JPH03252498A - Electroviscous fluid - Google Patents

Electroviscous fluid

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JPH03252498A
JPH03252498A JP4717790A JP4717790A JPH03252498A JP H03252498 A JPH03252498 A JP H03252498A JP 4717790 A JP4717790 A JP 4717790A JP 4717790 A JP4717790 A JP 4717790A JP H03252498 A JPH03252498 A JP H03252498A
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Abstract

PURPOSE:To obtain an electroviscous fluid, composed of a disperse phase of composite particles having a formed multilayered structure and specific particle size and a liquid phase of an electrical insulating oil with a specified viscosity and capable of exhibiting great electroviscous effects at high temperatures with small power consumption. CONSTITUTION:The objective electroviscous fluid composed of (A) 1-60wt.% disperse phase of composite particles, having a multilayered structure formed from an electrically conductive layer and an electrical insulating layer and composed of a ceramic material such as a metal oxide, metal nitride or glass or an organic or inorganic polymer material having 0.01-100mu average particle diameter and (B) 40-99wt.% liquid phase of an electrical insulating oil such as silicone oil having 0.65-500cSt viscosity at ambient temperature.

Description

【発明の詳細な説明】 イ0発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は電圧の印加によって粘性を増大する電気粘性流
体に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electrorheological fluid whose viscosity is increased by the application of voltage.

[従来の技術] 電気粘性流体は、疎水性で非導電性の油の中に微細に分
割した親水性の固体が分散している懸濁液で、十分に強
い電場の作用の下で極めて速やかに、しかも可逆的に流
体の粘度が増加し、プラスチックまたは固体の状態とな
るものである。
[Prior Art] An electrorheological fluid is a suspension of finely divided hydrophilic solids dispersed in a hydrophobic, non-conducting oil, which rapidly transforms under the action of a sufficiently strong electric field. Moreover, the viscosity of the fluid increases reversibly and becomes a plastic or solid state.

粘度を変化させるためには直流の電場だけではなく交流
の電場も使用することができ、必要な電流は非常に小さ
く、少ない電力によって強力な力を与えるので、例えば
、クラッチ、水圧弁、ショックアブソーバ−、バイブレ
ータ−1防振ゴム、或はワークピースを正常な位置に保
持するシステムを制御するための電気−機械のインター
フェイス等における構成要素として使用することができ
る。
In order to change the viscosity, not only a direct current electric field but also an alternating current electric field can be used.The required current is very small and a strong force is given with a small amount of electric power, so it can be used, for example, in clutches, hydraulic valves, shock absorbers. - Vibrator-1 can be used as a vibration isolator or as a component in an electro-mechanical interface for controlling a system that holds a workpiece in place, etc.

従来、電気粘性流体の構成要素の一つである分散相固体
粒子としては、表面から水を吸収させ微細化させたセル
ロース、デンプン、シリカゲル、イオン交換樹脂、ポリ
アクリル酸リチウム等を、また他の構成要素である液相
としてはPCB、セバシン酸ブチル、トランス油、塩化
パラフィン、シリコーン油等を使用したものが知られて
いるが実用性に乏しく、実用価値のある極めて高性能か
つ安定性の高い電気粘性流体はいまだに存在しない。
Conventionally, dispersed phase solid particles, which are one of the constituent elements of electrorheological fluids, have been made of cellulose, starch, silica gel, ion exchange resin, lithium polyacrylate, etc. that have been made fine by absorbing water from the surface, and other materials. As the liquid phase, which is a component, it is known that PCB, butyl sebacate, trans oil, chlorinated paraffin, silicone oil, etc. are used, but these are of little practical use. Electrorheological fluids do not yet exist.

実用的な電気粘性流体に要求される特性としては、大き
な電気粘性効果を示し、電場がかかった時の消費電力が
少なく、かつ電場の印加および除去に瞬時に応答するこ
とである。
The properties required of a practical electrorheological fluid are that it exhibits a large electrorheological effect, consumes little power when an electric field is applied, and responds instantaneously to the application and removal of an electric field.

しかしながら前記のような電気粘性効果の発現のために
水を吸収させた分散相では水分量の増加にしたがって粒
子閘を流れる電流も同時に増えてしまうため電力消費の
点で大きな問題があった。
However, in the case of a dispersed phase in which water is absorbed in order to produce the electrorheological effect as described above, as the amount of water increases, the current flowing through the particle lock simultaneously increases, which poses a major problem in terms of power consumption.

特にこの傾向は高温になるにつれて強まり、従来の分散
相を用いた電気粘性流体の使用温度の上限は70〜80
℃程度で、それ以上の高温で使用すると電流が過剰に流
れてしまい消費電力が非常に高(なるとともに電気粘性
効果の発現力や応答性の低下等が時間とともに起こり、
自動車のエンジンルーム等、高温環境下で使用する構成
要素への応用は不可能であった。
In particular, this tendency becomes stronger as the temperature increases, and the upper limit of the operating temperature of electrorheological fluids using conventional dispersed phases is 70 to 80.
℃, and if used at higher temperatures, excessive current will flow and power consumption will be extremely high.
It was impossible to apply this method to components used in high-temperature environments such as automobile engine compartments.

[発明が解決しようとする課題] 本発明は、高温で高い電気粘性効果を示すが、電力消費
が少ない電気粘性流体の開発を目的としたものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention aims to develop an electrorheological fluid that exhibits a high electrorheological effect at high temperatures but consumes less power.

口8発明の構成 [課題を解決するための手段] 本発明の電気粘性流体は、導電層と電気絶縁層が多層構
造を形成した平均粒径0.01〜100ミクロンの複合
粒子1〜60重量%の分散相と、室温における粘度0.
65〜500センチストークス(cSt)の電気絶縁油
40〜99重量%の液相とから構成されていることを特
徴とする。
8. Constitution of the invention [Means for solving the problem] The electrorheological fluid of the present invention is composed of composite particles of 1 to 60% by weight, each having an average particle size of 0.01 to 100 microns, in which a conductive layer and an electrically insulating layer form a multilayer structure. % dispersed phase and a viscosity at room temperature of 0.
It is characterized by being composed of an electrical insulating oil of 65 to 500 centistokes (cSt) and a liquid phase of 40 to 99% by weight.

複合粒子において導電層を形成する物質の導電率は10
−’S−c+n−’以上、好ましくは10−’Scm−
以上が良い。導電率が10−’S−cm−’未満だと電
荷担体の濃度が小さいために大きな電気粘性効果が得ら
れないし、電場印加及び除去の際の応答性が悪くなる。
The conductivity of the substance forming the conductive layer in the composite particles is 10
-'S-c+n-' or more, preferably 10-'Scm-
The above is good. If the conductivity is less than 10-'S-cm-', the concentration of charge carriers will be small, so a large electrorheological effect will not be obtained, and the response upon application and removal of an electric field will be poor.

その候補物質としては、金属材料や、金属酸化物、金属
炭化物、金属窒化物、金属ホウ化物、金属ケイ化物等の
セラミック材料、炭素材料、導電性高分子等の有機材料
の中で前記導電率の範囲に入るものであればあらゆる物
質を挙げることができる。また、導電層を形成する物質
は電子伝導体でもイオン伝導体でも何れでも良いが、導
電率の温度依存性が小さい点で電子伝導体が好ましい。
Candidate substances include metal materials, ceramic materials such as metal oxides, metal carbides, metal nitrides, metal borides, and metal silicides, carbon materials, and organic materials such as conductive polymers that have the above-mentioned conductivity. Any substance that falls within the range of can be mentioned. Further, the material forming the conductive layer may be either an electronic conductor or an ionic conductor, but an electronic conductor is preferable because its conductivity has little temperature dependence.

さらに導電層は連続層であっても不連続層であっても良
いが、消費電力が小さくなる点で不連続層が好ましい。
Further, the conductive layer may be a continuous layer or a discontinuous layer, but a discontinuous layer is preferable since power consumption is reduced.

複合粒子において電気絶縁層を形成する物質の導電率は
10−”SCm−’以下、好ましくは10−”S−c■
−1以下が良い* l O−”5−co+−’を越える
と消費電力が大きくなり、電気粘性流体の分散相として
は不利である。
The conductivity of the substance forming the electrically insulating layer in the composite particles is 10-"SCm-' or less, preferably 10-"SCm-'
-1 or less is better.* l O-" If it exceeds 5-co+-', power consumption increases, which is disadvantageous as a dispersed phase of an electrorheological fluid.

その候補物質としては、金属酸化物、金属窒化物、ガラ
ス、等のセラミック材料や、ポリマー等の有機材料、シ
リコーン樹脂等の無機高分子材料の中で前記導電率の範
囲に入るものであればあらゆる物質を挙げることができ
る。
Candidate substances include ceramic materials such as metal oxides, metal nitrides, and glass, organic materials such as polymers, and inorganic polymer materials such as silicone resins, as long as they fall within the above range of conductivity. Any substance can be mentioned.

導電層と電気絶縁層の多層構造は、平面層でも同心内層
でも良いが、好ましくは平面層が良い。
The multilayer structure of the conductive layer and the electrically insulating layer may be a planar layer or a concentric inner layer, but preferably a planar layer.

また、層の配列は導電層と電気絶縁層が交互あるいは規
則性をもって配列してても良いし、ランダム配列でも良
い、さらに、全暦数は5層以上であり、最外層は電気絶
縁層であることが好ましい。
In addition, the layer arrangement may be such that conductive layers and electrically insulating layers are arranged alternately or regularly, or may be randomly arranged.Furthermore, the total number of layers is 5 or more layers, and the outermost layer is an electrically insulating layer. It is preferable that there be.

導電層と電気絶縁層の多層構造を形成する手段としては
、1)あらかじめ層状構造を有している材料を活用する
方法と、2)化学的、物理的手法により積層させる方法
がある。1)の場合は、電気絶縁性層状構造物質の層間
に残炭率の大きな有機化合物を挿入させた後炭化して導
電層を形成したり、直接導電性化合物を挿入させること
ができるし、さらにグラフファイト等の導電性層状構造
物質の層間に電気絶縁層を形成させたりすることもでき
る。また2)の場合には、CVD、塗布、スピンコード
、蒸着、スパッタリング、溶射、等の薄膜形成法を利用
することができる。
Methods for forming a multilayer structure of a conductive layer and an electrically insulating layer include 1) a method of utilizing a material that already has a layered structure, and 2) a method of laminating layers using chemical or physical methods. In the case of 1), it is possible to insert an organic compound with a large residual carbon content between the layers of the electrically insulating layered structure material and then carbonize it to form a conductive layer, or to directly insert the conductive compound. An electrically insulating layer may also be formed between layers of a conductive layered structure material such as graphite. In the case of 2), thin film forming methods such as CVD, coating, spin code, vapor deposition, sputtering, and thermal spraying can be used.

経済的かつミクロな多層構造を形成できる点では1)の
方法が好ましく、さらにその中でも実用性の点で層状粘
度鉱物等の電気絶縁性層状構造物質の層間に残炭率の大
きな有機化合物を挿入させた後炭化して導電層を形成す
る方法がより好ましい。以下に1)の手法について述べ
るが、これらは本発明の主旨をなんら限定するものでは
ない。
Method 1) is preferable from the viewpoint of being economical and capable of forming a microscopic multilayer structure, and among these methods, from the viewpoint of practicality, it is preferable to insert an organic compound with a large residual carbon content between the layers of an electrically insulating layered structure material such as layered clay mineral. More preferred is a method in which a conductive layer is formed by carbonizing the conductive layer. The method 1) will be described below, but these do not limit the gist of the present invention in any way.

1)の方法で電気絶縁層に層状粘土鉱物を用いる場合、
その層状粘土鉱物としては、カオリナイト、デイツカイ
ト、ナクライト、ハワイサイト、アンチボライト、クリ
ソタイル、パイロフィライト、スフメタイト(スフメタ
イトは同型置換により、さらにモンモリロナイト、バイ
デライト、ノントロナイト、サボナイト、ヘクトライト
、そしてソーゴナイトに分類され、さらに、モンモリロ
ナイトは交換性陽イオンの種類によりベントナイト、酸
性白土に分類される。)、白雲母、マーガライト、タル
ク、バーミキュライト、金雲母、ザンソフィライト、モ
して緑泥石等の層状アルミノケイ酸塩や、Q −Naz
Si20g、β−NaiSigOs、KHSiJs 、
NaH5izO@’3H20、NazSi4(1+’5
HzO1NazSiaO+ t ・xHzO1NazS
iz02s’XHJ % NatSiao04+・xH
2O、HllSiJg 、HiSi40s−xHtO1
H*51sO+v・xHiO、HtSi+40*e’X
HtO,そしてHxSlia04+ ’XHxO等の層
状ポリケイ酸塩、他種々が挙げられる。
When using layered clay minerals for the electrical insulation layer in method 1),
Its layered clay minerals include kaolinite, dateskite, nacrite, hawaisite, antibolite, chrysotile, pyrophyllite, sfumetite (sfumetite is further formed by isomorphic substitution, montmorillonite, beidellite, nontronite, sabonite, hectorite, and Montmorillonite is further classified into bentonite and acid clay depending on the type of exchangeable cations), muscovite, margarite, talc, vermiculite, phlogopite, xanthophyllite, chlorite, etc. layered aluminosilicate, Q-Naz
Si20g, β-NaiSigOs, KHSiJs,
NaH5izO@'3H20, NazSi4(1+'5
HzO1NazSiaO+ t ・xHzO1NazS
iz02s'XHJ% NatSiao04+・xH
2O, HllSiJg, HiSi40s-xHtO1
H*51sO+v・xHiO, HtSi+40*e'X
HtO, layered polysilicates such as HxSlia04+'XHxO, and various others.

層状構造物質の眉間に挿入する残炭率の大きな有機化合
物としては、極限酸素指数(LOI)が18以上の有機
化合物であれば熱可塑性ポリマーでも熱硬化性ポリマー
でも良く、また処理方法を選択すればLOIが18以上
のポリマーを生成するモノマーもしくはオリゴマーでも
用いることができる。
The organic compound with a large residual carbon content to be inserted between the eyebrows of the layered structure material may be a thermoplastic polymer or a thermosetting polymer as long as it has a limiting oxygen index (LOI) of 18 or more, and the treatment method must be selected. For example, monomers or oligomers that produce polymers with an LOI of 18 or more can also be used.

ここで、LOIについて簡単に述べる。有機化合物の中
には不活性ガス下の高温度で熱処理すると、炭化物を生
成する化合物がある。炭化物を生成する有機化合物の熱
処理を不活性ガス中で行うと一般に500℃まで重量減
少が大きく、600℃以降は徐々に重量減少は小さくな
ってゆく。800℃以上においても極僅かの重量減少が
認められるが、600℃までの変化に比べると小さい。
Here, LOI will be briefly described. Some organic compounds produce carbides when heat treated at high temperatures under inert gas. When an organic compound that forms a carbide is heat-treated in an inert gas, the weight loss is generally large up to 500°C, and the weight loss gradually becomes smaller after 600°C. Although a very slight weight loss is observed at temperatures above 800°C, it is small compared to the change up to 600°C.

故に、不活性ガス下850℃の熱処理における炭化物の
生成する割合な残炭率と定義する。この残炭率は有機化
合物の燃焼性とも関係付けられ、難撚性の試験法である
極限酸素指数法(LOI法)との関係が次のように求め
られている。(ポリマーの難燃化、西沢仁著、大成社刊
) LOI=17.5+〇、4xCR 上式において、LOIとは酸素ガスと窒素ガスの混合ガ
スにおける酸素濃度であり、CRは残炭率を重量%で表
した値である。即ち、LOIが17.5以上の化合物で
あれば、不活性ガス下で熱処理したときに炭化物を生成
することが知られている。
Therefore, it is defined as the percentage of residual carbon that produces carbides during heat treatment at 850° C. under an inert gas. This residual coal percentage is also related to the combustibility of organic compounds, and its relationship with the ultimate oxygen index method (LOI method), which is a test method for twisting resistance, is determined as follows. (Flame retardant polymers, written by Hitoshi Nishizawa, published by Taiseisha) LOI = 17.5 + 〇, 4xCR In the above formula, LOI is the oxygen concentration in the mixed gas of oxygen gas and nitrogen gas, and CR is the residual carbon percentage. The value is expressed in weight percent. That is, it is known that a compound having an LOI of 17.5 or more produces carbide when heat treated under an inert gas.

不活性ガス下の熱処理により炭化物を生成する有機化合
物の例を挙げればセルロース等の天然高分子、ポリウレ
タン、メタクリル樹脂、ポリスチレン、ナイロン、ポリ
プロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、
フッ素樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、フラン樹脂、等の合
成高分子、あるいはタール、ピッチ等の芳香族多環式化
合物を挙げることができる。また、処理方法を選択すれ
ばこれらの高分子を生成する千ツマ−オリゴマーも用い
ることができる。
Examples of organic compounds that produce carbides by heat treatment under inert gas include natural polymers such as cellulose, polyurethane, methacrylic resin, polystyrene, nylon, polypropylene, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride,
Examples include synthetic polymers such as fluororesins, polyesters, epoxy resins, phenol resins, melamine resins, urea resins, and furan resins, and aromatic polycyclic compounds such as tar and pitch. Moreover, if the processing method is selected, it is also possible to use a 100% oligomer that produces these polymers.

層状粘土鉱物等の電気絶縁性層状構造物質の眉間に残炭
率の大きな有機化合物を挿入させる手段としては、電気
絶縁性層状構造物質を該有機化合物の溶液に浸漬するか
、残炭率の大きな有機化合物を生成するモノマー又はオ
リゴマーに浸漬したのち該千ツマ−又はオリゴマーを重
合させるなどの方法がある。
As a means of inserting an organic compound with a high residual carbon content between the eyebrows of an electrically insulating layered structure material such as a layered clay mineral, the electrically insulating layered structure material is immersed in a solution of the organic compound, or There are methods such as immersion in a monomer or oligomer that produces an organic compound and then polymerizing the monomer or oligomer.

更に、これらの有機化合物を層状粘土鉱物の眉間に挿入
することが困難な場合は、シクロデキストリン等に包接
した形で挿入することもできる。
Furthermore, if it is difficult to insert these organic compounds into the glabella of the layered clay mineral, they can be inserted in the form of inclusion in cyclodextrin or the like.

残炭率を大きくする目的で、眉間には該有機化合物とと
もに第四級アンモニウム塩が共存していても良い。第四
級アンモニウム塩としてはアルキル−トリメチルアンモ
ニウムクロライド、アルキル−トリメチルアンモニウム
ブロマイド、アルキル−ジメチル−エチルアンモニウム
クロライド、アルキル−ジメチル−エチルアンモニウム
ブロマイド、メチル−ドデシル−ベンジルトリメチルア
ンモニウムクロライド等のアルキル第四級アンモニウム
塩(アルキル基の炭素数10〜18が好ましい)や、ト
リメチル−ドデシル−チオメチルアンモニウムクロライ
ド、ジメチルーオキシェチルードデシルーチオメチルア
ンモニウムクロライドメチル−ジエチル−オクチル−チ
オエチルアンモニウムアイオダイド、トリメチル−デシ
ル−メチル−アミノエチルアンモニウムブロマイド、ド
デシル−メチル−アミノエチル−トリメチルアンモニウ
ムアイオダイド等の炭素以外の元素を有するアルキル第
四級アンモニウム塩を用いても良いし、またアルキル−
ジメチル−ベンジルアンモニウムクロライド、アルキル
−ジメチル−3・4−ジクロロベンジルアンモニウムク
ロライド、ジメチル−フェニル−ベンジルアンモニウム
クロライド、ミリスト−アミド−プロピル−ジメチル−
ベンジルアンモニウムクロライド、ジイソブチル−フェ
ノキシ−エトキシエチル−ジメチル−ベンジルアンモニ
ウムクロライド、ジイソブチル−フレジキシ−エトキシ
−エチル−ジメチル−ベンジルアンモニウムクロライド
等のアルキル・ベンジル第四級アンモニウム塩(アルキ
ル基の炭素数10〜18が好ましい)や、更には1−ヘ
キサデシル−ピリジニウムクロライド、ラウリル−コラ
ミノ−ホルミル−メチル−ピリジニウムクロライド、2
−ドデシル−インキノリニウムブロマイド、2−トリデ
シル−1−(2−ヒドロキシエチル)ベンジル−イミダ
ゾリニウムクロライド、ジメチル−ツボクラリンクロラ
イド等の窒素環を有する第四級アンモニウムなどがある
が、それらに限られたものではない。
For the purpose of increasing the residual carbon ratio, a quaternary ammonium salt may coexist with the organic compound between the eyebrows. Examples of quaternary ammonium salts include alkyl quaternary ammonium salts such as alkyl-trimethylammonium chloride, alkyl-trimethylammonium bromide, alkyl-dimethyl-ethylammonium chloride, alkyl-dimethyl-ethylammonium bromide, and methyl-dodecyl-benzyltrimethylammonium chloride. salts (alkyl groups preferably have 10 to 18 carbon atoms), trimethyl-dodecyl-thiomethylammonium chloride, dimethyl-oxyethyldodecyl-thiomethylammonium chloride, methyl-diethyl-octyl-thioethylammonium iodide, trimethyl-dodecyl-thiomethylammonium chloride, Alkyl quaternary ammonium salts containing elements other than carbon such as decyl-methyl-aminoethyl ammonium bromide and dodecyl-methyl-aminoethyl-trimethylammonium iodide may also be used;
Dimethyl-benzylammonium chloride, alkyl-dimethyl-3,4-dichlorobenzylammonium chloride, dimethyl-phenyl-benzylammonium chloride, myrist-amide-propyl-dimethyl-
Alkyl-benzyl quaternary ammonium salts such as benzyl ammonium chloride, diisobutyl-phenoxy-ethoxyethyl-dimethyl-benzylammonium chloride, diisobutyl-flexoxy-ethoxy-ethyl-dimethyl-benzylammonium chloride (where the alkyl group has 10 to 18 carbon atoms) preferred), and also 1-hexadecyl-pyridinium chloride, lauryl-colamino-formyl-methyl-pyridinium chloride, 2
-dodecyl-in quinolinium bromide, 2-tridecyl-1-(2-hydroxyethyl)benzyl-imidazolinium chloride, dimethyl-tubocurarine chloride, and other quaternary ammoniums having a nitrogen ring, but are not limited to these. It's not something.

このようにして得られた多層構造複合粒子は水分によら
ない粒子自身の分極作用によって電気粘性効果を示すた
め、該複合粒子を分散相とすることによって高温で消費
電力が少なく、且つ電気粘性効果を長時間維持できる電
気粘性流体を得ることができる。
The multilayered composite particles obtained in this way exhibit an electrorheological effect due to the polarization of the particles themselves, which is not dependent on moisture, so by using the composite particles as a dispersed phase, power consumption is low at high temperatures, and the electrorheological effect is reduced. It is possible to obtain an electrorheological fluid that can maintain the viscosity for a long time.

電気粘性液体の分散相として適当な該多層構造複合粒子
の平均粒径は0.01〜100ミクロン好ましくは0.
3〜5ミクロンの範囲で、o、。
The average particle size of the multilayered composite particles suitable as a dispersed phase of an electrorheological liquid is 0.01 to 100 microns, preferably 0.01 to 100 microns.
o, in the range of 3-5 microns.

1ミクロン未満では電場のない状態で初期粘度が著しく
大きくなって電気粘性効果による粘度変化が小さく、ま
た100ミクロンを越えると電気粘性流体の分散相とし
ての十分な安定性が得られない。
If it is less than 1 micron, the initial viscosity in the absence of an electric field will be extremely large and the change in viscosity due to the electrorheological effect will be small, and if it exceeds 100 micron, sufficient stability as a dispersed phase of the electrorheological fluid will not be obtained.

液相を構成する電気絶縁油としては、炭化水素油、エス
テル油、芳香族系油、シリコーン油やホスファゼン油な
どを例示することが出来る。これらは単独で用いること
ができ、また二種以上を併用することもできる。これら
の電気絶縁油のなかでもポリジメチルシロキサンやポリ
メチルフェニルシロキサンなどのシリコーン油は、ゴム
状の弾性を有する材料と直接接触する状態でも使用でき
るという点で優れているし、またホスファゼン油は比重
が比較的大きいため沈降防止性の点で優れている。
Examples of the electrically insulating oil constituting the liquid phase include hydrocarbon oil, ester oil, aromatic oil, silicone oil, and phosphazene oil. These can be used alone or in combination of two or more. Among these electrical insulating oils, silicone oils such as polydimethylsiloxane and polymethylphenylsiloxane are superior in that they can be used in direct contact with materials with rubber-like elasticity, and phosphazene oils have a low specific gravity. Since it is relatively large, it has excellent anti-settling properties.

電気絶縁油の粘度は25℃において0.65〜500セ
ンチストークス(C5t)であり、好ましくは10〜5
0cStの粘度を有するものを用いる。液相の粘度が低
すぎると揮発分が多くなり電気粘性効果による粘度変化
が小さ(なる。また適度に低粘度の電気絶縁油を液相と
することによって分散相を効率良く懸濁させることがで
きる。
The viscosity of the electrical insulating oil is 0.65 to 500 centistokes (C5t) at 25°C, preferably 10 to 5 centistokes (C5t).
A material having a viscosity of 0 cSt is used. If the viscosity of the liquid phase is too low, the volatile content will increase and the viscosity change due to the electrorheological effect will be small.Also, by using electrical insulating oil with a moderately low viscosity as the liquid phase, the dispersed phase can be suspended efficiently. can.

本発明の電気粘性流体を構成する分散相と液相の割合は
、前記多層構造複合粒子から成る分散相の含有量が1〜
60重量%、好ましくは20〜50重量%であり、前記
電気絶縁油からなる液相の含有量が40〜99重量%、
好ましくは50〜80重量%である。分散相の量が1重
量%未満では電気粘性効果が小さく、60重量%を越え
ると電場がない時の初期粘度が著しく太き(なる。
The ratio of the dispersed phase and the liquid phase constituting the electrorheological fluid of the present invention is such that the content of the dispersed phase consisting of the multilayer composite particles is 1 to 1.
60% by weight, preferably 20 to 50% by weight, and the content of the liquid phase consisting of the electrical insulating oil is 40 to 99% by weight,
Preferably it is 50 to 80% by weight. When the amount of the dispersed phase is less than 1% by weight, the electrorheological effect is small, and when it exceeds 60% by weight, the initial viscosity in the absence of an electric field becomes significantly thick.

また、本発明の電気粘性流体は本発明の効果を損なわな
い範囲で他の分散相や界面活性剤、分散剤、無機塩等の
添加剤を配合することもできる。
Furthermore, the electrorheological fluid of the present invention may contain other dispersed phases, surfactants, dispersants, inorganic salts, and other additives within a range that does not impair the effects of the present invention.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

[実施例1] 平均粒径2.5ミクロンのモンモリロナイト系の層状粘
土鉱物粉末(水溜化学工業■製5iltonLP−1)
 100 gをベンジルジメチルテトラデシルアンモニ
ウムクロライド(東京化成工業■製)の0.05m、o
l/l水溶液に加え24時間放置した後、濾過、洗浄、
乾燥して第四級アンモニウム塩眉間化合物粉末を得た。
[Example 1] Montmorillonite-based layered clay mineral powder with an average particle size of 2.5 microns (5ilton LP-1 manufactured by Mizutame Kagaku Kogyo ■)
100 g of benzyldimethyltetradecylammonium chloride (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo ■)
Add to l/l aqueous solution and leave for 24 hours, then filter, wash,
After drying, a quaternary ammonium salt compound powder was obtained.

さらにこの粉末80gをアクリロニトリル(関東化学工
業■製)500mlに浸漬し室温で30時間放置するこ
とによって眉間にアクリロニトリルを挿入させた。その
後50℃で30時間加熱処理することによって層状粘土
鉱物層間のアクリロニトリルを重合させポリアクリロニ
トリルとした。そしてこれを濾過、洗浄、乾燥して第四
級アンモニウム塩・ポリアクリロニトリル層間化合物粉
末を得た。この粉末を窒素ガス雰囲気中600℃で3時
間(昇温速度5℃/分)炭化処理することによって炭素
/層状粘土鉱物多層構造複合粉末を得た。この粉末は層
状粘土鉱物の眉間に炭素が挿入された多層構造を有する
ものであることは、X線回折測定により確認された。こ
の粉末25重量%を、液相成分である25℃における粘
度10cStのシリコーン油(東芝シリコーン■製TS
F−451−10)75重量%に良く分散し、懸濁液と
して電気粘性流体を得た。
Furthermore, 80 g of this powder was immersed in 500 ml of acrylonitrile (manufactured by Kanto Kagaku Kogyo ■) and left to stand at room temperature for 30 hours to insert acrylonitrile between the eyebrows. Thereafter, the mixture was heat-treated at 50° C. for 30 hours to polymerize the acrylonitrile between the layered clay mineral layers to form polyacrylonitrile. This was then filtered, washed and dried to obtain a quaternary ammonium salt/polyacrylonitrile intercalation compound powder. This powder was carbonized at 600° C. for 3 hours (heating rate: 5° C./min) in a nitrogen gas atmosphere to obtain a carbon/layered clay mineral multilayer structure composite powder. It was confirmed by X-ray diffraction measurements that this powder had a multilayer structure in which carbon was inserted between the eyebrows of a layered clay mineral. 25% by weight of this powder was mixed with silicone oil (manufactured by Toshiba Silicone ■), which is a liquid phase component and has a viscosity of 10 cSt at 25°C.
F-451-10) was well dispersed in 75% by weight to obtain an electrorheological fluid as a suspension.

[実施例2] 実施例1と同様にして第四級アンモニウム塩・ポリアク
リロニトリル層間化合物粉末を得た。この粉末を空気中
220℃で30時間加熱処理した後窒素ガス雰囲気中6
00℃で3時間(昇温速度5℃/分)炭化処理すること
によって炭素/層状粘度鉱物多層構造複合粉末を得た。
[Example 2] A quaternary ammonium salt/polyacrylonitrile intercalation compound powder was obtained in the same manner as in Example 1. This powder was heat-treated in air at 220°C for 30 hours, and then heated in a nitrogen gas atmosphere for 6 hours.
A carbon/layered clay mineral multilayer structure composite powder was obtained by carbonization treatment at 00°C for 3 hours (heating rate: 5°C/min).

この粉末25重量%を、液相成分である25℃における
粘度10cStのシリコーン油(東芝シリコーン■製T
SF−451−10)75重量%に良く分散し、懸濁液
として電気粘性流体を得た。
25% by weight of this powder was added to silicone oil (Toshiba Silicone ■ manufactured by Toshiba Silicone) with a viscosity of 10 cSt at 25°C as a liquid phase component.
SF-451-10) was well dispersed in 75% by weight to obtain an electrorheological fluid as a suspension.

実施例1.2で得られた各電気粘性液体について電気粘
性効果の測定を行った。電気粘性効果は二重円筒型回転
粘度計を使用して、内外円筒間に0〜2 k V / 
m mの直流電圧を印加した時の剪断速度366 s 
e c−’、温度25℃および100℃の剪断力で評価
し、同時に内外円筒間に流れる電流を測定した。
The electrorheological effect of each electrorheological liquid obtained in Example 1.2 was measured. The electrorheological effect was measured using a double cylinder rotational viscometer, with a voltage of 0 to 2 kV/2 between the inner and outer cylinders.
Shearing rate 366 s when applying a DC voltage of m m
e c-', the shear force was evaluated at temperatures of 25°C and 100°C, and at the same time, the current flowing between the inner and outer cylinders was measured.

第1表に電圧をかけない場合の剪断力To、電圧2kV
/mmを印加した時の剪断力T、その差T−To、およ
び電圧2kV/mmを印加した時の電流密度を示す。
Table 1 shows shearing force To when no voltage is applied, voltage 2kV
The shear force T when /mm is applied, the difference T - To, and the current density when a voltage of 2 kV/mm is applied.

第1表 第1表に示されるように実施例1.2で得られた炭素/
層状粘土鉱物積層構造複合粉末を分散相とする各電気粘
性液体は高温(140℃)でも安定した電気粘性効果を
示し、消費電力も小さい。
Table 1 Carbon/carbon obtained in Example 1.2 as shown in Table 1
Each electrorheological liquid containing a layered clay mineral laminated structure composite powder as a dispersed phase exhibits a stable electrorheological effect even at high temperatures (140° C.), and has low power consumption.

25℃の値と比較しても、電気粘性効果(T−TO)は
大きく、消費電力(電流密度は僅かに上昇しているだけ
である。
Even when compared to the value at 25° C., the electrorheological effect (T-TO) is large, and the power consumption (current density) is only slightly increased.

[発明の効果] 高温で大きな電気粘性効果を示し、かつ電力消費が小さ
い電気粘性液体が得られる。
[Effects of the Invention] An electrorheological liquid that exhibits a large electrorheological effect at high temperatures and consumes less power can be obtained.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  導電層と電気絶縁層が多層構造を形成した平均粒径0
.01〜100ミクロンの複合粒子1〜60重量%の分
散相と、室温における粘度0.65〜500センチスト
ークス(cSt)の電気絶縁油40〜99重量%の液相
とから構成されていることを特徴とする電気粘性流体。
A conductive layer and an electrically insulating layer form a multilayer structure with an average grain size of 0
.. It is composed of a dispersed phase of 1 to 60% by weight of composite particles of 0.01 to 100 microns, and a liquid phase of 40 to 99% by weight of electrical insulating oil with a viscosity of 0.65 to 500 centistokes (cSt) at room temperature. Features of electrorheological fluid.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0517791A (en) * 1991-07-11 1993-01-26 Colloid Res:Kk Electric rheological fluid composition

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