JPH05120913A - Electrically responsive soft plastic body or electrically responsive gel - Google Patents

Electrically responsive soft plastic body or electrically responsive gel

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JPH05120913A
JPH05120913A JP30843691A JP30843691A JPH05120913A JP H05120913 A JPH05120913 A JP H05120913A JP 30843691 A JP30843691 A JP 30843691A JP 30843691 A JP30843691 A JP 30843691A JP H05120913 A JPH05120913 A JP H05120913A
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JP
Japan
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dispersed
matrix phase
fine
particles
fine particles
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JP30843691A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Sakurai
良 桜井
Ikuo Kurachi
育夫 倉地
Yoshiki Fukuyama
良樹 福山
Takayuki Maruyama
隆之 丸山
Tasuku Saito
翼 斎藤
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide functional gel and a soft plastic body whose viscoelasticity can be extensively changed by applying an electric field. CONSTITUTION:At least one kind or more of fine powder bodies, whose mean particle diameter is 0.5-5.00mum, being selected from B-(1) the fine powder body, whose conductivity, under a dispersed state in a matrix phase, is one tenth or less of the conductivity of the matrix phase, (2) the fine powder body, whose conductivity, under the dispersed state in the matrix phase, is ten times or more of the conductivity of the matrix phase, and (3) the fine powder body being composed of two dimensional layer-like complex particles are dispersed in electrically insulating high polymer material, being selected from A-(1) a high polymer, whose viscosity is 10<4> centistokes or more, and (2) partially crosslinked high polymer gel-like medium, whose penetration is 40 or more at a room temperature, so as to produce an electrically responsive soft plastic body or electrically responsive gel.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電場の印加により粘弾性
特性が変化する電気応答性軟塑性体又は電気応答性ゲル
に関するものであり、例えばダンパー、ショックアブソ
ーバー、エンジンマウントなどのエネルギー吸収や防振
を目的とする一般産業用部品や自動車用部品などに適用
される電気応答性軟塑性体及び電気応答性ゲルに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrically responsive soft-plastic material or an electrically responsive gel whose viscoelastic properties are changed by the application of an electric field, and for example, energy absorption and protection of dampers, shock absorbers, engine mounts, etc. The present invention relates to an electrically responsive soft-plastic body and an electrically responsive gel applied to general industrial parts, automobile parts, etc. for vibration purposes.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、電気粘性流体を封入した防振
ゴムやダンパーは、入力に応じて印加する電場を変化さ
せることにより、バネ特性やロス特性を調節できる優れ
た機能を有するデバイスとして実用化が検討されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, an anti-vibration rubber or a damper filled with an electrorheological fluid has been practically used as a device having an excellent function of adjusting a spring characteristic and a loss characteristic by changing an electric field applied according to an input. Is being considered.

【0003】しかし、電気粘性流体を応用した防振ゴム
やダンパーを実用化するためには、電気粘性流体を完全
に封入シールする必要があり、更に長期間に亘って分散
微粒子が沈降・凝縮しない安定性の高い電気粘性流体が
求められているが、電気粘性流体の媒質である絶縁オイ
ルと分散微粒子の比重差のため、この要求を満足するこ
とが容易でなく、したがって上記デバイスの実用化は困
難な現状にある。
However, in order to put into practical use the anti-vibration rubber and the damper to which the electrorheological fluid is applied, it is necessary to completely seal the electrorheological fluid and the dispersed fine particles do not settle and condense for a long period of time. A highly stable electrorheological fluid is required, but it is not easy to satisfy this requirement due to the difference in specific gravity between the insulating oil, which is the medium of the electrorheological fluid, and the dispersed fine particles, and therefore the practical application of the above device is not possible. We are in a difficult situation.

【0004】また、電場の印加により粘弾性特性を変化
させうる材料として電場屈曲性高分子ゲルが知られてい
るが、この電場屈曲性高分子ゲルは特殊な溶媒中で作用
するのみで、その用途は限られたものである。
An electric field-flexible polymer gel is known as a material whose viscoelastic property can be changed by applying an electric field. However, this electric-field bendable polymer gel only acts in a special solvent. Uses are limited.

【0005】また最近、電場による弾性率可変材料が報
告されている(特開平3−91541号公報)。この弾
性率可変材料は電気絶縁性高分子材料に電場の作用によ
り電気分極する微粉体が分散している材料であるが、こ
れに用いられている分散微粒子は、水の作用により分極
する親水性の微粒子、導電性高分子微粒子あるいは電場
の作用による電気分極が十分大きくない微粒子などであ
り、それらはいずれも弾性率可変材料の製造時の水分の
調整が難しく、しかも温度依存性が大きく品質の安定性
に欠ける材料であったり、電場の印加時に過度の電流が
流れる材料であったり、十分な弾性率可変効果が得られ
ない材料であったりするものであり、その用途は同様に
限られたものである。
Recently, a material having a variable elastic modulus by an electric field has been reported (JP-A-3-91541). This elastic modulus variable material is a material in which fine powder that is electrically polarized by the action of an electric field is dispersed in an electrically insulating polymer material. The dispersed fine particles used in this material are hydrophilic and are polarized by the action of water. Particles, conductive polymer particles, or particles whose electric polarization is not sufficiently large due to the action of an electric field. These are all difficult to control the water content during the production of the elastic modulus variable material, and have a large temperature dependence and high quality. The material is lacking in stability, is a material through which an excessive current flows when an electric field is applied, or is a material that does not provide a sufficient effect of varying the elastic modulus. It is a thing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情を
改善するためになされたもので、電気粘性流体における
オイルや電場屈曲性高分子ゲルにおける溶媒のような流
動性の高い液状媒質を用いず、電気絶縁性高分子材料に
電場の作用で電気分極する微粉体が分散した電気応答性
軟塑性体及び電気応答性ゲルを提供するものであり、特
に電場の印加により粘弾性特性が大きく変化する実用性
の高い安定な電気応答性軟塑性体又は電気応答性ゲルを
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to improve the above circumstances, and uses a highly fluid liquid medium such as an oil in an electrorheological fluid or a solvent in an electric field bending polymer gel. First, it provides an electrically responsive soft-plastic body and an electrically responsive gel in which fine powders that are electrically polarized by the action of an electric field are dispersed in an electrically insulating polymer material, and in particular, the viscoelastic properties change significantly when an electric field is applied. It is an object of the present invention to provide a stable electro-responsive soft plastic body or electro-responsive gel having high practicality.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、電気絶
縁性高分子材料に電場の作用により電気分極する微粉体
が分散してなる電気応答性軟塑性体又は電気応答性ゲル
において、 A.粘度が104センチストークス以上の高分子重合
体 室温における針入度が40以上の部分架橋高分子ゲル
状媒質 から選ばれた電気絶縁性高分子材料に B.マトリックス相に微粒子が表面付近に多く中心側
に少ない状態又は表面付近に少なく中心側に多い状態に
分散した微粒子不均一分散型複合粒子からなり、上記分
散微粒子の電気伝導度が上記マトリックス相の電気伝導
度の1/10以下である微粉体、 マトリックス相に微粒子が均一に分散した微粒子均一
分散型複合粒子からなり、上記分散微粒子の電気伝導度
が上記マトリックス相の電気伝導度の1/10以下であ
る微粉体、 マトリックス相に微粒子が分散した微粒子分散型複合
粒子からなり、上記分散微粒子の電気伝導度が上記マト
リックス相の電気伝導度の10倍以上である微粉体、 二次元層状複合粒子よりなる微粉体、 の中から選ばれた少なくとも一種類以上の平均粒径が
0.5〜500μmである微粉体を分散することによ
り、電場の印加により粘弾性特性が大きく変化する従来
にない機能性材料を得ることができることを知見し、本
発明を完成するに至った。
Means and Actions for Solving the Problems The present inventors have
As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, an electrically responsive soft-plastic body or an electrically responsive gel, in which fine powder that is electrically polarized by the action of an electric field is dispersed in an electrically insulating polymer material, A. A polymer having a viscosity of 10 4 centistokes or more An electrically insulating polymer material selected from a partially cross-linked polymer gel medium having a penetration of 40 or more at room temperature B. The matrix phase is composed of fine particles non-uniformly dispersed type composite particles dispersed in a state in which a large amount of fine particles are present near the surface and a small amount on the center side or a state in which a small amount is present near the surface and a large amount on the center side. Fine powder having a conductivity of 1/10 or less, or fine particle uniform dispersion type composite particles in which fine particles are uniformly dispersed in a matrix phase, and the electric conductivity of the dispersed fine particles is 1/10 or less of the electric conductivity of the matrix phase. A fine powder comprising fine particle-dispersed composite particles in which fine particles are dispersed in a matrix phase, and the electric conductivity of the dispersed fine particles is 10 times or more the electric conductivity of the matrix phase. By dispersing at least one kind of fine powder having an average particle diameter of 0.5 to 500 μm. And it found that it is possible to obtain a functional material not conventionally viscoelastic characteristics are changed greatly by the application of, and have completed the present invention.

【0008】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明の電気応答性軟塑性体又は電気応答性ゲルは、電気絶
縁性高分子材料に電場の作用により電気分極する微粉体
が分散してなるものである。
The present invention will be described in more detail below. The electrically responsive soft-plastic material or electrically responsive gel of the present invention comprises an electrically insulating polymer material and a fine powder which is electrically polarized by the action of an electric field dispersed therein. It is a thing.

【0009】ここで、本発明で用いる電気絶縁性高分子
材料は室温あるいは使用温度で適度の流動性を有するか
又は柔軟性に富む材料であることが望ましく、高分子重
合体又は部分架橋高分子ゲル状媒質である。
Here, the electrically insulating polymer material used in the present invention is preferably a material having appropriate fluidity or flexibility at room temperature or operating temperature, and is a polymer or partially crosslinked polymer. It is a gel medium.

【0010】即ち、本発明の電気絶縁性高分子材料に用
いられる高分子重合体は粘度が104センチストークス
以上の粘性体であり、例えばシリコーン系ポリマー、炭
化水素系ポリマー、ハロゲン化炭化水素系ポリマー、ホ
スファゼン系ポリマー又はそれらに溶媒などを添加した
各種粘性体などが挙げられる。
That is, the high molecular weight polymer used in the electrically insulating high molecular weight material of the present invention is a viscous substance having a viscosity of 10 4 centistokes or more. For example, a silicone type polymer, a hydrocarbon type polymer, a halogenated hydrocarbon type polymer. Examples thereof include polymers, phosphazene polymers, and various viscous materials obtained by adding a solvent or the like to them.

【0011】また、本発明の電気絶縁性高分子材料に用
いられる部分架橋高分子ゲル状媒質は室温における針入
度が40(JIS K2220)以上、好ましくは60
以上の部分的に架橋した高分子ゲルであり、例えば上記
高分子重合体に例示した材料を部分的に架橋した高分子
ゲルなどが挙げられる。
The partially cross-linked polymer gel medium used in the electrically insulating polymer material of the present invention has a penetration at room temperature of 40 (JIS K2220) or more, preferably 60.
The above-mentioned partially cross-linked polymer gels include, for example, polymer gels obtained by partially cross-linking the materials exemplified as the above-mentioned polymer.

【0012】一方、本発明で用いる微粉体は、 残炭率の高い有機物粒子に金属化合物を含浸した後、
炭化するなどの方法により得られる、微粒子がマトリッ
クス相の表面付近に多く、中心側に少ない状態に分散し
た微粒子不均一分散型複合粒子、あるいは高温で酸化物
を生成する化合物を核とし、これをフェノール樹脂など
の残炭率の高い有機樹脂でコートした粒子をつくり、こ
の粒子を炭化処理するなどの方法により得られる、微粒
子がマトリックス相の表面付近に少なく、中心側に多い
状態に分散した微粒子不均一分散型複合粒子からなり、
上記マトリックス相の電気伝導度が好ましくは10-10
〜102Scm-1であり、上記分散微粒子が半導体及び
絶縁体から選ばれる少なくとも一種類の材料より形成さ
れ、かつ、上記マトリックス相の電気伝導度の1/10
以下である微粉体、 残炭率の高い有機物粒子と金属化合物を混合粉末化し
た後、炭化するなどの方法により得られる微粒子均一分
散型複合粒子からなり、上記マトリックス相の電気伝導
度が好ましくは10-10〜102Scm-1であり、上記分
散微粒子が半導体及び絶縁体から選ばれる少なくとも一
種類の材料より形成され、かつ、上記マトリックス相の
電気伝導度の1/10以下である微粉体、 残炭率の高い有機物粒子と金属化合物を混合粉末化し
た後、炭化するなどの方法により得られる微粒子分散型
複合粒子からなり、上記マトリックス相が半導体及び絶
縁体から選ばれる少なくとも一種類の材料より形成さ
れ、上記分散微粒子の電気伝導度が好ましくは10-10
〜102Scm-1であり、かつ、上記マトリックス相の
電気伝導度の10倍以上である微粉体、 二次元層状構造を有する層状粘土鉱物の層間にカーボ
ンを複合した微粒子よりなる微粉体、例えば層状アルミ
ノケイ酸塩や層状ポリケイ酸塩などの二次元層状構造を
有する物質の層間に残炭率の高い有機化合物を挿入した
後、炭化処理して得られる微粉体の中から選ばれる。
On the other hand, the fine powder used in the present invention is obtained by impregnating organic particles having a high residual carbon rate with a metal compound,
Fine particles that are obtained by a method such as carbonization and have a large number of fine particles in the vicinity of the surface of the matrix phase and a small amount in the central side are dispersed as heterogeneous particles, or a compound that forms an oxide at high temperature is used as the core. Fine particles obtained by making particles coated with an organic resin with a high residual carbon rate such as phenol resin and carbonizing these particles. Fine particles dispersed in a state in which there are few fine particles near the surface of the matrix phase and many in the center side. Consisting of heterogeneous dispersion type composite particles,
The electric conductivity of the matrix phase is preferably 10 −10
-10 2 Scm -1 , the dispersed fine particles are formed of at least one material selected from semiconductors and insulators, and 1/10 of the electrical conductivity of the matrix phase.
Fine powder which is the following, consisting of fine particles uniformly dispersed composite particles obtained by a method such as mixing and powdering organic particles having a high residual carbon rate and a metal compound and then carbonizing, and the electrical conductivity of the matrix phase is preferably Fine powder having a particle size of 10 −10 to 10 2 Scm −1 , wherein the dispersed fine particles are formed of at least one kind of material selected from semiconductors and insulators, and are 1/10 or less of the electric conductivity of the matrix phase. , A fine particle-dispersed composite particle obtained by mixing and powdering organic particles having a high residual carbon rate and a metal compound, and then carbonizing the mixture, wherein the matrix phase is at least one kind of material selected from a semiconductor and an insulator. And the electric conductivity of the dispersed fine particles is preferably 10 −10.
Fine powder having a particle size of 10 2 Scm −1 and 10 times or more the electric conductivity of the matrix phase, fine powder composed of fine particles in which carbon is compounded between layers of a layered clay mineral having a two-dimensional layered structure, for example, It is selected from fine powders obtained by inserting an organic compound having a high residual carbon ratio between layers of a substance having a two-dimensional layered structure such as a layered aluminosilicate or a layered polysilicate, and then carbonizing.

【0013】上記〜の微粉体につき更に詳述する
と、B−のマトリックスより微粒子の電気伝導度が低
い微粒子不均一分散型複合粒子の微粉体において、マト
リックス相の電気伝導度は中位の導電性、好ましくは1
-10〜102Scm-1であり、より好ましくは10-10
〜100Scm-1である。該マトリックス相を形成する
ための材料は、前記電気伝導度を示すものであれば有機
材料あるいは無機材料を問わず用いることができる。具
体的には、炭素質材料、炭化硼素,炭化アルミニウムな
どの炭化物材料、ポリアニリン,ポリアセンキノンなど
の有機半導体材料、酸化亜鉛,チタン酸カリウム,チタ
ン酸バリウムなどの酸化物系半導体材料などを例示する
ことができるが、好ましいものは炭素質材料である。中
でも、炭素含有率80〜99.9%の炭素質材料が好適
であり、更に好ましいものは90〜99%の炭素質材料
である。なお、残部は通常水素原子、酸素原子、窒素原
子から構成される。
The fine powders (1) to (3) will be described in more detail. In the fine powder of fine particle heterogeneous dispersion type composite particles having a lower electric conductivity than the B-matrix, the matrix phase has a medium conductivity. , Preferably 1
0 -10 to 10 2 Scm -1 , more preferably 10 -10
It is about 10 0 Scm -1 . As a material for forming the matrix phase, an organic material or an inorganic material can be used as long as it exhibits the electric conductivity. Specific examples include carbonaceous materials, carbide materials such as boron carbide and aluminum carbide, organic semiconductor materials such as polyaniline and polyacenequinone, and oxide semiconductor materials such as zinc oxide, potassium titanate and barium titanate. However, carbonaceous materials are preferred. Among them, a carbonaceous material having a carbon content of 80 to 99.9% is preferable, and a more preferable carbonaceous material is 90 to 99%. The balance is usually composed of hydrogen atoms, oxygen atoms and nitrogen atoms.

【0014】一方、このマトリックス相に分散される微
粒子は半導体及び絶縁体より選ばれる少なくとも一つの
材料であるが、その電気伝導度はマトリックス相に対し
てより低い値を有することが必須条件で、マトリックス
相のそれの1/10以下であり、好ましくは1/10〜
1/1014、さらに好ましくは1/103〜1/1014
である。これが1/10より大きいと有効な複合粒子が
得られない。更に、該微粒子の電気伝導度は前記条件を
満足しつつ、10-2Scm-1以下、特に10-6Scm-1
以下であることが好ましい。
On the other hand, the fine particles dispersed in the matrix phase are at least one material selected from semiconductors and insulators, but it is essential that the electrical conductivity of the fine particles is lower than that of the matrix phase. 1/10 or less of that of the matrix phase, preferably 1/10
1/10 14 , more preferably 1/10 3 to 1/10 14
Is. If it is larger than 1/10, effective composite particles cannot be obtained. Further, the electric conductivity of the fine particles satisfies the above conditions and is 10 -2 Scm -1 or less, particularly 10 -6 Scm -1.
The following is preferable.

【0015】該微粒子材料としては、例えば、アルミ
ナ,シリカ,酸化硼素,チタニア,酸化カルシウム,酸
化鉄,酸化錫,酸化亜鉛などの酸化物、炭化珪素,窒化
珪素,窒化アルミニウムなどの非酸化物等を挙げること
ができる。中でも、好ましいものは、シリカ、アルミ
ナ、チタニアなどである。
Examples of the fine particle material include oxides such as alumina, silica, boron oxide, titania, calcium oxide, iron oxide, tin oxide and zinc oxide, and non-oxides such as silicon carbide, silicon nitride and aluminum nitride. Can be mentioned. Of these, preferred are silica, alumina, titania and the like.

【0016】なお、微粒子の大きさは好ましくは1nm
〜1μm、より好ましくは2nm〜0.5μmの範囲が
好適である。また、複合粒子中の微粒子分散量は全体と
して好ましくは0.01〜40%、より好ましくは0.
1〜30%である。0.01%より少ない場合は本発明
の効果が得られないし、40%より多い場合は複合粒子
を製造する場合に障害を伴う場合がある。本発明の複合
粒子を微粒子分散量を表面側に多く、中心側に少なく形
成する場合、表面側の分散量は0.1〜99%、特に1
〜95%、中心付近の分散量は0〜30%、特に0〜2
5%とし、また表面側の分散量を中心付近の分散量の
1.5倍以上、特に3倍以上程度とすることが好まし
い。また、微粒子分散量を表面側に少なく、中心側に多
く形成する場合は、上記と逆の分散量とするのが好まし
い。
The size of the fine particles is preferably 1 nm.
The range of ˜1 μm, more preferably 2 nm to 0.5 μm is suitable. The total amount of fine particles dispersed in the composite particles is preferably 0.01 to 40%, more preferably 0.1.
1 to 30%. If it is less than 0.01%, the effect of the present invention cannot be obtained, and if it is more than 40%, there may be a problem in producing composite particles. When the composite particles of the present invention are formed such that the fine particle dispersion amount is large on the surface side and small on the center side, the dispersion amount on the surface side is 0.1 to 99%, particularly 1
~ 95%, the amount of dispersion near the center is 0 to 30%, especially 0 to 2
It is preferable that the amount of dispersion on the surface side is 1.5% or more, and particularly about 3 times or more of the amount of dispersion near the center. Further, when the amount of fine particles dispersed is small on the surface side and large on the center side, it is preferable to set the dispersed amount to the reverse of the above.

【0017】ここで、B−の複合粒子を製造する方法
としては、微粒子がマトリックス相の表面側に多く分散
した複合粒子の場合は、下記(A)〜(D)の方法を挙
げることができる。 (A)フェノール樹脂,フラン樹脂,ポリジメチルシラ
ン樹脂,メラミン樹脂,エポキシ樹脂などの熱硬化性樹
脂や、ポリアクリロニトリルなどの熱可塑性樹脂を放射
線処理や不融化処理した樹脂などの有機物粒子に、エチ
ルシリケート,アルミニウムイソプロポキシド,チタニ
ウムイソプロポキシドなどの金属アルコキシド、フェロ
センなどの有機金属錯体、ジエタノールアミンと硼酸よ
り合成される硼酸エステルなどの有機化合物と無機酸か
らなるエステルなどの化合物を含浸させ、熱処理後、炭
化処理する方法。 (B)フェノール樹脂,フラン樹脂,ポリジメチルシラ
ン樹脂などの残炭率の高い有機物粒子の表面に、金属ア
ルコキシド、有機金属錯体、有機化合物と無機酸とのエ
ステルなどの化合物を付着させた後、更に残炭率の高い
液状有機化合物で被覆した微粒子を熱処理により炭化処
理する方法。 (C)フェノール樹脂,フラン樹脂,ポリジメチルシラ
ン樹脂などの残炭率の高い有機物粒子の表面に、金属ア
ルコキシド、有機金属錯体、有機化合物と無機酸とのエ
ステルなどの化合物に残炭率の高い液状有機化合物を混
合した混合物を付着させた後、熱処理により炭化処理す
る方法。 (D)フェノール樹脂,フラン樹脂,ポリジメチルシラ
ン樹脂などの残炭率の高い有機物粒子などを熱処理後、
その表面に、化学蒸着法(CVD)などの方法で所望の
電気伝導性の微粒子を形成する化合物を付着させた後、
更に熱処理により炭化処理する方法。
Here, as a method for producing the B-composite particles, the following methods (A) to (D) can be mentioned in the case of composite particles in which a large amount of fine particles are dispersed on the surface side of the matrix phase. .. (A) Thermosetting resin such as phenol resin, furan resin, polydimethylsilane resin, melamine resin, and epoxy resin, or organic particles such as resin obtained by subjecting thermoplastic resin such as polyacrylonitrile to radiation treatment or infusibilization Metal alkoxides such as silicates, aluminum isopropoxide, and titanium isopropoxide; organometallic complexes such as ferrocene; organic compounds such as borate esters synthesized from diethanolamine and boric acid; Then, a method of carbonizing. (B) After attaching a compound such as a metal alkoxide, an organometallic complex, or an ester of an organic compound and an inorganic acid to the surface of an organic particle having a high residual carbon rate such as a phenol resin, a furan resin, or a polydimethylsilane resin, A method of carbonizing fine particles coated with a liquid organic compound having a high residual coal rate by heat treatment. (C) High residual carbon content on the surface of organic particles having a high residual carbon content such as phenol resin, furan resin, and polydimethylsilane resin on compounds such as metal alkoxides, organometallic complexes, and esters of organic compounds with inorganic acids. A method in which a mixture of liquid organic compounds is applied and then carbonized by heat treatment. (D) After heat-treating organic particles having a high residual carbon rate such as phenol resin, furan resin, and polydimethylsilane resin,
After depositing a compound for forming desired electrically conductive fine particles on the surface by a method such as chemical vapor deposition (CVD),
Further, a method of carbonizing by heat treatment.

【0018】また、微粒子がマトリックス相の中心側に
多く分散した複合粒子の場合は、下記(E)の方法を用
いることができる。 (E)水に対し、低温で溶解度が小さく、高温で溶解度
が大きく、しかも高温度で酸化物を生成する化合物を核
とし、これをフェノール樹脂でコートとした状態の粒子
を作る。この粒子を温水の中に浸漬するなどの方法によ
り水を含浸させ、含浸終了後、上記化合物を核とするフ
ェノール樹脂粒子を炭化処理する。
In the case of composite particles in which a large amount of fine particles are dispersed on the center side of the matrix phase, the method (E) below can be used. (E) A compound having a small solubility in water at a low temperature, a large solubility at a high temperature, and a compound capable of forming an oxide at a high temperature as a core, and coated with a phenol resin to form particles. The particles are impregnated with water by a method such as immersing the particles in warm water, and after completion of the impregnation, the phenol resin particles having the above compound as a core are carbonized.

【0019】例えば、ほう酸及び好ましくは分散剤とし
て界面活性剤を含有した中でレゾール型フェノール樹脂
を造粒硬化させるることにより、ほう酸を核とした球状
のフェノール樹脂粒子を調製し、これを温水に24時間
浸漬した後、水から取出し、乾燥する。その後、非酸化
性雰囲気に炭化処理する。これによって得られた粒子
は、導電性中位の炭素質材料をマトリックス相に、導電
性低位の酸化ほう素微粒子が中心側に多く表面側に少な
い状態で分散した不均一分散型複合粒子となる。
For example, spherical phenol resin particles having boric acid as a nucleus are prepared by granulating and curing a resol-type phenol resin in a solution containing boric acid and preferably a surfactant as a dispersant, and the spherical phenol resin particles are treated with warm water. After soaking in water for 24 hours, remove from water and dry. Then, carbonization is performed in a non-oxidizing atmosphere. The particles thus obtained are heterogeneous dispersion type composite particles in which the conductive medium carbonaceous material is dispersed in the matrix phase, and the conductive low-rank boron oxide fine particles are dispersed in a large amount in the center side and a small amount in the surface side. ..

【0020】また、B−の微粒子均一分散型複合粒子
の微粉体において、マトリックス相の電気伝導度は中位
の導電性、好ましくは10-10〜102Scm-1であり、
より好ましくは10-10〜100Scm-1である。該マト
リックス相を形成するための材料は、前記電気伝導度を
示すものであれば有機材料あるいは無機材料を問わず用
いることができる。具体的には、炭素質材料、炭化硼
素,炭化アルミニウムなどの炭化物材料、ポリアニリ
ン,ポリアセンキノンなどの有機半導体材料、酸化亜
鉛,チタン酸カリウム,チタン酸バリウムなどの酸化物
系半導体材料などを例示することができるが、好ましい
ものは炭素質材料である。中でも、炭素含有率80〜9
9.9%の炭素質材料が好適であり、更に好ましいもの
は90〜99%の炭素質材料である。なお、残部は通常
水素原子、酸素原子、窒素原子から構成される。
In the fine powder of B-fine particle uniform dispersion type composite particles, the electric conductivity of the matrix phase is medium conductivity, preferably 10 -10 to 10 2 Scm -1 ,
More preferably 10 -10 ~10 0 Scm -1. As a material for forming the matrix phase, an organic material or an inorganic material can be used as long as it exhibits the electric conductivity. Specific examples include carbonaceous materials, carbide materials such as boron carbide and aluminum carbide, organic semiconductor materials such as polyaniline and polyacenequinone, and oxide semiconductor materials such as zinc oxide, potassium titanate and barium titanate. However, carbonaceous materials are preferred. Above all, the carbon content is 80 to 9
9.9% carbonaceous material is preferred and more preferred is 90-99% carbonaceous material. The balance is usually composed of hydrogen atoms, oxygen atoms and nitrogen atoms.

【0021】一方、このマトリックス相に分散される微
粒子は半導体及び絶縁体より選ばれる少なくとも一つの
材料であるが、その電気伝導度はマトリックス相に対し
てより低い値を有することが必須条件で、マトリックス
相のそれの1/10以下、好ましくは1/10〜1/1
14、さらに好ましくは1/103〜1/1014であ
る。これが1/10より大きいと有効な複合粒子が得ら
れない。更に、該微粒子の電気伝導度は前記条件を満足
しつつ、10-2Scm-1以下、特に10-6Scm-1以下
であることが好ましい。
On the other hand, the fine particles dispersed in the matrix phase are at least one material selected from semiconductors and insulators, but it is essential that the electrical conductivity of the fine particles is lower than that of the matrix phase. 1/10 or less of that of the matrix phase, preferably 1/10 to 1/1
It is 0 14 , more preferably 1/10 3 to 1/10 14 . If it is larger than 1/10, effective composite particles cannot be obtained. Further, the electrical conductivity of the fine particles is preferably 10 -2 Scm -1 or less, particularly preferably 10 -6 Scm -1 or less while satisfying the above conditions.

【0022】該微粒子材料としては、例えば、アルミ
ナ,シリカ,酸化硼素,チタニア,酸化カルシウム,酸
化鉄,酸化錫,酸化亜鉛などの酸化物、炭化珪素,窒化
珪素,窒化アルミニウムなどの非酸化物等を挙げること
ができる。また、マトリックス相を炭素質材料とする場
合、これより導電性低位の炭素質材料を微粒子として用
いることも可能である。微粒子材料の中でも、好ましい
ものは、シリカ、アルミナ、チタニアなどである。
Examples of the fine particle material include oxides such as alumina, silica, boron oxide, titania, calcium oxide, iron oxide, tin oxide and zinc oxide, and non-oxides such as silicon carbide, silicon nitride and aluminum nitride. Can be mentioned. Further, when the matrix phase is made of a carbonaceous material, it is possible to use a carbonaceous material having a conductivity lower than that of the carbonaceous material as fine particles. Among the fine particle materials, silica, alumina, titania and the like are preferable.

【0023】なお、微粒子の大きさは好ましくは1nm
〜10μm、より好ましくは2nm〜5μmの範囲が好
適である。また、複合粒子中の微粒子分散量は全体とし
て好ましくは0.1〜70%、より好ましくは1〜60
%である。0.1%より少ない場合には、該複合粒子の
電気特性は電気伝導度が制御されず、導電性中位のマト
リックス相とほぼ同一になり、本発明の効果が得られな
い。また、70%より多い場合には、該複合粒子の電気
特性は導電性低位の微粒子に類似となり、好ましくな
い。
The size of the fine particles is preferably 1 nm.
The range of 10 to 10 μm, more preferably 2 nm to 5 μm is suitable. The total amount of fine particles dispersed in the composite particles is preferably 0.1 to 70%, more preferably 1 to 60%.
%. When it is less than 0.1%, the electrical properties of the composite particles are not controlled in electrical conductivity, and are almost the same as those of the conductive intermediate matrix phase, and the effect of the present invention cannot be obtained. On the other hand, if it is more than 70%, the electrical characteristics of the composite particles will be similar to those of conductive low-grade particles, which is not preferable.

【0024】ここで、B−の複合粒子の粉体を製造す
る方法としては、導電性中位のマトリックス相に相当す
る出発化合物(以下、マトリックス相化合物と略す)と
導電性低位の微粒子に相当する出発化合物(以下、微粒
子化合物と略す)とを混合し、この混合物をスプレード
ライなどの方法で造粒する方法、この混合物を硬化反応
などにより固化したのちボールミル等を利用して造粒方
法、造粒された粉体をさらに高温度で熱処理する方法、
あるいは混合物を一度熱処理を行なったのち造粒する方
法などを挙げることができる。目的とする粉体を製造す
るためには、出発化合物の組み合わせ、その混合方法、
造粒する方法、あるいは熱処理方法(熱処理の手段、熱
処理の雰囲気を含む)等の製造プロセスにおいて、両化
合物の形態、熱特性などの物理的特性により、下記
(F)〜(H)の特別な方法を採用することができる。 (F)該マトリックス相化合物が液状あるいは溶液状で
あり、該微粒子化合物を内包する状態、あるいは、該製
造プロセスにおいて液化し、該微粒子化合物を内包する
状態とした後、適当な方法にてゲル化あるいは硬化さ
せ、熱処理する方法。なお、該微粒子化合物は、該製造
プロセスで固体状の材料を選択する。 (G)該マトリックス相化合物および該微粒子化合物の
両化合物が液状あるいは溶液状にて混合され粉体を製造
する場合には、該微粒子化合物は、該マトリックス相化
合物よりも早くゲル化あるいは沈殿を形成するような材
料から選択し、さらに両化合物の量比等を選んで両化合
物を混合後、ゲル化あるいは硬化させ、造粒し、熱処理
する方法。 (H)該マトリックス相化合物および該微粒子化合物の
両化合物が固体状にて混合され粉体を製造する場合に
は、目的とする粉体を得る該製造プロセスの途中で該マ
トリックス相化合物が流動性をもつこと、および該微粒
子化合物がすべての該製造プロセスにおいて固体状であ
ることの条件を満たして、両化合物を混合し、必要に応
じて熱処理を行ない、その後に造粒する方法。
Here, as a method for producing the powder of B-composite particles, a starting compound corresponding to a conductive intermediate matrix phase (hereinafter abbreviated as a matrix phase compound) and a conductive low level fine particle are used. A starting compound (hereinafter, abbreviated as fine particle compound) to be mixed, a method of granulating the mixture by a method such as spray drying, a method of granulating using a ball mill after solidifying the mixture by a curing reaction, A method of heat-treating the granulated powder at a higher temperature,
Alternatively, a method in which the mixture is heat-treated once and then granulated can be used. In order to produce the desired powder, a combination of starting compounds, a method for mixing the starting compounds,
In a manufacturing process such as a granulation method or a heat treatment method (including a heat treatment means and a heat treatment atmosphere), depending on physical characteristics such as morphology and thermal characteristics of both compounds, the following special cases (F) to (H) are used. The method can be adopted. (F) The matrix phase compound is in a liquid state or a solution state and contains the fine particle compound, or liquefies in the production process to contain the fine particle compound, and then gels by an appropriate method. Alternatively, a method of curing and heat treatment. As the fine particle compound, a solid material is selected in the manufacturing process. (G) When both the matrix phase compound and the fine particle compound are mixed in a liquid or solution form to produce a powder, the fine particle compound forms a gel or a precipitate faster than the matrix phase compound. A method in which the compound is selected, the amount ratio of the both compounds is further selected, and the both compounds are mixed, then gelled or cured, granulated, and heat-treated. (H) When both the matrix phase compound and the fine particle compound are mixed in a solid state to produce a powder, the matrix phase compound is fluidized during the production process for obtaining the target powder. And that the fine particle compound is in a solid state in all the production processes, both compounds are mixed, a heat treatment is performed if necessary, and then granulated.

【0025】上記(F)〜(H)の製造法によりB−
の粉体が得られるが、出発化合物の組み合わせによって
は、得られた粉体をさらに高温度で熱処理し、熱処理温
度、熱処理雰囲気を制御することにより粉体の導電率を
変化させることが望ましい。熱処理雰囲気の制御を例示
すれば、熱処理後も複合粒子に炭化物を多く残存させた
い場合には、通常不活性ガス雰囲気が選択されるが、特
に窒化物を複合粒子内部に生成させたい時は、NH3
ス、N2ガス等の雰囲気が選択される。
According to the above manufacturing methods (F) to (H), B-
However, depending on the combination of the starting compounds, it is desirable to heat the obtained powder at a higher temperature and change the conductivity of the powder by controlling the heat treatment temperature and the heat treatment atmosphere. As an example of controlling the heat treatment atmosphere, when it is desired to leave a large amount of carbide in the composite particles even after the heat treatment, an inert gas atmosphere is usually selected, but particularly when it is desired to generate a nitride inside the composite particles, An atmosphere such as NH 3 gas or N 2 gas is selected.

【0026】上記マトリックス相に相当する出発化合物
としては、フェノール樹脂,フラン樹脂,ポリジメチル
シラン樹脂などの残炭率の高い有機化合物などから選ば
れた少なくとも一つの化合物を用いることができる。
As the starting compound corresponding to the matrix phase, at least one compound selected from organic compounds having a high residual carbon rate such as phenol resin, furan resin and polydimethylsilane resin can be used.

【0027】一方、微粒子に相当する出発化合物として
は、エチルシリケート,アルミニウムイソプロポキシ
ド,チタニウムイソプロポキシドなどの金属アルコキシ
ド、フェロセンなどの有機金属錯体、ジエタノールアミ
ンと硼酸より合成される硼酸エステルなどの有機化合物
と無機酸からなるエステル、シリカ,アルミナ,チタニ
ア,その他の絶縁材料、半導体材料などから選ばれた少
なくとも一つの化合物を用いることができる。
On the other hand, the starting compounds corresponding to the fine particles include metal alkoxides such as ethyl silicate, aluminum isopropoxide and titanium isopropoxide, organic metal complexes such as ferrocene, organic compounds such as borate ester synthesized from diethanolamine and boric acid. At least one compound selected from an ester consisting of a compound and an inorganic acid, silica, alumina, titania, other insulating materials, semiconductor materials and the like can be used.

【0028】なお、上記残炭率の高い有機化合物と炭化
処理後これより導電性の高い炭素材料を生成するター
ル、ピッチなどの有機化合物とを組み合わせた場合で
も、前者の化合物が微粒子に相当し、後者の化合物がマ
トリックス相に相当する複合粒子からなるB−の粉体
を得ることができる。
Even when the above-mentioned organic compound having a high residual carbon rate and an organic compound such as tar or pitch which produces a carbon material having higher conductivity after carbonization treatment are combined, the former compound corresponds to fine particles. It is possible to obtain a B-powder composed of composite particles in which the latter compound corresponds to the matrix phase.

【0029】更に、B−のマトリックスより微粒子の
電気伝導度が高い微粒子不均一分散型複合粒子におい
て、マトリックス相に対する微粒子の分散態様は、微粒
子がマトリックス相に対し均一に分散する均一分散型複
合粒子であってもよく、また、微粒子がマトリックスの
表面側に多く、中心側に少ない状態、或いは微粒子がマ
トリックスの表面側に少なく中心側に多い状態の不均一
分散型複合粒子であってもよい。
Further, in the fine particle non-uniform dispersion type composite particles having a higher electric conductivity than the B-matrix, the fine particles are dispersed in the matrix phase in such a manner that the fine particles are uniformly dispersed in the matrix phase. Alternatively, it may be a heterogeneous dispersion type composite particle in which a large amount of fine particles are present on the surface side of the matrix and a small amount on the center side, or a state in which fine particles are small on the surface side of the matrix and a large amount of fine particles are present on the center side.

【0030】ここで、上記マトリックス相の電気伝導度
は低位の導電性を有する半導体及び絶縁体から選ばれる
少なくとも一つの材料であり、その電気伝導度は10-2
Scm-1以下、特に10-6Scm-1以下であることが好
ましい。該マトリックス相を形成するための材料は、例
えば、アルミナ,シリカ,酸化硼素,チタニア,酸化カ
ルシウム,酸化鉄,酸化錫,酸化亜鉛などの酸化物、炭
化珪素,窒化珪素,窒化アルミニウムなどの非酸化物等
を挙げることができる。中でも、好ましいものは、シリ
カ、アルミナ、チタニアなどである。
Here, the electrical conductivity of the matrix phase is at least one material selected from semiconductors and insulators having low conductivity, and the electrical conductivity is 10 -2.
Scm -1 or less, more preferably 10 -6 Scm -1 or less. Examples of the material for forming the matrix phase include oxides such as alumina, silica, boron oxide, titania, calcium oxide, iron oxide, tin oxide and zinc oxide, and non-oxidizing materials such as silicon carbide, silicon nitride and aluminum nitride. The thing etc. can be mentioned. Of these, preferred are silica, alumina, titania and the like.

【0031】一方、このマトリックス相に分散される微
粒子の電気伝導度はマトリックス相に対してより高い値
を有することが必須条件で、マトリックス相のそれの1
0倍以上、好ましくは10 〜1014倍、更に好ましくは
103〜1014である。これが10倍より小さいと有効
な複合粒子が得られない。更に、該微粒子の電気伝導度
は前記条件を満足しつつ中位の導電性、好ましくは10
-10〜102Scm-1であり、より好ましくは10-10
100Scm-1とすることが必要である。
On the other hand, the fine particles dispersed in this matrix phase
The electrical conductivity of the particles is higher for the matrix phase
Is essential, having one of that of the matrix phase
0 times or more, preferably 10 -1014Double, more preferably
103-1014Is. Effective if this is less than 10 times
Complex particles cannot be obtained. Furthermore, the electrical conductivity of the fine particles
Has a medium conductivity, preferably 10 while satisfying the above conditions.
-Ten-102Scm-1And more preferably 10-Ten~
100Scm-1It is necessary to

【0032】該微粒子材料としては前記電気伝導度を示
すものであれば有機材料あるいは無機材料を問わず用い
ることができる。具体的には、炭素質材料、炭化硼素,
炭化アルミニウムなどの炭化物材料、ポリアニリン,ポ
リアセンキノンなどの有機半導体材料、酸化亜鉛,チタ
ン酸カリウム,チタン酸バリウムなどの酸化物系半導体
材料などを例示することができるが、好ましいものは炭
素質材料である。中でも、炭素含有率80〜99.9%
の炭素質材料が好適であり、更に好ましいものは90〜
99%の炭素質材料である。なお、残部は通常水素原
子、酸素原子、窒素原子から形成される。また、これら
の炭素質材料を微粒子材料とする場合、これより導電性
低位の炭素質材料をマトリックス相として用いることも
可能である。
As the fine particle material, any organic material or inorganic material can be used as long as it exhibits the electric conductivity. Specifically, carbonaceous materials, boron carbide,
Examples thereof include carbide materials such as aluminum carbide, organic semiconductor materials such as polyaniline and polyacenequinone, and oxide semiconductor materials such as zinc oxide, potassium titanate, and barium titanate. Among them, carbonaceous materials are preferable. is there. Among them, the carbon content rate is 80 to 99.9%
The carbonaceous material of No.
It is 99% carbonaceous material. The balance is usually formed of hydrogen atoms, oxygen atoms and nitrogen atoms. When these carbonaceous materials are used as the fine particle material, it is possible to use a carbonaceous material having a lower conductivity than that of the carbonaceous material as the matrix phase.

【0033】なお、微粒子の大きさは好ましくは1nm
〜1μm、より好ましくは2nm〜0.5μmの範囲が
好適である。また、複合粒子中の微粒子分散量は全体と
して15〜99.5%、好ましくは30〜90%であ
る。15%より少ない場合には、本発明の複合粒子の電
気特性は電気伝導度が制御されず、導電性低位のマトリ
ックス相とほぼ同一になり、本発明の効果が得られず、
99.5%より多い場合には、複合粒子の電気特性は導
電性中位の微粒子に類似となり、好ましくない。
The size of the fine particles is preferably 1 nm.
The range of ˜1 μm, more preferably 2 nm to 0.5 μm is suitable. The total amount of fine particles dispersed in the composite particles is 15 to 99.5%, preferably 30 to 90%. When it is less than 15%, the electrical properties of the composite particles of the present invention are not controlled in electrical conductivity, and are almost the same as those of the matrix phase of low conductivity, and the effect of the present invention cannot be obtained.
If it is more than 99.5%, the electrical properties of the composite particles will be similar to those of conductive intermediate particles, which is not preferable.

【0034】なお、微粒子を不均一分散させる場合、微
粒子を表面側に多く、中心側に少なくする際は、表面側
の分散量は0.1〜99%、特に1〜95%、中心付近
の分散量は0〜30%、特に0〜25%とし、また表面
側の分散量を中心付近の分散量の1.5倍以上、特に3
倍以上程度とすることが好ましい。また、微粒子分散量
を表面側に少なく、中心側に多く形成する場合は、上記
と逆の分散量とするのが好ましい。
When the fine particles are non-uniformly dispersed, when the fine particles are large on the surface side and small on the center side, the amount of dispersion on the surface side is 0.1 to 99%, particularly 1 to 95%, and the amount near the center is small. The dispersion amount is 0 to 30%, particularly 0 to 25%, and the dispersion amount on the surface side is 1.5 times or more the dispersion amount near the center, particularly 3
It is preferably about double or more. Further, when the amount of fine particles dispersed is small on the surface side and large on the center side, it is preferable to set the dispersed amount to the reverse of the above.

【0035】ここで、B−の複合粒子の粉体を製造す
る方法としては、導電性低位のマトリックス相に相当す
る出発化合物(以下、マトリックス相化合物と略す)と
導電性中位の微粒子に相当する出発化合物(以下、微粒
子化合物と略す)とを混合し、この混合物をスプレード
ライなどの方法で造粒する方法、この混合物を硬化反応
などにより固化したのちボールミル等を利用して造粒す
る方法、造粒された粉体をさらに高温度で熱処理する方
法、あるいは混合物を一度熱処理を行なったのち造粒す
る方法などを挙げることができる。目的とする粉体を製
造するためには、出発化合物の組み合わせ、その混合方
法、造粒方法、あるいは熱処理方法(熱処理の手段、熱
処理の雰囲気を含む)等の製造プロセスにおいて、両化
合物の形態、熱特性などの物理的特性により、下記
(I)〜(K)の特別な方法を採用することができる。 (I)該マトリックス相化合物が液状あるいは溶液状で
あり、該微粒子化合物を内包する状態、あるいは、該製
造プロセスにおいて液化し、該微粒子化合物を内包する
状態とした後、適当な方法にてゲル化あるいは硬化させ
熱処理する方法。なお、該微粒子化合物は、該製造プロ
セスで固体状の材料を選択する。 (J)該マトリックス相化合物および該微粒子化合物の
両化合物が液状あるいは溶液状にて混合され粉体を製造
する場合には、該微粒子化合物は、該マトリックス相化
合物よりも早くゲル化あるいは沈殿を形成するような材
料から選択し、さらに両化合物の量比等を選んで両化合
物を混合後、ゲル化あるいは硬化させ、造粒し、熱処理
する方法。 (K)該マトリックス相化合物および該微粒子化合物の
両化合物が固体状にて混合され粉体を製造する場合に
は、目的とする粉体を得る該製造プロセスの途中で該マ
トリックス相化合物が流動性をもつこと、および該微粒
子化合物がすべての該製造プロセスにおいて固体状であ
ることの条件を満たして、両化合物を混合し、必要に応
じて熱処理を行ない、その後に造粒する方法。
Here, as a method for producing the powder of B-composite particles, a starting compound corresponding to a matrix phase having a low conductivity (hereinafter abbreviated as matrix phase compound) and fine particles having a conductive middle level are used. A starting compound (hereinafter, abbreviated as a fine particle compound) to be mixed, and the mixture is granulated by a method such as spray drying, or the mixture is solidified by a curing reaction or the like and then granulated using a ball mill or the like. Examples thereof include a method of heat-treating the granulated powder at a higher temperature, and a method of heat-treating the mixture once and then granulating. In order to produce the desired powder, in the production process such as a combination of starting compounds, a mixing method thereof, a granulation method, or a heat treatment method (including a heat treatment means and a heat treatment atmosphere), the form of both compounds is Depending on physical characteristics such as thermal characteristics, the following special methods (I) to (K) can be adopted. (I) The matrix phase compound is in a liquid state or a solution state and contains the fine particle compound, or is liquefied in the production process to contain the fine particle compound, and then gelated by an appropriate method. Alternatively, a method of curing and heat treatment. As the fine particle compound, a solid material is selected in the manufacturing process. (J) When both the matrix phase compound and the fine particle compound are mixed in a liquid or solution form to produce a powder, the fine particle compound forms a gel or a precipitate faster than the matrix phase compound. A method in which the compound is selected, the amount ratio of the both compounds is further selected, and the both compounds are mixed, then gelled or cured, granulated, and heat-treated. (K) When both the matrix phase compound and the fine particle compound are mixed in a solid state to produce a powder, the matrix phase compound is fluid during the production process for obtaining the desired powder. And that the fine particle compound is in a solid state in all the production processes, both compounds are mixed, a heat treatment is performed if necessary, and then granulated.

【0036】上記(I)〜(K)の製造法によりB−
の粉体が得られるが、出発化合物の組み合わせによっ
て、得られた粉体をさらに高温度で熱処理し、熱処理温
度、熱処理雰囲気を制御することにより粉体の導電率を
変化させることが望ましい。熱処理雰囲気の制御を例示
すれば、熱処理後も複合粒子に炭化物を多く残存させた
い場合には、通常不活性ガス雰囲気が選択されるが、特
に窒化物を複合粒子内部に生成させたい時は、NH3
ス、N2ガス等の雰囲気が選択される。
According to the above-mentioned production methods (I) to (K), B-
It is desirable to heat the obtained powder at a higher temperature depending on the combination of the starting compounds and change the conductivity of the powder by controlling the heat treatment temperature and the heat treatment atmosphere. As an example of controlling the heat treatment atmosphere, when it is desired to leave a large amount of carbide in the composite particles even after the heat treatment, an inert gas atmosphere is usually selected, but particularly when it is desired to generate a nitride inside the composite particles, An atmosphere such as NH 3 gas or N 2 gas is selected.

【0037】上記マトリックス相に相当する出発化合物
としては、エチルシリケート,アルミニウムイソプロポ
キシド,チタニウムイソプロポキシドなどの金属アルコ
キシド、フェロセンなどの有機金属錯体、ジエタノール
アミンと硼酸より合成される硼酸エステルなどの有機化
合物と無機酸からなるエステルなどの液状化合物または
可溶性化合物から選ばれた少なくとも一つの化合物を用
いることができる。
Examples of the starting compound corresponding to the matrix phase include metal alkoxides such as ethyl silicate, aluminum isopropoxide and titanium isopropoxide, organic metal complexes such as ferrocene, organic compounds such as boric acid ester synthesized from diethanolamine and boric acid. It is possible to use at least one compound selected from liquid compounds such as esters of compounds and inorganic acids or soluble compounds.

【0038】一方、微粒子に相当する出発化合物として
は、フェノール樹脂,フラン樹脂,ポリジメチルシラン
樹脂などの残炭率の高い有機化合物などから選ばれた少
なくとも一つの化合物を用いることができる。
On the other hand, as the starting compound corresponding to the fine particles, at least one compound selected from organic compounds having a high residual carbon rate such as phenol resin, furan resin and polydimethylsilane resin can be used.

【0039】なお、上記残炭率の高い有機化合物とこれ
より導電性の高い炭化硼素,炭化アルミニウムなどの炭
化物材料、ポリアニリン,ポリアセンキノンなどの有機
半導体材料、タール、ピッチなどの有機化合物とを組み
合わせた場合でも、前者の化合物がマトリックス相に相
当し、後者の化合物が微粒子に相当する複合粒子からな
るB−の粉体を得ることができる。
It should be noted that the above-mentioned organic compound having a high residual carbon rate is combined with a carbide material having higher conductivity such as boron carbide or aluminum carbide, an organic semiconductor material such as polyaniline or polyacenequinone, or an organic compound such as tar or pitch. Even in the case, B-powder composed of composite particles in which the former compound corresponds to the matrix phase and the latter compound corresponds to fine particles can be obtained.

【0040】上述した微粉体を用いて電気応答性軟塑性
体又はゲルを得る場合、微粉体の電気伝導度は特に制限
されないが、粉体を成形して測定した電気伝導度は好ま
しくは10-13〜102Scm-1であり、より好ましくは
10-12〜10-2Scm-1である。なお、微粉体の水分
含有量は1%以下、特に0.5%以下であることが好ま
しい。
When an electrically responsive soft plastic material or gel is obtained using the above-mentioned fine powder, the electric conductivity of the fine powder is not particularly limited, but the electric conductivity measured by molding the powder is preferably 10 −. It is 13 to 10 2 Scm -1 , and more preferably 10 -12 to 10 -2 Scm -1 . The water content of the fine powder is preferably 1% or less, more preferably 0.5% or less.

【0041】また、微粉体の平均粒径は0.5〜500
μmであり、好ましくは1〜200μmである。粉体微
粒子の平均粒径が500μmを越えると、媒質に均一に
分散させることが困難であり、0.5μm未満では電場
の印加による粘弾性特性の変化が小さくなるので好まし
くない。
The average particle size of the fine powder is 0.5 to 500.
μm, and preferably 1 to 200 μm. If the average particle size of the fine powder particles exceeds 500 μm, it is difficult to disperse the particles uniformly in the medium, and if it is less than 0.5 μm, the change in viscoelasticity due to the application of an electric field becomes small, which is not preferable.

【0042】本発明の電気絶縁性高分子材料100重量
部に対する分散微粒子の配合割合は好ましくは20〜3
00重量部であり、より好ましくは30〜200重量部
である。分散微粒子の配合割合が20重量部より少ない
と電場の印加による粘弾性特性の変化が小さく、300
重量部を越える場合は粉体を媒質に分散させることが困
難となる場合がある。
The mixing ratio of the dispersed fine particles to 100 parts by weight of the electrically insulating polymer material of the present invention is preferably 20 to 3.
The amount is 00 parts by weight, more preferably 30 to 200 parts by weight. If the blending ratio of the dispersed fine particles is less than 20 parts by weight, the change in viscoelastic properties due to the application of an electric field is small, and
If it exceeds the weight part, it may be difficult to disperse the powder in the medium.

【0043】このようにして得られた電気応答性軟塑性
体又は電気応答性ゲルは、電場の印加により弾性率や損
失正切(tanδ)などの粘弾性特性を大きく変化させ
ることができる安定な特性を有する機能性材料である。
The thus obtained electro-responsive soft plastic material or electro-responsive gel has stable characteristics which can greatly change viscoelastic characteristics such as elastic modulus and loss cutoff (tan δ) by applying an electric field. Is a functional material.

【0044】通常、防振デバイスを含む振動系がその固
有振動数に相当する入力を受けた場合、系の共振効果の
ため振動系が逆に大きく振動する。そのため、この共振
効果を如何に小さくするかが防振デバイス設計の大きな
課題であるが、本発明による電圧印加により粘弾性特性
が大きく変化する材料を利用することによりこの問題が
容易に解決できる。例えば電圧印加による弾性率の大き
な変化を利用することにより固有振動数を移動すること
が可能になり、その入力に対する共振を防ぐことができ
る。また、tanδの変化を利用することにより共振効
果の大きさを制御できる。
Normally, when a vibration system including a vibration isolation device receives an input corresponding to its natural frequency, the vibration system vibrates greatly due to the resonance effect of the system. Therefore, how to reduce this resonance effect is a major issue in the design of the vibration isolation device, but this problem can be easily solved by using the material of the present invention whose viscoelastic characteristics are greatly changed by voltage application. For example, the natural frequency can be moved by utilizing a large change in the elastic modulus due to the application of a voltage, and resonance with respect to the input can be prevented. Further, the magnitude of the resonance effect can be controlled by utilizing the change in tan δ.

【0045】[0045]

【実施例】以下、実施例と比較例により更に本発明を具
体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら制
約されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples. The present invention is not limited to the examples below.

【0046】〔実施例1〕東芝シリコーン社製の1液熱
硬化型シリコーンゲル(TSE3051:針入度85)
100重量部に、フェノール樹脂粒子にエチルシリケー
トを含浸した後に炭化することにより得られたシリカ微
粒子がマトリックス相の表面付近に多く中心側に少ない
状態に分散した微粒子不均一分散型複合粒子よりなる平
均粒径170μmの微粉体を100重量部分散させ、1
50℃で2時間熱処理することにより電気応答性ゲル材
料を作成した。この材料に2kV/mmの電圧を印加
し、レオメトリックス社製RDS−II型粘弾性測定装
置を用いて粘弾性の変化を測定したところ、無電場時に
比べて貯蔵弾性率(G’)が7倍に増大した。
[Example 1] One-component thermosetting silicone gel manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd. (TSE3051: penetration 85)
An average of 100 parts by weight of finely divided heterogeneous dispersion type composite particles in which silica fine particles obtained by impregnating phenol resin particles with ethyl silicate and then carbonizing are dispersed in a large amount near the surface of the matrix phase and in a small amount on the center side. Disperse 100 parts by weight of fine powder having a particle size of 170 μm, and
An electro-responsive gel material was prepared by heat treatment at 50 ° C. for 2 hours. A voltage of 2 kV / mm was applied to this material, and a change in viscoelasticity was measured using an RDS-II type viscoelasticity measuring device manufactured by Rheometrics. As a result, the storage elastic modulus (G ′) was 7 as compared with that under no electric field. Doubled.

【0047】〔実施例2〕東芝シリコーン社製の1液熱
硬化型シリコーンゲル(TSE3051:針入度85)
100重量部に、実施例1と同様の方法で作成した微粒
子不均一分散型複合粒子よりなる平均粒径20μmの微
粉体を100重量部分散させ、150℃で2時間熱処理
することにより電気応答性ゲル材料を作成した。この材
料に室温で2kV/mmの電圧を印加し、実施例1と同
様に粘弾性の変化を測定したところ、G’が32倍に増
大した。
Example 2 One-component thermosetting silicone gel manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd. (TSE3051: Penetration 85)
100 parts by weight of 100 parts by weight of fine powder having an average particle size of 20 μm composed of fine particle non-uniform dispersion type composite particles prepared by the same method as in Example 1 was dispersed, and heat treated at 150 ° C. for 2 hours to obtain electrical responsiveness. A gel material was created. When a voltage of 2 kV / mm was applied to this material at room temperature and a change in viscoelasticity was measured in the same manner as in Example 1, G ′ was increased 32 times.

【0048】〔実施例3〕東芝シリコーン社製の1液熱
硬化型シリコーンゲル(TSE3051:針入度85)
100重量部に、二次元層状構造を有する粘土鉱物であ
るモンモリロナイトの層間にアクリロニトリルを挿入し
重合した後に炭化することにより得られた平均粒径25
μmのカーボン複合微粒子よりなる微粉体を150重量
部分散させ、150℃で2時間熱処理することにより電
気応答性ゲル材料を作成した。この材料に室温で2kV
/mmの電圧を印加し、実施例1と同様に粘弾性の変化
を測定したところ、G’が18倍に増大した。
[Example 3] One-component thermosetting silicone gel manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd. (TSE3051: penetration 85)
An average particle size of 25 was obtained by inserting acrylonitrile between 100 parts by weight of montmorillonite, which is a clay mineral having a two-dimensional layered structure, polymerizing, and then carbonizing.
An electrically responsive gel material was prepared by dispersing 150 parts by weight of fine powder composed of carbon composite fine particles having a size of μm and heat-treating at 150 ° C. for 2 hours. 2 kV at room temperature for this material
When a change in viscoelasticity was measured in the same manner as in Example 1 by applying a voltage of / mm, G ′ increased 18 times.

【0049】〔比較例1〕東芝シリコーン社製の1液熱
硬化型シリコーンゲル(TSE3051:針入度85)
100重量部に、三菱化成工業株式会社製のイオン交換
樹脂(ダイヤイオン)を自動乳鉢で100μmに粉砕し
た微粉体を100重量部分散させ、150℃で2時間熱
処理することにより電気応答性ゲルを作成した。この材
料に室温で2kV/mmの電圧を印加し、実施例1と同
様に粘弾性の変化を測定しようとしたが、電流が流れす
ぎて測定不能であった。
[Comparative Example 1] One-component thermosetting silicone gel manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd. (TSE3051: penetration 85)
To 100 parts by weight, 100 parts by weight of fine powder obtained by pulverizing ion exchange resin (Diaion) manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd. in an automatic mortar to 100 μm is dispersed, and heat-treated at 150 ° C. for 2 hours to obtain an electrically responsive gel. Created. A voltage of 2 kV / mm was applied to this material at room temperature, and an attempt was made to measure the change in viscoelasticity in the same manner as in Example 1, but the current was too large to measure.

【0050】〔比較例2〕東芝シリコーン社製の1液熱
硬化型シリコーンゲル(TSE3051:針入度85)
100重量部に共立窯業社製の平均粒径10μmのチタ
ン酸バリウム微粉体を100重量部分散させ、150℃
で2時間熱処理することにより電気応答性ゲルを作成し
た。この材料に室温で2kV/mmの電圧を印加し、実
施例1と同様に粘弾性の変化を測定したが、G’及びt
anδともに有意な変化を示さなかった。
[Comparative Example 2] One-component thermosetting silicone gel manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd. (TSE3051: penetration 85)
100 parts by weight of fine barium titanate powder having an average particle size of 10 μm manufactured by Kyoritsu Kikai Co., Ltd. is dispersed in 100 parts by weight, and 150 ° C.
An electrically responsive gel was prepared by heat-treating for 2 hours. A voltage of 2 kV / mm was applied to this material at room temperature, and the change in viscoelasticity was measured in the same manner as in Example 1. G ′ and t
Neither anδ showed a significant change.

【0051】〔実施例4〕東芝シリコーン社製のシリコ
ーンオイル(TSF451−10000)10重量部に
実施例1と同じ微粉体を20重量部分散させ、電気応答
性軟塑性体材料を作成した。この材料に室温で1.5k
V/mmの電圧を印加し、実施例1と同様に粘弾性の変
化を測定したところ、表1に示すようにG’が80倍に
変化し、tanδは1/3に変化した。
Example 4 20 parts by weight of the same fine powder as in Example 1 was dispersed in 10 parts by weight of silicone oil (TSF451-10000) manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd. to prepare an electrically responsive soft plastic material. 1.5k at room temperature for this material
When a voltage of V / mm was applied and the change in viscoelasticity was measured in the same manner as in Example 1, G ′ changed 80 times and tan δ changed 1/3 as shown in Table 1.

【0052】[0052]

【表1】 周波数50(rad/sec)、歪み3%で実験を行っ
た。
[Table 1] The experiment was conducted at a frequency of 50 (rad / sec) and a strain of 3%.

【0053】〔比較例3〕東芝シリコーン社製のシリコ
ーンオイル(TSF451−10000)10重量部に
BaTiO3を20重量部分散させ、電気応答性軟塑性
体材料を作成した。この材料に室温で1.5kV/mm
の電圧を印加し、実施例1と同様に粘弾性の変化を測定
したところ、G’及びtanδともに有意な変化は示さ
なかった。
Comparative Example 3 20 parts by weight of BaTiO 3 was dispersed in 10 parts by weight of silicone oil (TSF451-10000) manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd. to prepare an electrically responsive soft plastic material. 1.5 kV / mm at room temperature for this material
When a change in viscoelasticity was measured in the same manner as in Example 1 by applying the voltage of No. 2, no significant change was shown in both G ′ and tan δ.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明によれば、電場の印加により粘弾
性特性を大きく変化させることができる従来にない機能
性ゲル及び軟塑性体が得られ、ダンパー、ショックアブ
ソーバー、エンジンマウントなどのエネルギー吸収や防
振を目的とする一般産業用部品や自動車用部品などの電
気による直接制御を可能にし、部品の構造の簡素化を可
能にする。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, a functional gel and a soft-plastic material, which have not been hitherto available, whose viscoelastic characteristics can be largely changed by the application of an electric field are obtained, and the energy absorption of a damper, a shock absorber, an engine mount, etc. It enables direct electrical control of general industrial parts and automotive parts for vibration control, and simplifies the structure of parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気絶縁性高分子材料に電場の作用によ
り電気分極する微粉体が分散してなる電気応答性軟塑性
体又は電気応答性ゲルにおいて、 A.粘度が104センチストークス以上の高分子重合
体 室温における針入度が40以上の部分架橋高分子ゲル
状媒質 から選ばれた電気絶縁性高分子材料に B.マトリックス相に微粒子が表面付近に多く中心側
に少ない状態又は表面付近に少なく中心側に多い状態に
分散した微粒子不均一分散型複合粒子からなり、上記分
散微粒子の電気伝導度が上記マトリックス相の電気伝導
度の1/10以下である微粉体、 マトリックス相に微粒子が均一に分散した微粒子均一
分散型複合粒子からなり、上記分散微粒子の電気伝導度
が上記マトリックス相の電気伝導度の1/10以下であ
る微粉体、 マトリックス相に微粒子が分散した微粒子分散型複合
粒子からなり、上記分散微粒子の電気伝導度が上記マト
リックス相の電気伝導度の10倍以上である微粉体、 二次元層状複合粒子よりなる微粉体、 の中から選ばれた少なくとも一種類以上の平均粒径が
0.5〜500μmである微粉体を分散することを特徴
とする電気応答性軟塑性体又は電気応答性ゲル。
1. An electrically responsive soft-plastic body or an electrically responsive gel in which fine powder that is electrically polarized by the action of an electric field is dispersed in an electrically insulating polymer material. A polymer having a viscosity of 10 4 centistokes or more An electrically insulating polymer material selected from a partially cross-linked polymer gel medium having a penetration of 40 or more at room temperature B. The matrix phase is composed of fine particles non-uniformly dispersed type composite particles dispersed in a state in which a large amount of fine particles are present near the surface and a small amount on the center side or a state in which a small amount is present near the surface and a large amount on the center side. Fine powder having a conductivity of 1/10 or less, or fine particle uniform dispersion type composite particles in which fine particles are uniformly dispersed in a matrix phase, and the electric conductivity of the dispersed fine particles is 1/10 or less of the electric conductivity of the matrix phase. A fine powder comprising fine particle-dispersed composite particles in which fine particles are dispersed in a matrix phase, and the electric conductivity of the dispersed fine particles is 10 times or more the electric conductivity of the matrix phase. And a fine powder having an average particle size of 0.5 to 500 μm dispersed in at least one kind selected from Electrical responsive 軟塑 resistance, or electrically responsive gel.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014031876A (en) * 2012-08-06 2014-02-20 Polymatech Co Ltd Seal member, composite seal member and integral object with seal member

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014031876A (en) * 2012-08-06 2014-02-20 Polymatech Co Ltd Seal member, composite seal member and integral object with seal member

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