JPH06330068A - 電気粘性流体 - Google Patents

電気粘性流体

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JPH06330068A
JPH06330068A JP14125393A JP14125393A JPH06330068A JP H06330068 A JPH06330068 A JP H06330068A JP 14125393 A JP14125393 A JP 14125393A JP 14125393 A JP14125393 A JP 14125393A JP H06330068 A JPH06330068 A JP H06330068A
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JP
Japan
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group
glutamate
poly
polymer
electrorheological fluid
Prior art date
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Pending
Application number
JP14125393A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Sasaki
眞 佐々木
Katsuhiko Haji
勝彦 土師
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Oil Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 炭化水素系オイル、エステル系オイルなどを
溶媒として高い電気粘性効果を有する均一な電気粘性流
体を提供する。 【構成】 一般式(1)と(2)を必須構成成分とする
ポリ(γ−グルタメート)0.1〜60重量%と電気絶
縁性液体40〜99.9重量%とを含む電気粘性流体。 (R1 はC1〜7のアルキル基、アラルキル基、アリー
ル基、シクロアルキル基あるいはこれらの2つ以上の混
合基、R2 はC8〜30のアルキル基、アラルキル基、
アリール基、シクロアルキル基あるいはこれらの2つ以
上の混合基であり、(2)成分と(1)成分の組成比
(n/m)は100/0〜10/90である。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電界を印加することに
より粘性を制御できる均一な電気粘性流体に関する。
【0002】
【従来の技術】電気粘性流体とは、一般に無機あるいは
高分子の粒子を電気絶縁性液体に分散させた懸濁液とし
て知られている。該流体は電界を印加することにより液
体状態から可塑的状態または固体状態へと急速かつ可塑
的に粘性が変化する。この現象はウインズロー効果と呼
ばれている。
【0003】一般に分散粒子は電界により表面が分極し
易いものが用いられており、例えば、無機系分散粒子と
しては、米国特許第3047507号、英国特許第10
76754号および特開昭61−44998号公報にシ
リカが、特開昭62−95397号公報にゼオライトが
記載されている。また、高分子系粒子としては、特開昭
51−33783号公報にアルギン酸、カルボキシル基
を有するグリコース、スルホン基を有するグリコース
が、特開昭53−93186号公報にジビニルベンゼン
で架橋されたポリアクリル酸が、特開昭58−1792
59号公報にレゾール型フェノール樹脂が記載されてい
る。
【0004】また、電気絶縁性液体としては、炭化水素
系オイル、シリコーンオイル、エステル系オイル、フッ
素系オイルなどが知られている。電気粘性流体の用途と
しては、エンジンマウント、ショックアブソーバー、ク
ラッチなどへの応用が期待されている。
【0005】しかしながら、上記技術の電気粘性流体は
いずれも分散系であるため、粒子が沈降分離するという
問題があり、これが電気粘性流体の実用化を妨げている
主要な要因になっている。
【0006】このため、均一系電気粘性流体を開発する
試みがなされている。メトキシペンジリデンブチルアニ
リンなどの低分子液晶を用いた電気粘性流体[Japanese
Journal of Applied Physics 17.P1525(1978)]が研究
されてるいが、電気粘性効果は非常に低く実用に供する
ものではない。
【0007】これ以外にも、高分子液晶を含む均一溶液
が電気粘性効果を発現することが特公昭42−1131
5号公報に記載されている。さらに、ライオトロビック
高分子液晶として知られているポリ(γ−ベンジル−グ
ルタメート)をジオキサン、テトラヒドロフラン、クレ
ゾールのような低沸点極性溶媒あるいは塩化メチレン、
クロロホルムのような低沸点塩素系溶媒に溶解させた溶
液が大きな電気粘性効果を発現することが、特開平4−
191511号公報、特開平4−266997号公報、
第16回液晶討論会予稿集P82(1990)に記載さ
れている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリ(γ−ペ
ンジル−グルタメート)を用いた上記電気粘性流体は、
均一系であるため粒子の沈降という問題を回避でき、か
つ大きな電気粘性効果を発現するものであるが、ポリ
(γーペンジル−グルタメート)を溶解させる溶媒は低
沸点の極性溶媒あるいは塩素系溶媒に限定される。この
ため、溶媒の影響で前記組成の電気粘性流体は、電流が
流れ易い、電極が侵され易い、溶媒が蒸発し易い、毒性
が強いなどの問題点を生じるため実用化は困難である。
【0009】本発明は、電気絶縁性液体として炭化水素
系オイル、エステル系オイルなどを溶媒として高い電気
粘性効果を有する均一な電気粘性流体を提供することを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題を
解決するために鋭意研究した結果、特定の高分子液晶物
質を電気絶縁性液体に混合することにより問題を解決で
きることを見い出し、本発明を成すに到った。
【0011】すなわち、本発明は一般式(1)および
(2)を必須構成成分とするポリ(γ−グルタメート)
0.1〜60重量%と電気絶縁性液体40〜99.9重
量%とを含むことを特徴とする電気粘性流体に関する。 (ここでR1 は炭素数1〜7のアルキル基、アラルキル
基、アリール基、シクロアルキル基あるいはこれらの2
つ以上の混合基である。R2 は炭素数8〜30のアルキ
ル基、アラルキル基、アリール基、シクロアルキル基あ
るいはこれらの2つ以上の混合基である。(2)成分と
(1)成分の組成比(n/m)は100/0〜10/9
0である。)
【0012】本発明で用いるポリ(γ−グルタメート)
は上記の一般式(1)および上記の一般式(2)を必須
構成成分とするものである。
【0013】R1 としては具体的に例えば、メチル基、
エチル基、プロピル基、ペンチル基ヘキシル基などのア
ルキル基、フェニル基などのアリール基、ベンジル基な
どのアラルキル基などのシクロアルキル基などが挙げら
れる。好ましくはメチル基、ベンジル基が用いられる。
また、ポリマー中のR1 は必ずしも同一でなくてもよ
い。
【0014】R2 としては具体的に例えば、オクチル
基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、オレイル基など
のアルキル基、ブチルベンジル基などのアラルキル基、
ブチルフェニール基などのアリール基、ブチルシクロヘ
キシル基などのシクロアルキル基などが挙げられる。好
ましくはオクチル基、デシル基、ドデシル基、オレイル
基、ブチルフェニール基が用いられる。特に好ましくは
ドデシル基、オレイル基が溶解性を向上させる効果が大
きいので用いられる。また、ポリマー中のR2 は必ずし
も同一でなくてもよい。
【0015】炭化水素系オイルあるいはエステル系オイ
ルに溶解するようになるためにはR2 が重要である。R
2 の炭素数が8未満である炭化水素系オイルあるいはエ
ステル系オイルへの溶解が不十分である。またR2 の炭
素数が30を越えると合成が非常に困難になる。
【0016】一般式(2)と一般式(1)の組成比(n
/m)は100/0〜10/90であり、好ましくは、
80/20〜30/70である。n/mの比率が10/
90未満であると炭化水素系オイルあるいはエステル系
オイルへの溶解が不十分となる。
【0017】一般式(1)および(2)の構成成分の配
列は交互、ブロック、不規則のいずれでもよい。好まし
くは交互もしくは不規則配列である。
【0018】一般式(1)および(2)を必須構成成分
とするポリ(γ−グルタメート)の分子量は500〜1
00万が好ましく、さらに好ましくは2000〜50万
である。500未満であると発現する電気粘性効果が不
十分であり、100万を越えるとオイルへの溶解性が低
下する。
【0019】一般式(1)および(2)を構成成分とす
るポリ(γ−グルタメート)はホスゲンを用いた対応す
るγ−グルタメートの重合で製造することができる。ま
た、R1 を含むユニットのみからなるポリ(γ−グルタ
メート)をR2 に対応するアルコールあるいはエステル
で交換して製造してもよい。その他公知のポリ(γ−グ
ルタメート)の製造法を適用することができる。
【0020】本発明で用いる電気絶縁性液体としては鉱
油、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリアル
ファーオレフィンなどの炭化水素系オイル、フタル酸ジ
ブチル、フタル酸ジオクチル,セバチン酸ジブチルなど
のエステル系オイル、オリゴフェニレンオキサイトなど
のエーテル系オイル、シリコーンオイル、フッ素系オイ
ルなどが挙げられる。特に炭化水素系オイル、エステル
系オイルが好ましい。また、これらのオイルは混合して
用いてもよい。
【0021】電気絶縁性液体の沸点は常圧で150℃以
上が好ましく、さらに150〜700℃が好ましく、特
に200〜650℃が好ましい。150℃未満であると
液体が蒸発し易く好ましくない。また、粘度は1〜50
0cSt(@40℃)が好ましく、特に5〜300cS
t(@40℃)が好ましい。
【0022】本発明で一般式(1)および(2)を必須
構成成分とするポリ(γ−グルタメート)と電気絶縁性
液体の混合割合は該ポリ(γ−グルタメート)が0.1
〜60重量%、好ましくは0.5〜40重量%に対して
電気絶縁性液体が99.9〜40重量%、好ましくは9
9.5〜60重量%である。ポリ(γ−グルタメート)
の量が0.1重量%未満では十分な電気粘性効果が得ら
れず、60重量%を越えるとオイルに溶解し難くなる。
また、溶解しても電場が無いときの初期粘度が著しく大
きくなり実用上好ましくない。
【0023】また、本発明の電気粘性流体は、必ずしも
液晶相を呈していなくてもよく、液晶相を呈さない濃度
でも大きな電気粘性効果を発現する。
【0024】本発明の均一な電気粘性流体は優れた電気
粘性効果を示すものであり、エンジンマウント、ショッ
クアブソーバーなどの減衰装置、クラッチ、トルクコン
バーター、ブレーキシステム、バルブ、ダンパー、サス
ペンション、アクチュエーター、バイブレーター、イン
クジェットプリンター等の用途に用いることができる。
【0025】
【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はそれらに限定されるものではない。 合成例1 ジクロロエタン200mlとパラトルエンスルホン酸2
gを混合し、115℃で4時間還流し、系内より水を除
去した。次に、この溶液にポリ(γ−ベンジル−L−グ
ルタメート)(SIGMA CHEMICAL製、分子
量24万)4gを加え完全に溶解させた。さらに、ドデ
シルアルコール20gを加えジクロロエタン還流下で2
4時間エステル交換反応を行った。反応終了後、溶液を
多量のメタノール中に添加しポリマーを再沈殿させた。
ポリマーをろ過で回収し、メタノールで洗浄した後、再
びジクロロエタンに溶解させた。この精製工程をさらに
三回行い、最後に回収したポリマーを80℃/2mmH
gで乾燥し、精製ポリマー(1)4.4gを得た。NM
R分析より、ポリマー(1)はベンジル基の71%がド
デシル基に置き代わったポリ(γ−ベンジル−L−グル
タメートーコ−γ−ドデシル−L−グルタメート)であ
ることを確認した。
【0026】合成例2 合成例1のドデシルアルコール20gをオレイルアルコ
ール28.9gに代えた以外は合成例1と同様に行い、
精製ポリマー(2)4.5gを得た。NMR分析より、
ポリマー(2)はベンジル基の59%がオレイル基に置
き代わったポリ(γ−ベンジル−L−グルタメートーコ
−γ−オレイル−L−グルタメート)であることを確認
した。
【0027】実施例1 合成例1で得られたポリマー(1)0.5gをα−メチ
ルナフタレン9.5gに溶解させ、電気粘性流体(1)
を調製した。なお、ポリマー(1)はα−メチルナフタ
レンに完全に溶解した。次に、内筒の直径が16mm、
外筒の直径が18mmの電界印加装置付き二重円筒型回
転粘度計を用いて、印加電圧3kV/mm、剪断速度4
00s-1での25℃における電気粘性流体(1)のトル
ク値を測定した。また、その際の電流値も測定した。結
果を表1に示した。なお、トルク値は、電界印加前と印
加後のトルクの差として求めた。
【0028】実施例2 実施例1のα−メチルナフタレンをフタル酸ジオクチル
に代えた以外は実施例1と同様にして電気粘性流体
(2)を調製した。なお、ポリマー(1)はフタル酸ジ
オクチルに完全に溶解した。次に、実施例1と同様な方
法で電気粘性流体(2)のトルク値と電流値を測定し
た。結果を表1に示した。
【0029】実施例3 実施例1のポリマー(1)を合成例2で得られたポリマ
ー(2)に代えた以外は実施例1と同様にして、電気粘
性流体(3)で調製した。なお、ポリマー(2)はα−
メチルナフタレンに完全に溶解した。次に、実施例1と
同様な方法で電気粘性流体(3)のトルク値と電流値を
測定した。結果を表1に示した。
【0030】比較例1 実施例1のポリマー(1)を合成例1で用いた原料ポリ
(γ−ベンジル−L−グルタメート)に、α−メチルナ
フタレンをジクロロメタンに代えた以外は実施例1と同
様にして、電気粘性流体(4)を調製した。なお、ポリ
(γ−ベンジル−L−グルタメート)はジクロロメタン
に完全に溶解した。次に、実施例1と同様な方法で電気
粘性流体(4)のトルク値と電流値を測定した。結果を
表1に示した。なお、測定中にジクロロメタン臭が強く
感じられ、測定後の重量測定よりジクロロメタンの30
重量%が蒸発していることが確認された。
【0031】比較例2 合成例1で用いた原料ポリ(γ−ベンジル−L−グルタ
メート)0.5gとα−メチルナフタレン9.5gと混
合、攪拌したが、ポリ(γ−ベンジル−L−グルタメー
ト)はα−メチルナフタレンには溶解せず、均一な電気
粘性流体が調製できなかった。
【0032】
【0033】
【発明の効果】実施例および比較例で明らかなように、
本発明のポリ(γ−グルタメート)は炭化水素系オイル
あるいはエステル系オイルに可溶であり、これより調製
した電気粘性流体は、高いトルク値を示し、さらにポリ
(γ−ベンジル−L−グルタメート)を塩素系溶媒に溶
解させたものよりも電流が流れにくい。また、均一系で
あるため粒子の沈降という問題も回避できる。本発明の
優れた電気粘性効果を示す均一な電気粘性流体は、エン
ジンマウント、ショックアブソーバーなどの減衰装置、
クラッチ、トルクコンバーター、ブレーキシステム、バ
ルブ、ダンパー、サスペンション、アクチュエーター、
バイブレーター、インクジェットプリンター等の用途に
広く用いることができるので、産業上の利用価値が高
い。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(1)および(2)を必須構成成
    分とするポリ(γ−グルタメート)0.1〜60重量%
    と電気絶縁性液体40〜99.9重量%とを含むことを
    特徴とする電気粘性流体。 (ここでR1 は炭素数1〜7のアルキル基、アラルキル
    基、アリール基、シクロアルキル基あるいはこれらの2
    つ以上の混合基である。R2 は炭素数8〜30のアルキ
    ル基、アラルキル基、アリール基、シクロアルキル基あ
    るいはこれらの2つ以上の混合基である。(2)成分と
    (1)成分の組成比(n/m)は100/0〜10/9
    0である。)
JP14125393A 1993-05-21 1993-05-21 電気粘性流体 Pending JPH06330068A (ja)

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JP14125393A JPH06330068A (ja) 1993-05-21 1993-05-21 電気粘性流体
EP97103393A EP0785248A1 (en) 1993-05-21 1994-05-20 Electro rheological fluid
EP94107814A EP0625565B1 (en) 1993-05-21 1994-05-20 Electro rheological fluid
DE69407476T DE69407476T2 (de) 1993-05-21 1994-05-20 Elektrorheologische Flüssigkeit
US08/570,198 US5679280A (en) 1993-05-21 1995-12-11 Electro rheological fluid

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5863469A (en) * 1996-03-26 1999-01-26 Nippon Oil Company Co., Ltd Electrorheological fluid comprising lyotropic liquid crystalline polymer and a cyclic ketone solvent

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5863469A (en) * 1996-03-26 1999-01-26 Nippon Oil Company Co., Ltd Electrorheological fluid comprising lyotropic liquid crystalline polymer and a cyclic ketone solvent

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