JPH05267041A

JPH05267041A - 磁性流体の製造方法

Info

Publication number: JPH05267041A
Application number: JP4093853A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Azeyanagi; 邦彦畔柳
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】 N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニル
コハク酸イミドを分散剤として吸着させたフェライト類
微粒子を用いて磁性流体を製造する際、残留水分の少な
いものを用い、低粘度の磁性流体を得る方法を提供す
る。【構成】フェライト類微粒子の水性サスペンション
に、N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク
酸イミドを沸点200℃未満の低沸点炭化水素溶媒の溶液
として添加し、N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケ
ニルコハク酸イミドをフェライト類微粒子に吸着させた
後、沸点200℃以上の高沸点炭化水素溶媒の存在下で水
および前記低沸点炭化水素溶媒を留去し、残渣の混合物
から高沸点炭化水素溶媒を分離したN-ポリアルキレンポ
リアミン置換アルケニルコハク酸イミド吸着フェライト
類微粒子を、25℃において0.1mmHg以下の蒸気圧を有す
る低蒸気圧基油中に分散させて、磁性流体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性流体の製造方法に
関する。更に詳しくは、低蒸気圧基油中にN-ポリアルキ
レンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミド吸着フェ
ライト類微粒子を低粘度で安定に分散せしめた磁性流体
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェライト類微粒子は、粉砕法、共沈
法、蒸着法などによって製造されているが、これらの方
法の中、純度、粒径制御、生産性などの点から、一般に
共沈法が用いられている。ところで、共沈法は、鉄イオ
ンを含む水溶液からの沈殿反応であるため、生成した磁
性微粒子は水溶液中にけん濁した水性サスペンションの
状態で得られる。

【０００３】一方、磁性流体用の磁性微粒子は、凝集し
ていることなく、1個1個が分散していることが望まし
い。そのため、共沈法磁性微粒子の場合には、微粒子同
志の固着凝集の危険性を含む乾燥工程を経ることなく、
分散液状態で固着凝集防止用の界面活性剤を微粒子表面
に吸着させることが必要となり、従って水溶性の界面活
性剤が用いられている。

【０００４】このように水溶性界面活性剤を吸着させた
磁性微粒子を分散させた磁性流体にあっては、その分散
基油がケロシン、トルエンなどの比較的揮発性に富む溶
媒に限定され、しかるに磁性流体が磁性流体シール、磁
性流体研磨などに用いられる場合には、基油の蒸発は磁
性流体の機能そのものを損う重要な問題としてとらえら
れる。

【０００５】磁性流体は、このように一般にフェライト
類微粒子を高級脂肪酸塩、ソルビタンエステルの如き分
散剤を用いて基油中に分散せしめたものである。ところ
が、低蒸気圧の基油中にフェライト類微粒子を単に分散
させようとしても高い分散性が得られず、とても実用に
は供せられない。

【０００６】かかる低蒸気圧基油への分散において、か
りに良い分散性が得られたとしても、低蒸気圧基油は一
般の有機溶媒や水が１Cst以下の動粘度(40℃)を示すの
に対し約8〜50Cst(40℃)という高い動粘度を有するた
め、均一なサスペンションの形成に非常な長時間を要す
る。しかも、分散さるべきフェライト類微粒子すべてが
安定なサスペンションを形成する訳ではなく、かなりの
割合のフェライト類微粒子が遠心分離などの精製時にと
り除かれ、効率が非常に悪いという問題もある。

【０００７】そこで本出願人は先に、フェライト類微粒
子を低蒸気圧基油中に安定にかつ高濃度で分散させた磁
性流体を効率良く製造することを目的として、フェライ
ト類微粒子の水性サスペンションにN-ポリアルキレンポ
リアミン置換アルケニルコハク酸イミドを水に不溶性乃
至難溶性の有機溶媒の溶液として添加し、N-ポリアルキ
レンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドをフェラ
イト類微粒子に吸着させた後、水および該有機溶媒を留
去し、残渣のN-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニ
ルコハク酸イミド吸着フェライト類微粒子を、25℃にお
いて0.1mmHg以下の蒸気圧を有する低蒸気圧基油中に分
散せしめて磁性流体を製造する方法を提案している(特
願平2-413284号参照)。

【０００８】上記提案では、水および水に不溶性乃至難
溶性の有機溶媒、好ましくは炭化水素溶媒を共沸留去さ
せているが、これらが留去されるに従い、分散剤吸着フ
ェライト類微粒子がそこに水を内包した状態で固化して
しまう現象がみられた。特に、吸着に関与しない過剰量
のN-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸
イミドが存在すると、分散剤吸着フェライト類微粒子は
高粘度泥状の固化物となり、そこに内包した水の析出が
阻害される結果を招いている。

【０００９】このような残留水分の存在は、次工程のト
ルエン-アセトン混合溶媒などによる分散剤吸着フェラ
イト類微粒子の洗浄の際、N-ポリアルキレンポリアミン
置換アルケニルコハク酸イミドと水とがミセルを形成
し、このミセルが分散剤吸着フェライト類微粒子と同様
の挙動を示すことから、洗浄効果が減少し、余分のN-ポ
リアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミド
を残留させることになる。その結果、このような分散剤
吸着フェライト類微粒子を低蒸気圧基油中に分散させて
も、残留N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコ
ハク酸イミドの影響で粘度の高い磁性流体しか得られ
ず、それの磁性流体シールなどの用途への使用を困難と
している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、N-ポ
リアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミド
を分散剤として吸着させたフェライト類微粒子を用いて
磁性流体を製造する際、残留水分の少ないものを用い、
低粘度の磁性流体を得る方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
フェライト類微粒子の水性サスペンションに、N-ポリア
ルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドを沸
点200℃未満の低沸点炭化水素溶媒の溶液として添加
し、N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク
酸イミドをフェライト類微粒子に吸着させた後、沸点20
0℃以上の高沸点炭化水素溶媒の存在下で水および前記
低沸点炭化水素溶媒を留去し、残渣の混合物から高沸点
炭化水素溶媒を分離したN-ポリアルキレンポリアミン置
換アルケニルコハク酸イミド吸着フェライト類微粒子
を、25℃において0.1mmHg以下の蒸気圧を有する低蒸気
圧基油中に分散させて、磁性流体を製造することによっ
て達成される。

【００１２】フェライト類微粒子としては、純度、粒径
制御、そして何よりも生産性の点において有利である共
沈法によって製造されたものが、水性サスペンションそ
のままの形で用いられる。即ち、共沈法での水性サスペ
ンションの形成は、鉄塩混合物水溶液へのNaOH水溶液の
滴下、熟成、冷却および塩のデカンテーションという一
連の工程を経ることにより行われ、そこに粒径約50〜30
0Å、好ましくは約70〜120Åのフェライト類を約0.1〜5
0重量%、好ましくは約1〜30重量%の濃度で分散させたサ
スペンションが得られる。

【００１３】N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニ
ルコハク酸イミドとしては、次のようなものが用いられ
る。 (以下余白) R：炭素数12〜24の炭化水素基分子量約300〜2000のポリブテニル基 R´：炭素数1〜6のアルキレン基 R´が2個以上くり返される時互いに同一または異なり得
る n：1〜5 m：0〜4

【００１４】N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニ
ルコハク酸イミドは、それを沸点200℃未満の炭化水素
溶媒に、約0.01〜0.5モル、好ましくは約0.1〜0.5モル
の濃度に溶解させた溶液として用いられる。

【００１５】かかる炭化水素溶媒としては、例えばn-ヘ
キサン、n-ヘプタン、n-オクタン、イソオクタン、n-デ
カン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、メシチレ
ン、石油エーテル、石油ベンジン、リグロイン、ナフサ
などの沸点約60以上200℃未満の脂肪族、脂環状または
芳香族の炭化水素が用いられる。

【００１６】そして、これらの炭化水素溶媒溶液は、水
性サスペンションに対し、一般に容積比で約0.01〜10
0、好ましくは約1〜100の割合で用いられる。これら両
者の混合は、ホモジナイザなどを用い、エマルジョンが
形成されるような撹拌条件下で行われる。このような撹
拌条件下で撹拌することにより、N-ポリアルキレンポリ
アミン置換アルケニルコハク酸イミドがエマルジョンの
界面においてフェライト類微粒子に吸着されるが、この
吸着を迅速に行わせるために、約40〜90℃の温度条件下
で撹拌処理されることが望ましく、そのような処理は約
30〜60分間行われる。

【００１７】その後、水および沸点200℃未満の炭化水
素溶媒は、減圧下で共沸留去されるが、その際沸点200
℃以上の炭化水素を共存せしめる。かかる高沸点炭化水
素としては、例えばn-ドデカン(沸点214.5℃)、n-ヘキ
サデカン(沸点286〜293℃)、テトラリン(沸点207℃)、
ドデシルベンゼン(沸点313℃)などが用いられる。これ
らの高沸点炭化水素溶媒は、水および低沸点炭化水素が
留去されたとき、流動状態が保たれるように、フェライ
ト類微粒子に対して、重量で約0.7〜2倍量程度用いられ
る。このようにして用いられた高沸点炭化水素溶媒は、
次工程の洗浄工程で、余分のN-ポリアルキレンポリアミ
ン置換アルケニルコハク酸イミドと共に除去される。

【００１８】このようにして、高沸点炭化水素溶媒の存
在下で水および低沸点炭化水素を効果的に留去して得ら
れた残渣(N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニル
コハク酸イミド-高沸点炭化水素溶媒混合物)は、トルエ
ン-アセトン、トルエン-メタノール、n-ヘキサン-アセ
トン、イソオクタン-アセトンなどの混合溶媒、一般に
は等量混合溶媒で洗浄される。このような洗浄により、
磁性流体に調製したときに粘度を増大させたり、あるい
はフェライト類微粒子の分散濃度低下の原因となる余分
のN-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸
イミドならびに高沸点炭化水素溶媒を除去する。洗浄後
は、フェライト類微粒子は、必要に応じて乾燥させる。

【００１９】このようにして得られたN-ポリアルキレン
ポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドで被覆された
フェライト類微粒子は、そこに低蒸気圧基油を添加して
分散処理されるが、それの低蒸気圧基油への分散性は良
好な状態となっている。低蒸気圧基油への分散に先立っ
て、再び低沸点炭化水素溶媒中へ分散させ、遠心分離し
て沈降物を除去した上で用いることが好ましく、その場
合上澄液である吸着フェライト類微粒子分散液にアセト
ン、メタノ−ルなどを加えて凝集、沈降させ、上澄液を
捨てて吸着フェライト類微粒子を乾燥させる。

【００２０】低蒸気圧基油としては、25℃において0.1m
mHg以下、好ましくは0.01mmHg以下の蒸気圧を有する液
体、例えば天然油であるホワイトオイル(流動パラフィ
ン)、鉱油、スピンドル油など、あるいは合成油である
高級アルキルベンゼン、高級アルキルナフタレン、ポリ
ブテン(分子量約300〜2000)など、更に酸化防止剤、耐
摩耗剤、油性剤、清浄分散剤などのいわゆる潤滑添加剤
を含んだ潤滑油が、最終的に得られる磁性流体中のフェ
ライト類微粒子の分散濃度が約10〜50重量%となるよう
な割合で用いられる。

【００２１】低蒸気圧基油を添加しての分散処理は、常
法での如く、ホモジナイザ、超音波、振動ミルなどの少
なくとも一種を用いて行われる。分散処理後は、遠心分
離あるいは磁場勾配中への静置による精製が行われる。

【００２２】

【発明の効果】フェライト類微粒子の水性サスペンショ
ンに由来する水および分散剤としてのN-ポリアルキレン
ポリアミン置換アルケニルコハク酸イミド溶液に由来す
る沸点200℃未満の炭化水素溶媒を留去するに際し、沸
点200℃以上の炭化水素溶媒を共存させることにより、
一回の留去操作だけでほぼ完全な水分の留去が可能とな
り、その結果水分の残留による余分の分散剤の洗浄不足
の問題が解決され、磁性流体シールなどの用途にも使用
可能な磁性流体が得られるようになる。

【００２３】

【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。

【００２４】実施例 FeCl₂・4H₂O 184gおよびFeCl₃・6H₂O 500gを溶解させた水
溶液1850mlに、撹拌しながら6N NaOH水溶液をpHが11に
なる迄滴下し、その後80℃で30分間熟成、冷却し、塩を
デカンテーションで除去して、マグネタイトのサスペン
ション(マグネタイト濃度10重量%)を得た。

【００２５】このサスペンション200mlに、0.25モル濃
度のポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペンタ
ミン-トルエン溶液200mlを加え、60℃で90分間、容量１
Ｌの丸底セパラブルフラスコ中において50mm径のプロペ
ラを用いて800rpmで撹拌してエマルジョンを形成させ
た。その後、ドデシルベンゼン20gを加え、ロータリエ
バポレータを用いて、減圧下に80℃に加熱しながら、2
時間かけて水(185ml)およびトルエンを留去し、残渣の
ポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペンタミン
吸着マグネタイト微粒子-ドデシルベンゼン混合物をト
ルエン-アセトン(4：1)混合溶媒で5回洗浄し、ドデシル
ベンゼンも除去した。

【００２６】洗浄されたポリブテニルコハク酸イミドテ
トラエチレンペンタミン吸着マグネタイト微粒子を、ト
ルエン560g中に分散し、遠心分離(10000G、30分間)して
沈降物を除去した。上澄のトルエン分散液にアセトン16
0gを添加し、凝集、沈降させ、上澄液を捨てて乾燥させ
た。得られたポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレ
ンペンタミン吸着マグネタイト微粒子4.3gに、アルキル
ナフタレン3.0gを加えた後、ホモジナイザ(日本精機製
作所製エクセルオ−トホモジナイザDX型)を用いて撹拌
(10000rpm、60分間)し、更に、12時間超音波照射による
分散処理を行い、飽和磁化(8K Oe)519G、粘度1244cps(2
5℃)の磁性流体5mlを得た。

【００２７】比較例１実施例において、ドデシルベンゼンが用いられなかっ
た。留去された水の量は110mlであり、得られた磁性流
体(5ml)は、飽和磁化(8K Oe)390G、粘度2552cps(25℃)
であった。

【００２８】比較例２実施例において、ドデシルベンゼンを用いずに水および
トルエンを留去した後、残渣のポリブテニルコハク酸イ
ミドテトラエチレンペンタミン吸着マグネタイト微粒子
に再度トルエン850gを加えて分散させ、ロータリエバポ
レータで残りの水およびトルエンを共沸させるという一
連の操作を３回くり返して行い、合計180mlの水を留去
した。

【００２９】残渣のマグネタイト微粒子を、以下実施例
と同様に処理して、飽和磁化(8K Oe)491G、粘度1178cps
(25℃)の磁性流体を5ml得た。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フェライト類微粒子の水性サスペンショ
ンに、N-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハ
ク酸イミドを沸点200℃未満の低沸点炭化水素溶媒の溶
液として添加し、N-ポリアルキレンポリアミン置換アル
ケニルコハク酸イミドをフェライト類微粒子に吸着させ
た後、沸点200℃以上の高沸点炭化水素溶媒の存在下で
水および前記低沸点炭化水素溶媒を留去し、残渣の混合
物から高沸点炭化水素溶媒を分離したN-ポリアルキレン
ポリアミン置換アルケニルコハク酸イミド吸着フェライ
ト類微粒子を、25℃において0.1mmHg以下の蒸気圧を有
する低蒸気圧基油中に分散せしめることを特徴とする磁
性流体の製造方法。
【請求項２】フェライト類微粒子の水性サスペンショ
ンにN-ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク
酸イミドの有機溶媒溶液を添加し、撹拌条件下でエマル
ジョンを形成させることにより、N-ポリアルキレンポリ
アミン置換アルケニルコハク酸イミドをフェライト類微
粒子に吸着させることを特徴とする請求項１記載の磁性
流体の製造方法。