JPH03163805A - 超常磁性複合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は超常磁性を有する固体複合材料に関する。

（従来の技術とその課題） 強磁性体の超微粒子は磁壁を持たない為、超常磁性を有
する乙と（よ知られている。この超微粒子を水、有機溶
媒、オイル中に分散させたものに磁性流体がある。磁性
流体は軸シル、インクジェッ｝・プリンター、ダンパー
、比重分離、ヒトパイプ等に広く用途が開発されている
。

一方軟磁性材料に１よ、ケ，イ素銅板、パーマロイ（Ｆ
ｅ−Ｎ合金）、フエライト等があり、モーターや変圧器
の鉄芯には安価なケイ素銅板、パーマロイが使用されて
いろ。ラジオ、テレビ、電子レンジなどのマイクロ波回
路のコアーや磁気記録のヘッドには、パーマロイの薄層
板を積層したものや、フエライ１・が使用されーζいる
。

最近では遷移金属（Ｆｅ，　Ｃｏ，　Ｎｉ）一半金属元
素（Ｂ，Ｃ，Ｐ，Ｓｉ，Ｇｅ）とのアモルファス（非品
質金属）が、■結晶性磁気異方性がない、■ヒステリス
損による鉄損が小さいとの理由から軟磁性材料としての
用途が研究・開発されつつある。

しかしこれらはそれぞれ次のような課題を有している。

■　磁性流体では液体に強磁性体の超微粒子を安定して
分散させる必要があるため、超微粒子の含有量は１０％
以下と極く少量になる。この為、飽和磁化は最大４５０
ガウス程度であり、軟磁性材料としー（使用はできない
。

■　ケ．イ素銅板、パーマロイでは、残留磁化、保磁力
がありヒステリス損が発生する。また、導電性がある為
、交流磁場中では電磁誘導によりうず電流が発生し、発
熱によるうず電流損が発生する。

■　フエライトは電気抵抗率が高い為、うず電流損は発
生しないが、残留磁化、保磁力が大きい為、ヒステリス
損が発生する。

■　アモルファスはケイ素銅板やパーマロイに比へて電
気抵抗率が高いので、うず電流損は小さくなる。また結
晶磁気異方性がない為、ヒステリス損も小さくなる傾向
がある。

しかしアモルファスは熱に弱く長期安定性がない為、透
磁率が変化する欠点をもっている。現在、アモルファス
が軟磁性材料として利用できるか研究・開発段階で、変
圧器の鉄芯として実用化のメドがついた程度である。

本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、強磁性体である酸化鉄又はその誘導体を単磁
区構造より小さい粒径の超微粒子の形で各粒子が実質上
独立した状態で固体有機重合体に分散させてなる超常磁
性複合材料を提供する。

本発明の複合材料は、■高透磁率を有する、■交流磁場
中において、うず電流損、ヒステリス損の鉄損が全くな
い、■結晶磁気異方性がなくアモルファス（非晶質金属
）と同しく磁気歪がゼロに近い、■残留磁化、保磁力が
セロに近い為、超常磁性を有する等の特徴をもつ。これ
らの特徴により、ケイ素銅板、フエライト、パ−マロイ
等の従来の軟磁性材料に代わるものとして、モーク′−
、変圧器の鉄芯、ラジオ、テレビ、通信器、電子レンジ
などのマイクロ波回路のコアー、磁気記録用の磁気・＼
ツド等に効果的に利用しうる。

本発明で用いうる強磁性体には、γ−Ｆｅ２０３，　Ｆ
ｅ３０４，δ−Ｆ　ｅｏ　Ｏ　Ｈ等の酸化鉄とその誘導
体であるＭ＋２０　ＦＣ２０３（Ｍ＝Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｎ
，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｏ）等がある。

ここで誘導体のＦｅ以外の元素は１種類だけでなく、２
種類以上の混合物の誘導体でも良い。また酸化鉄とその
誘導体の混合物を用いることもできる。

これらの強磁性体の粒径は１２０人以下にして磁壁のな
い単磁区構造の磁性体超徴粒子でなければならない。単
磁区構３ 造では１つの粒子が１つの磁石となっている為、磁場が
逆方向に変化しても容易に磁気モーメン１・は反転でき
る。しかし磁壁をもつ大きい粒子では種々の磁気モーメ
ントがあり、磁場が逆方向になっても容易に反転できな
い為、残留磁化、保磁力が残る。これはヒステリス曲線
を描く乙とにより、単磁区構造では残留磁化、保磁力が
ほぼゼロを示し超常磁性を示し、軟磁性材料として優れ
ていることを示す。

本発明では上記したような超微粒子を各粒子が実質上独
立した状態で固体有機重合体に分散させる乙とを本質と
する。

以下に本発明の複合材料の好ましい製造法について述べ
る。

強磁性体超微粒子は通常化学反応を利用して酸化鉄のコ
ロイド分散液を製造する方法によって製造される。たと
えば硫酸鉄等の鉄塩を含有する水溶液に水酸化ナ１・リ
ウム等の水酸化物を添加することにより（水）酸化鉄の
コロイド分散液が生成する。これを分離乾燥することに
よって超微粒子が得られる。コロイド分散液の段階て疎
水性基と親水性基とからなる化合物即ち界面活性剤を添
加し生成しｔコ超微粒子に疎水性基を外側にした単分子
膜を形成させることが望ましい。界面活性剤としてはカ
ルボン酸と金属又はアミンとの塩、多価アルコール脂肪
酸エステル、スルホン酸塩、リン酸塩、リン酸エステル
、アミン誘導体などがあるが、これらに限定されない。

かくして得られた超微粒子を固体有機重合体に分散させ
ろ方法としては重合性モノマーに該粒子を分散させた状
態て重合反応を行う方法が好ましい。たとえば重合性モ
ノマ了中に強磁性体の超微粒子をホモジナイザー等で分
散、混合し、硬化剤又は熱を加えてモノマーを重合させ
て硬化物を得る乙とができる。

有機重合体は強磁性体の超微粒子のバインダーとして機
能するものであり、用途に応じてそれぞれの重合体がも
つ機械的性質等に応じ最適の重合体を選択することがで
きる。有機重合体の具体例としては、ポリアクリル、ボ
リアリル、ポリエステル、ポリアミド、シリコーン、エ
ボキシ、ボリオール、ウレタン等があるが、勿論これら
に限定されない。

超常磁性複合材料の飽和磁化は、超微粒子の含有量に依
存する。３０％以下の含有量では約１０００ガウス以下
になる為、軟磁性材料としては適さない。

従って本発明の複合材料中の超微粒子の含有量は通常３
０％以上に調節される。最適範囲は用途等によって適宜
決定される。あまり含有量が多くなると複合材料の強度
が低下し工業材料として適さなくなる。通常９０％程度
までで十分である。

かくして得られる本発明の複合材料｛ま次のような硬化
を示す。

酸化鉄又は誘導体、有機高分子重合体とも絶縁材料であ
り、これらで構成されるので、うず電流が発生せず、交
流磁場の高周波域でも発熱が起こらない。

磁壁をもたない超微粒子の為、残留磁化、保磁力がゼロ
に近くヒステリス損が発生しない。

強磁性体の超微粒子の表向を界ｉ［ｉｉ活性剤一Ｃ被覆
している為、有機高分子重合体に高濃度で単一粒子で分
散することがてき、高い透磁率を有する。

有機高分子重合体に強磁性の超微粒子が分散している為
、加工しやすくまた酸化による化学変化、磁気特性の変
化が起こらない。

次に本発明を実施例に基づいて説明ずろ。

実施例１〜４、比較例１，２ （湿式法によるＦｅ３０４の超微粒子の調製）硫酸第一
鉄１ｍ０１、硫酸第二鉄１ｍｏｌの水溶液各１４混合し
て、６ＮのＮａＯＨ水溶液を徐々に滴下してｐＨ７．３
にするとコロイ１・状のＦｅ３０４が生或する。これを
１１ずつ半分に分けて、１つは１０％のオレイン酸ソー
ダを３００ｍ＆’加えて、３０分間６０℃で混合してＦ
ｅ３０４にオ１ノイン酸を吸着させる。静置するとＦｅ
っ０４の表面はオレイン酸により疎水性になり沈澱する
。上澄の水を捨て、更に濾過、風乾してオレイン酸で表
面処理されたＦｅ３０４の超微粒子が得られる。もう１
つのコロイド状のＦｅ，０４水溶液ζよビーカーの下に
磁場をかけて３日間静置してコロイドを沈澱させろ。」
二澄の水を捨て、真空乾燥させて未処理のＦｅ３０４の
超微粒子を得ろ。

ｌ−リエチレノグリコールジメクアクリレ−ト（新中村
化学ＮＫエステル３Ｇ）とオレイン酸処理Ｆｅ．０４、
未処理Ｆｅ３０をホモジナイサーで混合する。１２０℃
×６０分加熱によりｌ・リエチレングリコールジメクア
クリレートを硬化させて超常磁性複合材料を得る。結果
を表−１に示す。

特開平３−１６３８０５　（４） 実施例１〜４てはいずれもＦｅ３０，が１２０人より小
さい粒径て重合体中に独立に分散していたが、比較例１
及び２ては重合体中にＦｅ，０４黴粒子どおしが凝集し
た状態で存在した。

実施例５，比較例３ 実施例１のオレイン酸処理したＦｅ３０４と市販のＦｅ
３０４（戸田工業）を各々１０ｇとエチレングリコ−ル
ジメタアクノレ−　１・（新中村化学ＮＫエステルＩＧ
）］Ｏｇをホモジナイ→Ｊ゛−て５分間混合して、更（
こ１００℃×６０分加熱に土り硬化物を得ろ。この硬化
物の磁気特性を比較する（表−２）。

表−２ 実施例６ 硫酸マンガンｌｍｏｌ、硫酸亜鉛１ｍｏｌの水溶ｌ夜を
各々２５０ｍｌ，硫酸第二鉄１＋ｎｏｌの水溶液を１１
を混合して、更に６ＮＮａＯＨ水溶液を滴下してｐ　Ｈ
　７．　５に調整する。これを８０℃まで加熱した後、
１０％のドデシルベンゼンスルホン酸ソグ水溶液を３０
０ｍｊ’添加して３０分間凰拌する。静置ずるとＭｎＯ
−ＺｎＯ−Ｆｅ２０３の超微粒子の表面はドデシルベン
セノスルホン酸が吸着し、疎水性になり沈澱する。上澄
の水な捨て、濾過−風乾によりＭｎＯ−ＺｎＯ−Ｆｅ２
０３の超微粒子が得られる。

このＭｎＯ−ＺｎＯ−Ｆｅ２０３１　０　ｇをヘキサメ
チレノン，イソンアナ−１・５ｇとホモジナイザ−で混
合し、ボリオ−ル２ｇと触媒量のラウリル酸ジブチルス
ズを加えて・＼キ→ノ、メチレノジイソシアナー１〜を
硬化させる（表−３）。

表−３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　強磁性体である酸化鉄又はその誘導体を単磁区構造
   より小さい粒径の超微粒子の形で各粒子が実質上独立し
   た状態で固体有機重合体に分散させてなる超常磁性複合
   材料。 ２　各粒子が界面活性剤で被覆した状態で分散している
   請求項１記載の複合材料。 ３　強磁性体である酸化鉄又はその誘導体を単磁区構造
   より小さい粒径の超微粒子の形で重合性モノマー中に分
   散させて後、該重合性モノマーを重合させることを特徴
   とする超常磁性複合材料の製造法。 ４　該超微粒子を分散する水分散体を化学反応によって
   調製した後、系に界面活性剤を添加し、該粒子に外側が
   疎水性の被覆を形成させた後、該粒子を分離し、次いで
   これを重合性モノマーに分散させる請求項３記載の方法
   。