチルアニリン、Ｎ−（４−ｎ−ヘプチルベンジリデン）−４−シアノアニリン、Ｎ−（４−ｎ−オクチルベンジリデン）−４−シアノアニリン、Ｎ−（４−シアノベンジリデン）−４−エチルアニリン、Ｎ−（４−メトキシベンジリデン）−４−ブタノイルオキシアニリン、Ｎ−（４−ブタノイルオキシベンジリデン）−４−メトキシアニリン、Ｎ−（４−メトキシベンジリデン）−４−（３−メチルペンタノイルオキシ）アニリン、Ｎ−（４−ｎ−ヘキシルオキシベンジリデン）−４−（５−メチルヘキサノイルオキシ）アニリン、Ｎ−（４−ｎ−ブチルベンジリデン）−４−β−シアノエチルアニリン等が挙げられる。
【００３５】
前記アゾ系化合物としては、ｎ−ブチル−４−（４’−ｎ−ブチルフェニルアゾ）−フェニルカーボネイト、４−エトキシ−４’−ｎ−ペンタノイルオキシアゾベンゼン、４−ｎ−ペンチル−４’−メトキシアゾベンゼン等が挙げられる。
【００３６】
前記アゾオキシ系化合物としては、４−ｎ−ヘキシル−４’−ブトキシアゾベンゼン、４−エトキシ−４’−ｎ−ヘキサノイルオキシアゾベンゼン、４−ｎ−ペンチル−４’−ｎ−ペンタノイルオキシアゾベンゼン、４−ｎ−ヘプタノイルオキシ−４’−シアノアゾベンゼン等が挙げられる。
【００３７】
前記エステル系化合物としては、４−ｎ−ブチル安息香酸−４’−ｎ−ヘキシルオキシルフェニル、４−ｎ−ヘキシルオキシ安息香酸−４’−ｎ−ヘプトキシルフェニル、４−（４’−ｎ−ペンチルオキシベンゾイルオキシ）ベンズアルデヒド、４−ｎ−ヘキシルカーボネイト−４’−ｎ−ペントキシフェニルベンゾエート、４−（４−ｎ−ブトキシベンゾイルオキシ）安息香酸−４’−ｎ−ヘキシルオキシルフェニル、４−（４−ｎ−メトキシベンゾイルオキシ）安息香酸−４’−ｎ−プロピルフェニル、４−（４−ｎ−メトキシベンゾイルオキシ）安息香酸−４’−（４−ブチルフェノキシカルボニル）フェニル、４−ｎ−ヘプチル安息香酸−４’−シアノフェニル、４−（４−ｎ−ペンチルフェニル）安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル、４−（４−ｎ−ペンチルフェニル）安息香酸−４’−ｎ−シアノフェニル、４−ｎ−ヘキシル安息香酸−４’−イソシアノフェニル、４−ｎ−オクチルオキシ−３−シアノ安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル、４−（４−ｎ−オクチル−３−シアノベンゾイルオキシ）安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル、４−（４−ｎ−ペンチルベンゾイルオキシ）安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル、４−（４−ｎ−ペンチルベンゾイルオキシ）−３−クロロ安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル等が挙げられる。
【００３８】
前記スチルベン系化合物としては、４，４’−ジエトキシ−トランス−スチルベン、４−エトキシ−４’−ｎ−ブチル−α−メチル−トランス−スチルベン、４−エトキシ−２−メチル−４’−ｎ−ブチル−トランス−スチルベン、４−エトキシ−４’−ｎ−ブチル−α−クロロ−トランス−スチルベン、４−エトキシ−４’−ｎ−ブチル−β−クロロ−トランス−スチルベン、４−エトキシ−４’−ｎ−オクチル−β−クロロ−トランス−スチルベン、４−エトキシ−４’−（２−メチルヘキシル）−β−クロロ−トランス−スチルベン等が挙げられる。
【００３９】
前記ビフェニル系化合物としては、４−ｎ−ヘプトキシ−４’−ニトロビフェニル、４−ｎ−ヘキシル−４’−シアノビフェニル、４−ｎ−オクチル−４’−シアノビフェニル、、４−ｎ−ヘキシルオキシ−４’−シアノビフェニル、４−ｎ−ペンタノイルオキシ−４’−シアノビフェニル、４−ｎ−ヘプチルオキシ−４’−ｎ−プロピルカルボニルビフェニル、４−デシル−４’−ヘキサノイルビフェニル、４−ヘキシルオキシ−４’−ヘキサノイルビフェニル等が挙げられる。
【００４０】
前記ターフェニル系化合物としては、４−ｎ−プロピル−４”−シアノ−ｐ−ターフェニル、４−ｎ−オクチル−４”−シアノ−ｐ−ターフェニル等が挙げられる。
【００４１】
前記トランス・シクロヘキサン系化合物としては、４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ベンゾニトリル、トランス，トランス−４’−ｎ−プロピルジシクロヘキシル−４−カルボン酸、トランス，トランス−４’−プロピルジシクロヘキシル−４−カルボニトリル、トランス−４−（４”−ｎ−ペンチルシクロヘキシル−４’−シアノビフェニル、トランス−１，４−ビス−（４−ｎ−プロポキシカルボニル）シクロヘキサン、トランス−１，４−ビス−（４−ｎ−ノニルオキシカルボニル）シクロヘキサン等が挙げられる。
【００４２】
前記ピリミジン系化合物としては、５−ｎ−ヘキシル−２−（４−ヘキシルオキシフェニル）ピリミジン、５−ｎ−ヘプチル−２−（４−シアノフェニル）ピリミジン、５−ｎ−シアノ−２−（４−ｎ−ペンチルオキシフェニル）ピリミジン、５−シアノフェニル−２−ペンチルフェニル−ピリミジン、５−（４−ｎ−ブチルフェニル）−２−（４−シアノフェニル）ピリミジン、５−シアノフェニル−２−ブチルフェニル−ピリミジン、５−ｎ−プロピル−２−４’−シアノ−４−ビフェニル）ピリミジン、５−シアノ−２−（４’−ｎ−プロピル−４−ビフェニル）ピリミジン等が挙げられる。
【００４３】
前記コレステリック液晶化合物としては、コレステロール誘導体およびカイラル・メソーゲン物質が挙げられる。
【００４４】
前記コレステロール誘導体としては、コレステリルブロマイド、コレステリル−ｎ−ヘキシルエーテル、コレステリル−ｎ−ヘプタノエート、コレステリル−ｎ−ヘプチルカーボネート、コレステリル−ｎ−ヘプチルメルカプトカーボネート、コレステリルベンゾエート、コレステリル−ｗ−フェニルヘプタノエート、コレステリルエルカエート、４−ドデシルオキシ−１−ナフチリデン−コレステリル−ｐ−アミノベンゾエイト等が挙げられる。
【００４５】
前記カイラル・メソーゲン物質としては、Ｎ−（４−エトキシベンジリデン）−４−（２−メチルブチル）アニリン、４−エトキシ−４’−（２−メチルブチル）アゾベンゼン、４−エトキシ−４’−（２−メチルブチル）アゾオキシベンゼン、４−（２−メチルブチル）安息香酸−４’−ｎ−ヘキシルオキシフェニル、４−ｎ−ヘプトキシ−４’−（２−メチルブチルオキシカルボニル）ビフェニル、４−［４−（２−メチルブチル）ベンゾオイルオキシ］安息香酸−４’−ｎ−ペンチルフェニル、４−［４−（２−メチルブチル）ベンゾオイルオキシ］安息香酸−４’−ｎ−シアノフェニル、４−［４−（２−メチルブチル）ベンゾオイルオキシ］安息香酸−４’−ｎ−ニトロフェニル、４−［４−（３−メチルペンチル）ベンゾオイルオキシ］安息香酸−４’−ｎ−メチルフェニル、４−（２−メチルブチル）−４’−シアノビフェニル、４−（３−メチルペンチル）−４’−シアノビフェニル、４−［４−（２−メチルブチル）フェニル］安息香酸−４’−ｎ−ブチルフェニル、４−［４−（２−メチルブチル）フェニル］安息香酸−４’−ｎ−シアノフェニル、トランス−４−（２−メチルブチル）シクロヘキシルカルボン酸−４’−シアノビフェニル、４−ｎ−ヘキシルオキシ安息香酸−４’−（２−メチルブトキシカルボニル）フェニル、４−（４−メチルブチル）−４”−シアノ−ｐ−テルフェニル等が挙げられる。
【００４６】
以上、この発明に使用できる液晶化合物として、好ましくはビフェニル系化合物およびシクロヘキサン系化合物であり、さらに好ましくは、シクロヘキサン系化合物である。
【００４７】
−磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子−
この発明における磁性金属酸化物の粒子は、以下の組成式で表される。
【００４８】
（ＭｎＯ）X （ＺｎＯ）Y （Ｆｅ2 Ｏ3 ）Z
［ただし、式中、Ｘ，ＹおよびＺは以下の関係を満たす。
【００４９】
0.2 ≦Ｘ≦1.0 、0.9 ≦Ｚ≦1.1 、Ｘ＋Ｙ＝ 1］
これらフェライトの組成は、アルコールベース磁性流体に要求される特性に従って決定される。たとえば高い磁化が求められるときにはＦｅフェライトおよびＭｎフェライトが好ましく、温度による磁化の変化を利用するときにはＭｎ−Ｚｎフェライトが好ましい。
【００５０】
磁性金属としては、液中還元法、真空蒸着法、スパークエロージョン法、熱分解法、プラズマＣＶＤ法などで得られる鉄、ニッケル、コバルトあるいはこれらの合金等を挙げることができる。
【００５１】
磁性金属酸化物および磁性金属の粒子は、その粒径が、通常１〜２０ｎｍであるのが好ましい。
【００５２】
−アルコールベース磁性流体の組成−
この発明におけるアルコールベース磁性流体における各成分の含有割合は、アルコールが４０〜９０重量％、好ましくは５０〜８０重量％、界面活性剤が２〜６０重量％、好ましくは５〜２０重量％であり、所定温度例えば常温で液体である液晶化合物が２〜６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％であり、磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子が０．０１〜６０重量％、好ましくは５〜６０重量％、特に好ましくは８〜４０重量％であり、各成分の含有割合を合計すると１００重量％になるように、前記範囲中で適宜の含有割合が採用される。前記アルコール、界面活性剤、液晶化合物および磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子が前記範囲内にあると、より一層この発明の目的を達成することができるようになり、具体的には、最終製品であるアルコールベース磁性流体は、分散性、流動性および耐久性に優れ、しかも常温から広い範囲の温度領域で好適に使用されることができるようになる。
【００５３】
なお、この発明のアルコールベース磁性流体この発明の目的を阻害しない範囲である限り、この発明のアルコールベース磁性流体の特性をさらに高めるために、あるいはこの発明のアルコールベース磁性流体の本来の特性に加えて新たな特性を付与するために、各種の添加剤を含有させることもできる。
【００５４】
前記添加剤としては、このアルコールベース磁性流体の用途に応じて適宜に選択される各種の粉体、各種のポリマー等を挙げることができる。
【００５５】
−アルコールベース磁性流体の製法−
アルコールベース磁性流体は、この発明の製造方法により好適に製造されることができる。
【００５６】
この発明の方法においては先ず磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子の水性懸濁液を調製する。金属酸化物粒子は、磁性金属酸化物の粒子における金属と同じ金属の塩を用いた水熱合成法、あるいは共沈法を採用して得ることができる。好ましいのは共沈法である。この発明の方法においては、磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子を０．０１〜６０重量％、好ましくは５〜６０重量％の割合で含有する。
【００５７】
この発明において重要なことは、この水性懸濁液をアルカリ性に調整することである。水性懸濁液にアルカリ剤例えば苛性ソーダ等を添加することにより水性懸濁液を容易にアルカリ性にすることができる。前記アルカリ剤としては苛性ソーダに限定されず、前記水性懸濁液をアルカリ性にすることのできる化合物であれば特に制限がない。アルカリ性に調製された水性懸濁液のｐＨとしては、１１〜１２が好適である。
【００５８】
この発明の方法においては、得られたアルカリ性懸濁液に界面活性剤を添加する。界面活性剤の添加量としては、乾燥物の磁性金属酸化物および／または磁性金属に対して、通常２〜６０重量％であり、好ましくは５〜２０重量％である。界面活性剤は、これを溶媒たとえば水に希釈するなどしてアルカリ性懸濁液に添加してもよいし、また溶媒を使用せずに直接にこの界面活性剤をアルカリ懸濁液に添加しても良い。
【００５９】
次いで得られた界面活性剤含有のアルカリ性懸濁液を乾燥すると、見かけ上粘稠な乾燥物が得られる。
【００６０】
この発明においては、この乾燥物と液晶化合物とアルコールとを混合する。
【００６１】
液晶化合物の添加量としては、乾燥物中の磁性金属酸化物および／または磁性金属に対して、通常、５〜１００重量％であり、好ましくは１０〜５０重量％である。また、アルコールの添加量としては、乾燥物中の磁性金属酸化物および／または磁性金属に対して、通常、５０〜５００重量％であり、好ましくは１００〜３００重量％である。
【００６２】
なお、乾燥物と所定温度で液体である液晶化合物とアルコールとを混合するに先立ち、前記乾燥物をアルコール類で洗浄するのが好ましい。洗浄に使用するアルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等が挙げられるが、その中で好ましいのは、メタノールおよびエタノールである。なお、乾燥物と液晶化合物とを混合する際、液晶化合物が常温で液状であるときには常温で前記乾燥物と液晶化合物とを混合することができるが、常温で液体でない液晶化合物の場合には、加熱するなどして所定温度で液体にされた液晶化合物と乾燥物とが混合される。
【００６３】
蒸気混合の後、アルコールベース磁性流体中の各成分が既に記述された含有割合になるように、必要に応じて蒸発、エバポレーション、デカンテーション等を行って、成分含有量の調整を行うのが良い。
【００６４】
−アルコールベース磁性流体の用途−
この発明に係るアルコールベース磁性流体は、常温において磁化の温度依存性が大きく、熱電導率が高くかつ感温性が高い。このような優れた特性を有することから、この発明に係るアルコールベース磁性流体は、ヒートパイプ内の流動体、熱交換媒体等の磁界による制御に好適に使用される。
【００６５】
【実施例】
共沈法により磁性金属酸化物を製造した。すなわち、硫酸第一鉄［ＦｅＳＯ4 ］０．１モルと、硫酸第二鉄［Ｆｅ2 （ＳＯ4 ）3 ］０．２モルとを蒸留水１リットルに溶解した。得られた水溶液に、ｐＨが１１前後になるまで苛性ソーダ水溶液を加えて、この水溶液をゲル化させた。
【００６６】
上記ゲル化物にポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（日光ケミカルズ株式会社製；ＥＣＴＤ−６ＮＥＸ）２０ｇを添加した。
【００６７】
前記のゲル化物を、真空乾燥器で６０℃に加熱することにより乾燥し、磁性金属酸化物（以下、単にマグネタイトと称す）が得られた。
【００６８】
前記マグネタイトを、２．０ｇ採取してガラス管ビンの中に入れた。
【００６９】
前記ガラス管ビンにエタノール１０ミリリットルを加えた。エタノールを加えた後、超音波洗浄器を使用して、前記ガラス管ビンに超音波をかけた。超音波をかけた後、前記ガラス管ビンを永久磁石の上に置いてマグネタイトを沈澱させた。なお、このときの永久磁石の磁化はガウス メーターで測定した結果、約３，０００ガウスであった。
【００７０】
前記のようにマグネタイトを沈澱させると、エタノールが上澄液として残るので、このエタノールを、蒸発乾燥により、除去した。
【００７１】
上述のエタノールによる洗浄を、２回行った。
【００７２】
洗浄後、前記ガラス管ビン内の溶液にシアノビフェニル系液晶化合物（Ｃ5 Ｈ11−Ｃ6 Ｈ4 −Ｃ6 Ｈ4 −ＣＮ）３ｇを加えて、サンド・バスを使用して加熱撹拌を行い、エタノールを完全除去した。
【００７３】
エタノール除去後、液晶磁性流体を得ることができた。この液晶磁性流体にエタノールを０．１リットル添加した。
【００７４】
こうして、エタノールベース磁性流体を得ることができた。
【００７５】
図１はマグネタイトの濃度を変えた外は前述したのと同じ手順で得られた前記エタノールベース磁性流体の磁化変化を示したグラフである。図１中における□はマグネタイトの濃度が１３重量％であるエタノールベース磁性流体を示し、△はマグネタイトの濃度が１１重量％であるエタノールベース磁性流体を示し、〇はマグネタイトの濃度が９重量％であるエタノールベース磁性流体を示す。
【００７６】
このエタノールベース磁性流体の特性として、磁界による沈降特性、時間経過による安定性、時間経過による保持特性を調べるために、このエタノールベース磁性流体を収容する容器を密封して、３，０００ガウスの永久磁石の直下にこの容器を配置し、そのまま１日放置したところ、容器中に生じた沈殿物は磁性金属酸化物の重量に対して数％以下であり、このエタノールベース磁性流体は安定に保持されていた。同様に、液晶磁性流体に、メタノール、エタノール、プロパノール、あるいはそれらの混合物を０．１リットル添加し、アルコールベース磁性流体ができる。
【００７７】
【発明の効果】
この発明により、分散性および流動性に優れたアルコールベース磁性流体を提供することができる。この発明により、分散性および流動性に優れた、高い蒸気圧および低い沸点を有するアルコールベース磁性流体を提供することができる。この発明により、このように優れたアルコールベース磁性流体の簡単な製法を提供することができる。さらにこの発明により、磁界で熱交換を制御することができ、また磁界で保持されることのできるアルコールベース磁性流体およびその製法を提供することができる。
【００７８】
さらに言うと、この発明により、メタノール、エタノール、プロパノール、あるいはそれらの混合物を用いた場合には、蒸気圧の高い、沸点の低いアルコールベース磁性流体を提供することができる。
【００７９】
この発明によると、磁界で熱交換を制御することができ、磁界でアルコール燃料として保持することのできるアルコールベース磁性流体を提供することができる。
【００８０】
この発明によると、アルコールベース磁性流体の簡便な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施例におけるアルコールベース磁性流体の磁化変化を示すグラフである。
Claims (2)
- 炭素数が１〜３の低級アルコールと界面活性剤とシアノビフェニル系液晶化合物と磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子とを含有することを特徴とするアルコールベース磁性流体。
- 磁性金属酸化物および／または磁性金属の粒子を分散させた懸濁液にアルカリ剤を添加することによりアルカリ性懸濁液を得、このアルカリ性懸濁液に界面活性剤を添加し、得られるアルカリ性懸濁液を乾燥し、得られる乾燥物とシアノビフェニル系液晶化合物と炭素数が１〜３の低級アルコールとを混合することを特徴とするアルコールベース磁性流体の製法。
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