JPH07173481A - Electroviscous fluid - Google Patents
Electroviscous fluidInfo
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- JPH07173481A JPH07173481A JP23088994A JP23088994A JPH07173481A JP H07173481 A JPH07173481 A JP H07173481A JP 23088994 A JP23088994 A JP 23088994A JP 23088994 A JP23088994 A JP 23088994A JP H07173481 A JPH07173481 A JP H07173481A
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- electrorheological fluid
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- silica
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、可変減衰ダンパ、エン
ジンマウント、軸受ダンパ、クラッチ、バルブ、ショッ
クアブソーバー、表示素子等の電気的制御に利用できる
電気粘性流体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrorheological fluid that can be used for electrical control of variable damping dampers, engine mounts, bearing dampers, clutches, valves, shock absorbers, display elements and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】電圧の印加により流体の粘度が変化する
電気粘性流体( Electro-RheologicalFluid、Electrovi
scous Fluid、)は古くから知られている(Duff,A.W.P
hysical Review Vol ,4 ,No.1(1896)23)。電気粘性
流体に関する当初の研究は、液体のみの系に注目したも
のであり、効果も不充分なものであるが、その後固体分
散系の電気粘性流体の研究に移り、かなりの電気粘性効
果が得られるようになった。2. Description of the Related Art Electro-Rheological Fluid, Electro-Viscous Fluid whose viscosity changes with the application of voltage
scous Fluid,) has been known for a long time (Duff, AWP
hysical Review Vol, 4, No.1 (1896) 23). Initial research on electrorheological fluids focused on liquid-only systems, and the effect was inadequate, but after that, we moved to research on electrorheological fluids in solid dispersion systems, and obtained considerable electrorheological effects. Came to be.
【0003】電気粘性流体における増粘効果(ER効
果)の発現メカニズムとしては、例えば Klassは、電気
粘性流体中の分散質である各粒子は電場内で二層構造の
誘電分極(Induced Polarization of the Double Laye
r)を生じ、これが主因であるとしている( Klass,D.
L.,et al.,J.of Applied Physics,Vol.38,No1(196
7)67)。これを電気二重層(electric double layer )
から説明すると、分散質(シリカゲル等)の周囲に吸着
したイオンは、E(電場)=0の時は分散質の外表面に
均一に配置しているが、E(電場)=有限値の時はイオ
ン分布に片寄りが生じ、各粒子は電場内で相互に静電気
作用を及ぼし合うようになる。このようにして電極間に
おいて各粒子がブリッジ(架橋)を形成し、応力に対し
て剪断抵抗力、即ちER効果を発現するようになる。As a mechanism for producing a thickening effect (ER effect) in an electrorheological fluid, for example, Klass shows that each particle, which is a dispersoid in the electrorheological fluid, has a two-layered dielectric polarization in the electric field. Double Laye
r), which is the main cause (Klass, D.
L., et al., J. of Applied Physics, Vol.38, No1 (196
7) 67). This is an electric double layer
The ion adsorbed around the dispersoid (silica gel, etc.) is evenly arranged on the outer surface of the dispersoid when E (electric field) = 0, but when E (electric field) = finite value Causes a bias in the ion distribution, and each particle exerts an electrostatic action on each other in the electric field. In this way, each particle forms a bridge (crosslink) between the electrodes, and shear resistance against stress, that is, an ER effect is developed.
【0004】又、Winslow はパラフィンとシリカゲル粉
末、それに分極剤として水を使用した電気粘性流体を提
案した( Winslow,W.M.,J.of Applied Physics,Vol.
20(1949)1137)。この Winslowの研究により電気粘性流
体のもつ電気粘性効果は Winslow効果と呼ばれている。Winslow also proposed an electrorheological fluid using paraffin and silica gel powder and water as a polarizing agent (Winslow, WM, J. of Applied Physics, Vol.
20 (1949) 1137). According to this Winslow study, the electrorheological effect of electrorheological fluid is called the Winslow effect.
【0005】このような電気粘性流体では分散質として
多孔質固体粒子が使用されているが、分散質の分散性に
問題があり、長期間放置すると固い沈澱物を形成した
り、また、100℃程度の温度条件下では数分から数時
間の放置でゲル状の物質を生成し、電気粘性流体として
機能しなくなるという問題がある。分散安定性の改善に
あたっては、電気粘性流体中に分散されている固体粒子
を臨界粒径程度に微細化すると共に、ポリブテニルコハ
ク酸イミドのような分散剤を添加することが行なわれて
いる。しかしながら、ポリブテニルコハク酸イミドは高
分子量であり、粒子径に対して分散剤の分子長が長すぎ
るために、粒子間の十分な引力が得られず、所期の電気
粘性効果がえられないという問題があることが判明し
た。また、熱硬化の点にしても、加熱条件下において
は、従来の電気粘性流体は、粒子同士が凝集しやすくな
るのではないかと考えられる。Porous solid particles are used as a dispersoid in such an electrorheological fluid, but there is a problem in the dispersibility of the dispersoid, and a hard precipitate is formed when left for a long time, or at 100 ° C. Under a moderate temperature condition, there is a problem that a gel-like substance is generated after standing for a few minutes to a few hours, and it does not function as an electrorheological fluid. In order to improve the dispersion stability, solid particles dispersed in an electrorheological fluid are miniaturized to a critical particle size and a dispersant such as polybutenyl succinimide is added. . However, polybutenyl succinimide has a high molecular weight, and since the molecular length of the dispersant is too long with respect to the particle diameter, sufficient attractive force between particles cannot be obtained, and the desired electrorheological effect can be obtained. It turned out to be a problem. Also, in terms of thermosetting, it is considered that the particles of the conventional electrorheological fluid are likely to aggregate with each other under heating conditions.
【0006】また、特公昭45−10048号公報に
は、粒径が0.04μm〜10μmで、粒子表面1nm
2 あたり約0.5〜1.5個のシリカ結合OR基と、1
〜3分子の遊離水を有するシリカ粒子で、Rとしては約
130〜400の分子量を有するポリオキシ置換エステ
ルまたはポリオキシアルコールのエステル残基であるエ
ステル化シリカを製造し、基底粘度の高い電気絶縁性流
体中に分散させた電気粘性流体が開示されているが、多
価アルコールでエステル化したシリカ粒子では、依然と
して凝集しやすく、また、エステル化率が低く、静置安
定性が悪いという問題がある。また、水を分極促進剤と
して使用するため高温下での電気粘性効果が不安定であ
り、また、シリカ粒子の粒径が大きいと基底粘度の低い
電気絶縁性流体中に分散させると沈殿が生じやすいとい
う問題がある。Further, in Japanese Patent Publication No. 45-10048, the particle size is 0.04 μm to 10 μm and the particle surface is 1 nm.
About 0.5 to 1.5 silica-bonded OR groups per 2 and 1
˜3 silica particles having free water, where R is a polyoxy-substituted ester or a polyoxyalcohol ester residue having a molecular weight of about 130-400, to produce esterified silica, which has a high base viscosity and is electrically insulating. Although an electrorheological fluid dispersed in a fluid is disclosed, silica particles esterified with a polyhydric alcohol still have a problem in that they are likely to aggregate and have a low esterification rate and poor stationary stability. . In addition, since water is used as a polarization accelerator, the electroviscous effect is unstable at high temperatures, and when the silica particles are large in size, precipitation occurs when dispersed in an electrically insulating fluid with low base viscosity. There is a problem that it is easy.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、非水系で多
価アルコールを分極促進剤とする電気粘性流体であっ
て、分散安定性に優れ、保存性に優れると共に、加熱条
件下でも粒子の凝集が生じなく、高い電気粘性効果を発
現する電気粘性流体の提供を課題とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is a non-aqueous electrorheological fluid using a polyhydric alcohol as a polarization accelerator, which has excellent dispersion stability and storage stability, and is capable of forming particles even under heating conditions. An object is to provide an electrorheological fluid that exhibits a high electrorheological effect without causing aggregation.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の電気粘性流体
は、表面が炭素数8以上のアルキル基を主鎖として有す
る1価アルコールでエステル化されたシリカ微粒子と多
価アルコールを電気絶縁性流体に配合したことを特徴と
する。The electrorheological fluid of the present invention comprises an electrically insulating fluid containing silica fine particles esterified with a monohydric alcohol whose surface has an alkyl group having 8 or more carbon atoms as a main chain and a polyhydric alcohol. It is characterized by being blended in.
【0009】また、本発明の電気粘性流体における1価
アルコールが、炭素数8〜48のアルキル基を主鎖とし
て有するものであることを特徴とする。Further, the monohydric alcohol in the electrorheological fluid of the present invention is characterized by having an alkyl group having 8 to 48 carbon atoms as a main chain.
【0010】また、本発明の電気粘性流体におけるシリ
カ微粒子の粒径が、0.01〜4.0μmであることを
特徴とする。Further, the particle diameter of the silica fine particles in the electrorheological fluid of the present invention is 0.01 to 4.0 μm.
【0011】また、本発明の電気粘性流体におけるシリ
カ微粒子の粒径が、0.01〜1.5μmであることを
特徴とする。Further, the particle diameter of the silica fine particles in the electrorheological fluid of the present invention is 0.01 to 1.5 μm.
【0012】また、本発明の電気粘性流体におけるシリ
カ微粒子の粒径が、0.01〜0.5μmであることを
特徴とする。The particle size of the silica fine particles in the electrorheological fluid of the present invention is 0.01 to 0.5 μm.
【0013】また、本発明の電気粘性流体におけるシリ
カ微粒子の粒径が0.5〜4.0μmであり、かつ1価
アルコールが、炭素数12〜48の直鎖アルキル基を主
鎖として有するものであることを特徴とする。The particle size of silica fine particles in the electrorheological fluid of the present invention is 0.5 to 4.0 μm, and the monohydric alcohol has a straight chain alkyl group having 12 to 48 carbon atoms as a main chain. Is characterized in that.
【0014】また、本発明の電気粘性流体におけるシリ
カ微粒子の粒径が0.01〜0.5μmであり、かつ1
価アルコールが、炭素数8〜32の直鎖アルキル基を主
鎖として有するものであることを特徴とする。Further, the particle size of the silica fine particles in the electrorheological fluid of the present invention is 0.01 to 0.5 μm, and 1
The polyhydric alcohol is characterized by having a straight-chain alkyl group having 8 to 32 carbon atoms as a main chain.
【0015】また、本発明の電気粘性流体におけるシリ
カ微粒子表面におけるエステル化されたシラノール基の
結合基数が、1.8〜6.0個/nm2 であることを特
徴とする。In the electrorheological fluid of the present invention, the number of esterified silanol groups bonded to the surface of the silica fine particles is 1.8 to 6.0 / nm 2 .
【0016】また、本発明の電気粘性流体におけるシリ
カ微粒子表面におけるエステル化されたシラノール基の
結合基数が、2.0〜5.5個/nm2 であることを特
徴とする。The number of esterified silanol groups on the surface of the silica fine particles in the electrorheological fluid of the present invention is 2.0 to 5.5 / nm 2 .
【0017】まず、本発明におけるシリカ微粒子は、そ
の粒径を0.01μm〜4μm、好ましくは0.01μ
m〜1.5μm、更に好ましくは0.01μm〜0.5
μm、最も好ましくは0.01μm〜0.1μmのもの
である。First, the silica fine particles in the present invention have a particle size of 0.01 μm to 4 μm, preferably 0.01 μm.
m-1.5 μm, more preferably 0.01 μm-0.5
μm, most preferably 0.01 μm to 0.1 μm.
【0018】また、シリカ微粒子の表面のシラノール基
は、炭素数8以上のアルキル基を主鎖として有する1価
アルコールでエステル化されたものである。The silanol groups on the surface of the silica fine particles are esterified with a monohydric alcohol having an alkyl group having 8 or more carbon atoms as the main chain.
【0019】1価アルコールとしては、まず、炭素数が
8〜48のアルキル基を主鎖として有する脂肪族アルコ
ール類が挙げられる。アルキル基は直鎖型が好ましく、
また、炭素鎖中に官能基を有しないものが好ましい。Examples of monohydric alcohols include aliphatic alcohols having an alkyl group having 8 to 48 carbon atoms as a main chain. The alkyl group is preferably a straight chain type,
Further, those having no functional group in the carbon chain are preferable.
【0020】脂肪族アルコールとしては、オクタノー
ル、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカ
ノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデ
カノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オク
タデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、テト
ラコサノール、ヘキサコサノール、トリアコンタノー
ル、ドトリアコンタノール、ヘキサトリアコンタノール
等が挙げられる。Examples of the aliphatic alcohol include octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, tridecanol, tetradecanol, pentadecanol, hexadecanol, heptadecanol, octadecanol, nonadecanol, eicosanol, tetracosanol, and hexa. Examples thereof include cosanol, triacontanol, dotriacontanol, hexatriacontanol and the like.
【0021】このような1価の脂肪族アルコールの他
に、炭素数が1〜40のアルキル基主鎖または側鎖に芳
香族環を有する芳香族アルコール類を使用してもよく、
例えばベンジルアルコール、フェネチルアルコール、ト
リルメタノール、エチルベンジルアルコール等が挙げら
れる。In addition to such monohydric aliphatic alcohols, aromatic alcohols having an aromatic ring in the main chain or side chain of an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms may be used,
Examples thereof include benzyl alcohol, phenethyl alcohol, tolylmethanol, ethylbenzyl alcohol and the like.
【0022】また、炭素数5〜26のポリエーテルアル
コール類を使用してもよく、例えばジエチレングリコー
ルモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチ
ルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテ
ル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等があ
げられる。Further, polyether alcohols having 5 to 26 carbon atoms may be used, and examples thereof include diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether and triethylene glycol monoethyl ether.
【0023】シリカ微粒子の粒径とエステル基の分子鎖
長との関係は、シリカ微粒子の粒径に応じて調整される
とよく、分散性と電気粘性効果を優れるものとするに
は、シリカ微粒子の粒径が大きい場合には分子鎖の長い
1価アルコール類が好ましく、また、シリカ微粒子の粒
径が小さい場合には分子鎖の短い1価アルコール類が好
ましい。例えばシリカ微粒子の粒径が0.5〜4.0μ
mである場合には、炭素数12〜48、好ましくは12
〜36のアルキル基を主鎖として有するもの、また、シ
リカ微粒子の粒径が0.01〜0.5μmである場合に
は、炭素数8〜32、好ましくは8〜26のアルキル基
を主鎖として有するものが好ましい。The relationship between the particle diameter of the silica fine particles and the molecular chain length of the ester group may be adjusted according to the particle diameter of the silica fine particles. When the particle size is large, monohydric alcohols having a long molecular chain are preferable, and when the particle size of silica fine particles is small, monohydric alcohols having a short molecular chain are preferable. For example, the particle size of silica fine particles is 0.5 to 4.0 μ.
When it is m, it has 12 to 48 carbon atoms, preferably 12 carbon atoms.
Having an alkyl group of ˜36 as the main chain, and when the particle size of the silica fine particles is 0.01 to 0.5 μm, an alkyl group having 8 to 32 carbon atoms, preferably 8 to 26 carbon atoms is the main chain. Those having as are preferable.
【0024】シリカ微粒子の表面のエステル化方法につ
いて説明する。シリカ微粒子としては、その粒径が一次
粒径または凝集した状態で0.01μm〜4μmの範囲
にあることが必要であり、もともと、この範囲にある粒
子においては微細化処理は必要としないが、粒径の大き
いものにあっては、有機溶剤中に分散させ、ボールミル
処理等行なうことによりその粒径を0.01μm〜4μ
mの範囲に調整するとよい。A method for esterifying the surface of the silica fine particles will be described. The silica fine particles are required to have a particle size in the range of 0.01 μm to 4 μm in a primary particle size or in an agglomerated state. Originally, particles in this range do not require a refining treatment, If the particle size is large, disperse it in an organic solvent and subject it to a ball mill treatment to obtain a particle size of 0.01 μm to 4 μm.
It is good to adjust to the range of m.
【0025】エステル化は、このような粒径を有するシ
リカ微粒子とアルコールとを、加熱還流条件下で反応さ
せることにより行われるが、反応中、生成水を共沸除去
するとよい。The esterification is carried out by reacting the silica fine particles having such a particle size with an alcohol under the condition of heating under reflux, and it is preferable to remove the produced water azeotropically during the reaction.
【0026】シリカ微粒子の表面におけるシラノール基
の結合基数は、通常の化学反応における収率に相当し、
エステル化反応における反応条件(反応温度、反応時
間、アルコールの添加量等)を調整することにより変化
させることができる。結合基数は、元素分析及び表面積
の測定により求めることができる。シリカ微粒子の表面
におけるエステル化されたシラノール基の結合基数は、
1.8〜6.0個/nm2 、好ましくは2.0〜5.5
個/nm2 とするとよい。結合基数が高い程、その分散
安定性は増すが、電気粘性効果は低下し、また、低いと
静置安定性が低下する。The number of silanol groups bonded on the surface of the silica fine particles corresponds to the yield in a normal chemical reaction,
It can be changed by adjusting the reaction conditions (reaction temperature, reaction time, amount of alcohol added, etc.) in the esterification reaction. The number of bonding groups can be determined by elemental analysis and surface area measurement. The number of bond groups of the esterified silanol group on the surface of the silica fine particles is
1.8 to 6.0 pieces / nm 2 , preferably 2.0 to 5.5
The number of particles / nm 2 is preferable. The higher the number of bonding groups, the higher the dispersion stability, but the lower the electrorheological effect, and the lower the number, the lower the stationary stability becomes.
【0027】本発明の電気粘性流体において、シリカ微
粒子分は0.1重量%〜50重量%、好ましくは3重量
%〜30重量%の割合で含有されるとよく、50重量%
を越えると電気粘性効果が低下するので好ましくない。In the electrorheological fluid of the present invention, the fine silica particles may be contained in an amount of 0.1% by weight to 50% by weight, preferably 3% by weight to 30% by weight.
If it exceeds the range, the electrorheological effect decreases, which is not preferable.
【0028】本発明の電気粘性流体には、分極促進剤と
して、多価アルコール又はその部分誘導体が添加され
る。多価アルコールとしては、二価アルコール、三価ア
ルコール、例えばエチレングリコール、グリセリン、プ
ロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、
ヘキサンジオール、エチレンオキサイド単位を1〜14
有するポリエチレングリコール、一般式R〔(OC3 H
6 )m OH〕n (式中、Rは水素又は多価アルコール残
基、mは1〜17の整数、nは1〜6の整数を表わ
す)、また、一般式R−CH(OH)(CH2 )n OH
(式中、Rは水素又はCH3 (CH2 )m −基であり、
m+nは2〜14の整数を表わす)で示されるもの等を
挙げることができる。これらの中でも、トリエチレング
リコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレング
リコールが特に好ましい。A polyhydric alcohol or a partial derivative thereof is added as a polarization accelerator to the electrorheological fluid of the present invention. Examples of the polyhydric alcohol include dihydric alcohols and trihydric alcohols such as ethylene glycol, glycerin, propanediol, butanediol, pentanediol,
Hexanediol, ethylene oxide unit 1 to 14
Polyethylene glycol having the general formula R [(OC 3 H
6 ) m OH] n (wherein R represents hydrogen or a polyhydric alcohol residue, m represents an integer of 1 to 17 and n represents an integer of 1 to 6), and the general formula R-CH (OH) ( CH 2 ) n OH
(In the formula, R is hydrogen or CH 3 (CH 2 ) m − group,
m + n represents an integer of 2 to 14) and the like. Among these, triethylene glycol, tetraethylene glycol and polyethylene glycol are particularly preferable.
【0029】又、多価アルコールの部分誘導体として
は、少なくとも1つの水酸基を有する多価アルコールの
部分誘導体であり、上記多価アルコールの末端水酸基の
内の幾つかがメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基、アルキル置換フェニル基(フェニル基に置換された
アルキル基の炭素数は1〜25)等により置換された部
分エーテル類、またその末端水酸基の内の幾つかが酢
酸、プロピオン酸、酪酸等によりエステル化された部分
エステル類が挙げられる。The partial derivative of polyhydric alcohol is a partial derivative of polyhydric alcohol having at least one hydroxyl group, and some of the terminal hydroxyl groups of the above polyhydric alcohol are methyl group, ethyl group and propyl group. , Butyl groups, alkyl-substituted phenyl groups (alkyl groups substituted with phenyl groups have 1 to 25 carbon atoms), and other partial ethers, and some of the terminal hydroxyl groups are acetic acid, propionic acid, butyric acid Partial esters which have been esterified by the above are mentioned.
【0030】これらの多価アルコール又はその部分誘導
体は、通常、シリカ微粒子に対して1重量%〜100重
量%、好ましくは2重量%〜80重量%の割合で使用す
るとよい。添加量が1重量%未満であるとER効果が少
なく、又100重量%を越えると電流が流れやすくなる
ので好ましくない。These polyhydric alcohols or their partial derivatives are usually used in a proportion of 1% by weight to 100% by weight, preferably 2% by weight to 80% by weight, based on the silica fine particles. If the addition amount is less than 1% by weight, the ER effect is small, and if it exceeds 100% by weight, an electric current easily flows, which is not preferable.
【0031】本発明における電気絶縁性流体としては、
鉱油、合成潤滑油があり、具体的にはパラフィン系鉱
油、ナフテン系鉱油、またポリ- α- オレフィン、ポリ
アルキレングリコール、エステル油、ジエステル、ポリ
オールエステル、燐酸エステル、弗素油、アルキルベン
ゼン、アルキルジフェニルエーテル、アルキルビフェニ
ル、アルキルナフタレン、ポリフェニルエーテル、合成
炭化水素油があげられ、好ましくは、鉱油、アルキルベ
ンゼン、ジエステルやポリオールエステル等のエステル
油、ポリ−α−オレフィン等が挙げられる。また、電気
絶縁性流体の粘度範囲は40℃において、1cSt〜3
00cStとすることができるが、本発明のシリカ微粒
子を使用する時には、粘度が1cSt〜20cStと低
い場合において特に優れた分散性を示すものである。As the electrically insulating fluid in the present invention,
There are mineral oils and synthetic lubricating oils, specifically, paraffinic mineral oils, naphthenic mineral oils, poly-α-olefins, polyalkylene glycols, ester oils, diesters, polyol esters, phosphate esters, fluorine oils, alkylbenzenes, alkyldiphenyl ethers, Examples thereof include alkyl biphenyls, alkyl naphthalenes, polyphenyl ethers, synthetic hydrocarbon oils, preferably mineral oils, alkylbenzenes, ester oils such as diesters and polyol esters, and poly-α-olefins. The viscosity range of the electrically insulating fluid is 1 cSt to 3 at 40 ° C.
Although it can be set to 00 cSt, when the silica fine particles of the present invention are used, particularly excellent dispersibility is exhibited when the viscosity is as low as 1 cSt to 20 cSt.
【0032】また、本発明の電気粘性流体には、必要に
応じて、酸、塩、又は塩基成分を添加してもよい。この
ような酸成分としては硫酸、塩酸、硝酸、過塩素酸、ク
ロム酸、リン酸、ホウ酸等の無機酸、或は酢酸、ギ酸、
プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、シュウ酸、マ
ロン酸等の有機酸が使用される。塩としては、金属又は
塩基性基(NH4 + 、N2 H5 + 等)と酸基からなる化
合物であり、これらはいずれでも使用することができ
る。中でも多価アルコール、多価アルコール部分誘導体
の系に溶解して解離するもの、例えばアルカリ金属、ア
ルカリ土類金属のハロゲン化物などの典型的なイオン結
晶を形成するもの、あるいは有機酸のアルカリ金属塩な
どが好ましい。この種の塩として、LiCl、NaC
l、KCl、MgCl2 、CaCl2 、BaCl2 、L
iBr、NaBr、KBr、MgBr 2 、LiI、Na
I、KI、AgNO3 、Ca( NO3 )2、NaNO2 、
NH4NO3 、K2 SO4 、Na2 SO4 、NaHSO
4 、(NH4 )2 SO4 あるいはギ酸、酢酸、シュウ
酸、コハク酸などのアルカリ酸金属塩がある。塩基とし
てはアルカリ金属或いはアルカリ土類金属の水酸化物、
アルカリ金属の炭酸塩、アミン類などであり、多価アル
コール、多価アルコール部分誘導体に溶解して解離する
ものが好ましい。この種の塩基として、NaOH、KO
H、Ca(OH)2、Na2 CO3 、NaHCO3 、K
3 PO4 、Na3 PO4 、アニリン、アルキルアミン、
エタノールアミンなどがある。尚、前記した塩と塩基を
併用することもできる。Further, the electrorheological fluid of the present invention is required to
Depending on the acid, salt or base components may be added. this
Such acid components include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, perchloric acid,
Inorganic acids such as romic acid, phosphoric acid, boric acid, or acetic acid, formic acid,
Propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, oxalic acid, mac
Organic acids such as rhoic acid are used. As salt, metal or
Basic group (NHFour +, N2HFive +Etc.) and an acid group
And they can be used in any
It Among them, polyhydric alcohols and polyhydric alcohol partial derivatives
What dissolves in the system and dissociates, for example, alkali metals,
Typical ionic formations such as halides of Lucari earth metals
Crystals, or alkali metal salts of organic acids.
Which is preferable. LiCl, NaC as this kind of salt
l, KCl, MgCl2, CaCl2, BaCl2, L
iBr, NaBr, KBr, MgBr 2, LiI, Na
I, KI, AgNO3, Ca (NO3)2, NaNO2,
NHFourNO3, K2SOFour, Na2SOFour, NaHSO
Four, (NHFour)2SOFourOr formic acid, acetic acid, shu
There are metal salts of alkali acids such as acid and succinic acid. As a base
Is an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide,
Alkali metal carbonates, amines, etc.
Dissolves in Cole or polyhydric alcohol derivative
Those are preferable. As this kind of base, NaOH, KO
H, Ca (OH)2, Na2CO3, NaHCO3, K
3POFour, Na3POFour, Aniline, alkylamine,
For example, ethanolamine. In addition, the above-mentioned salt and base
It can also be used together.
【0033】酸、塩、塩基類は、分極効果を増大させる
ことができるものであるが、多価アルコール及び/又は
多価アルコール部分誘導体と組合せ使用することによ
り、より分極効果を増大させることができるものであ
り、電気粘性流体全体で0重量%〜5重量%の割合で使
用するとよい。5重量%を越えると通電しやすくなり、
消費電力が増大するので好ましくない。Acids, salts and bases can increase the polarization effect, but by using in combination with polyhydric alcohol and / or polyhydric alcohol partial derivative, the polarization effect can be further enhanced. It is possible, and it is advisable to use the electrorheological fluid in a proportion of 0% to 5% by weight. If it exceeds 5% by weight, it becomes easier to energize,
This is not preferable because it increases power consumption.
【0034】本発明の電気粘性流体においては、必要に
応じて無灰分散剤を添加してもよい。無灰分散剤を添加
すると、電気粘性流体の基底粘度を低下させることがで
き、電気粘性流体を用いる機械システムの応用範囲を広
げることができる。無灰分散剤としては、例えばスルホ
ネート類、フェネート類、ホスホネート類、コハク酸イ
ミド類、アミン類、非イオン系分散剤等が使用され、具
体的にはマグネシウムスルホネート、カルシウムスルホ
ネート、カルシウムホスホネート、ポリブテニルコハク
酸イミド、ソルビタンモノオレート、ソルビタンセスキ
オレート等が挙げられる。中でもポリブテニルコハク酸
イミドが好ましい。これらは通常、電気粘性流体全体で
0重量%〜20重量%の割合で使用される。If desired, an ashless dispersant may be added to the electrorheological fluid of the present invention. When the ashless dispersant is added, the base viscosity of the electrorheological fluid can be lowered, and the application range of the mechanical system using the electrorheological fluid can be expanded. As the ashless dispersant, for example, sulfonates, phenates, phosphonates, succinimides, amines, nonionic dispersants and the like are used, and specifically, magnesium sulfonate, calcium sulfonate, calcium phosphonate, polybutenyl. Examples thereof include succinimide, sorbitan monooleate and sorbitan sesquioleate. Among them, polybutenyl succinimide is preferable. These are usually used in a proportion of 0% by weight to 20% by weight in the entire electrorheological fluid.
【0035】また、本発明の電気粘性流体には、必要に
応じて界面活性剤を添加するとよい。界面活性剤として
は、非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤、両性界面活性剤を使用することができ
る。If desired, a surfactant may be added to the electrorheological fluid of the present invention. As the surfactant, a nonionic surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant and an amphoteric surfactant can be used.
【0036】非イオン界面活性剤としては、ポリオキシ
エチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキ
ルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミ
ド、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレングリコ
ール、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレングリ
コールエチレンジアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸エ
ステル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレング
リコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタ
ン脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステ
ル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、グリセリン
脂肪酸エステル、ペンタエリトリット脂肪酸エステル、
ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、脂
肪酸エタノールアミド等が挙げられる。Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene alkylamide, polyoxyethylene-polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene-polyoxypropylene glycol ethylenediamine, and polyoxyethylene-polyoxypropylene glycol. Oxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene-polyoxypropylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, ethylene glycol fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, pentaerythritol fatty acid ester,
Examples thereof include sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, and fatty acid ethanolamide.
【0037】また、アニオン界面活性剤としては、脂肪
酸アルカリ塩、アルコール硫酸エステル塩、ポリオキシ
エチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、脂
肪酸多価アルコール硫酸エステル塩、硫酸化油、脂肪酸
アニリド硫酸エステル塩、石油スルホン酸塩、アルキル
ナフタリンスルホン酸塩、ジナフチルメタンスルホン酸
塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩等が
挙げられる。As the anionic surfactant, fatty acid alkali salt, alcohol sulfate ester salt, polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester salt, polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfate ester salt, fatty acid polyhydric alcohol sulfate ester salt, sulfated Examples thereof include oils, fatty acid anilide sulfate ester salts, petroleum sulfonates, alkylnaphthalene sulfonates, dinaphthylmethane sulfonates, alkyldiphenyl ether disulfonates, and polyoxyethylene alkyl ether phosphate ester salts.
【0038】更に、カチオン界面活性剤としては、弱カ
チオン性のカチオン界面活性剤として、例えばアルキル
アミン及びそのポリオキシアルキレン付加物として、例
えばオクチルアミン、ジブチルアミン、トリメチルアミ
ン、オレイルアミン、ステアリルアミン及びそのエチレ
ンオキシド5〜15モル付加物、プロピレンオキシド5
〜15モル付加物等が挙げられる。また、弱カチオン性
のカチオン界面活性剤として、高級アルキル基置換され
ていてもよいアルキレンジアミン、ジアルキレントリア
ミン等のポリアミン類のポリオキシアルキレン付加物と
して、例えばエチレンジアミン、ジエチレントリアミン
等のエチレンオキシド0〜100モル付加物又はエチレ
ンオキシド0〜100モルとプロピレンオキシド0〜1
00モルとのブロック又はランダム付加物、オレイルプ
ロピレンジアミン、ステアリルプロピレンジアミンのエ
チレンオキシド0〜100モル付加物が挙げられる。更
に、弱カチオン性のカチオン界面活性剤として、高級脂
肪酸アミド等のポリオキシアルキレン付加物として、例
えばオレイン酸アミド、ステアリン酸アミドのエチレン
オキシド5〜15モル付加物、プロピレンオキシド5〜
15モル付加物等等が挙げられる。カチオン性の強いカ
チオン界面活性剤としては、デカノイルクロリド、アル
キルアンモニウム塩、アルキルベンジルアンモニウム
塩、アルキルアミン塩等があり、具体的には塩化セチル
トリメチルアンモニウム、塩化ステアリルトリメチルア
ンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、塩
化ジステアリルジメチルアンモニウム、塩化ステアリル
ジメルベンジルアンモニウム、ステアリン酸ジエチルア
ミノエチルアミド、ココナットアミンアセテート、ステ
アリルアミンアセテート、ココナットアミン塩酸塩、ス
テアリルアミン塩酸塩等が挙げられる。カチオン性の強
いカチオン界面活性剤の場合には電気粘性流体の使用温
度が100℃近くの高温となると導電性が高くなるの
で、上記の界面活性剤の中でも、特に弱カチオン性界面
活性剤を使用するのが好ましく、低温域から高温域まで
の広い温度範囲での作動において低導電性を維持するこ
とができる。Further, as the cationic surfactant, a weak cationic cationic surfactant, for example, alkylamine and its polyoxyalkylene adduct, for example, octylamine, dibutylamine, trimethylamine, oleylamine, stearylamine and its ethylene oxide are used. 5 to 15 mol adduct, propylene oxide 5
˜15 mol addition product and the like. Further, as a weakly cationic cationic surfactant, a polyoxyalkylene adduct of polyamines such as alkylenediamine and dialkylenetriamine which may be substituted with a higher alkyl group, for example, ethylenediamine, ethylene oxide such as diethylenetriamine 0 to 100 mol Additive or ethylene oxide 0 to 100 mol and propylene oxide 0-1
Block or random adducts with 00 moles, oleyl propylene diamine, and ethylene oxide 0-100 mole adducts of stearyl propylene diamine are mentioned. Further, as weakly cationic cationic surfactants, polyoxyalkylene adducts such as higher fatty acid amides, for example, oleic acid amide, stearic acid amide with ethylene oxide 5 to 15 mol adduct, propylene oxide 5 to
15 mol addition products and the like can be mentioned. Examples of the strong cationic cationic surfactant include decanoyl chloride, alkylammonium salt, alkylbenzylammonium salt, and alkylamine salt. Specifically, cetyltrimethylammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, behenyltrimethylammonium chloride, Examples thereof include distearyldimethylammonium chloride, stearyldimerbenzylammonium chloride, stearic acid diethylaminoethylamide, coconut amine acetate, stearyl amine acetate, coconut amine hydrochloride and stearyl amine hydrochloride. In the case of a cationic surfactant having a strong cationic property, the conductivity increases when the use temperature of the electrorheological fluid reaches a high temperature of about 100 ° C. Therefore, among the above surfactants, a weak cationic surfactant is used. Is preferable, and low conductivity can be maintained during operation in a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range.
【0039】界面活性剤の含有量は、電気粘性流体中、
0重量%〜10重量%、好ましくは0.1重量%〜5重
量%の割合で使用するとよく、10重量%を越えると導
電性が高くなるので好ましくない。The content of the surfactant in the electrorheological fluid is
It is preferable to use it in a proportion of 0% by weight to 10% by weight, preferably 0.1% by weight to 5% by weight, and if it exceeds 10% by weight, the conductivity becomes high, which is not preferable.
【0040】また、本発明の電気粘性流体には、必要に
応じて他の添加剤として酸化防止剤、腐食防止剤、摩耗
防止剤、極圧剤、消泡剤等を添加される。Further, if necessary, an antioxidant, a corrosion inhibitor, an antiwear agent, an extreme pressure agent, an antifoaming agent, etc. are added to the electrorheological fluid of the present invention.
【0041】酸化防止剤は、電気絶縁性液体の酸化防止
と共に、分極促進剤である多価アルコール、多価アルコ
ール部分誘導体等の酸化を防止することを目的とするも
のである。酸化防止剤としては、分極促進剤、分散質等
に不活性なものを使用するとよく、慣用されるフェノー
ル系、アミン系酸化防止剤を使用することができ、具体
的にはフェノール系としては2・6−ジ−t−ブチルパ
ラクレゾール、4・4’−メチレンビス(2・6−ジ−
t−ブチルフェノール)、2・6−ジ−t−ブチルフェ
ノール等、またアミン系としてはジオクチルジフェニル
アミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキルジフ
ェニルアミン、N−ニトロソジフェニルアミン等を使用
することができ、電気粘性流体全体に対して0重量%〜
10重量%、好ましくは0.1重量%〜2.0重量%使
用することができる。10重量%を越えると色相悪化、
濁りの発生、スラッジの発生、粘調性の増大等の問題が
ある。The antioxidant is intended to prevent the oxidation of the polyhydric alcohol and the partial derivative of the polyhydric alcohol, which are polarization promoting agents, as well as the oxidation of the electrically insulating liquid. As the antioxidant, it is preferable to use one that is inactive to the polarization promoter and the dispersoid, and a commonly used phenol-based or amine-based antioxidant can be used. -6-di-t-butylparacresol, 4,4'-methylenebis (2.6-di-
t-butylphenol), 2,6-di-t-butylphenol, etc., and dioctyldiphenylamine, phenyl-α-naphthylamine, alkyldiphenylamine, N-nitrosodiphenylamine, etc. can be used as the amine type, and the whole electrorheological fluid can be used. 0% by weight to
10% by weight, preferably 0.1% to 2.0% by weight can be used. If it exceeds 10% by weight, the hue deteriorates,
There are problems such as generation of turbidity, generation of sludge, and increase in viscosity.
【0042】また、腐食防止剤を添加してもよいが、分
極促進剤、分散質等に不活性なものを使用するとよく、
具体的には窒素化合物ではベンゾトリアゾールおよびそ
の誘導体、イミダゾリン、ピリミジン誘導体等、イオウ
及び窒素を含む化合物では、1.3.4-チアジアゾールポリ
スルフィド、1.3.4-チアジアゾリル-2.5- ビスジアルキ
ルジチオカルバメート、2-( アルキルジチオ) ベンゾイ
ミダゾール等、その他、β-(o−カルボキシベンジルチ
オ)プロピオンニトリルまたはプロピオン酸等を使用す
ることができ、電気粘性流体全体に対して0重量%〜1
0重量%、好ましくは0.01重量%〜1.0重量%使
用するとよい。10重量%を越えると色相悪化、濁りの
発生、スラッジの発生、粘調性の増大等の問題がある。Although a corrosion inhibitor may be added, it is preferable to use one which is inert to the polarization accelerator, dispersoid, etc.
Specifically, for nitrogen compounds, benzotriazole and its derivatives, imidazoline, pyrimidine derivatives, etc., for compounds containing sulfur and nitrogen, 1.3.4-thiadiazole polysulfide, 1.3.4-thiadiazolyl-2.5-bisdialkyldithiocarbamate, 2- ( Alkyldithio) benzimidazole, etc., and β- (o-carboxybenzylthio) propionnitrile, propionic acid, etc. can be used.
It is recommended to use 0% by weight, preferably 0.01% by weight to 1.0% by weight. If it exceeds 10% by weight, there are problems such as deterioration of hue, generation of turbidity, generation of sludge, and increase in viscosity.
【0043】[0043]
【作用及び発明の効果】多価アルコールを分極促進剤と
し、非水系とすると、電気粘性効果の耐久性に優れるも
のとできるものであるが、本発明の電気粘性流体は、こ
の系において、表面を炭素数8以上のアルキル基を主鎖
として有する1価アルコールでエステル化処理されたシ
リカ微粒子を分散質とすることにより、より分散性に優
れ、且つ熱硬化のない電気粘性流体となしえることを見
出したものである。When a polyhydric alcohol is used as a polarization accelerator and a non-aqueous system is used, the electrorheological effect can be excellent in durability. By using silica fine particles esterified with a monohydric alcohol having an alkyl group of 8 or more carbon atoms as the main chain as a dispersoid, an electrorheological fluid having more excellent dispersibility and no thermosetting can be obtained. Is found.
【0044】その詳細な理由は不明であるが、シリカ粒
子を臨界粒径程度に微細化することにより分散性に優れ
るものとでき、また、その表面のシラノール基を適当な
分子長を有する炭化水素基によりエステル化しているの
で、粒子間の十分な引力により高い電気粘性効果が得ら
れるものと考えられる。また、加熱条件下でもその結合
が分解することがなく、これにより粒子間の凝集を防止
することができるものと考えられる。Although the detailed reason for this is not clear, it is possible to make the silica particles excellent in dispersibility by refining the silica particles to a critical particle size, and to make the silanol groups on the surface thereof a hydrocarbon having an appropriate molecular length. Since it is esterified by a group, it is considered that a high electrorheological effect can be obtained by a sufficient attractive force between particles. In addition, it is considered that the bonds do not decompose even under heating conditions, and as a result, aggregation between particles can be prevented.
【0045】以下、本発明を実施例に基づいて説明す
る。The present invention will be described below based on examples.
【0046】[0046]
【実施例1】トルエン200g中にシリカ粒子(富士シ
リシア化学(株)製「サイシリア310」、平均粒径
1.4μm)60gを混合し、これをボールミル(ジル
コニア製ビーズ使用、250rpm)で6時間処理し、
シリカ粒子を平均粒径0.1μmとした。これに、オレ
イルアルコール(C18H35OH)200gを添加し、1
11℃、6時間加熱還流しつつ反応させ、共沸的に水を
除去し、エステル化反応を行った。Example 1 To 200 g of toluene, 60 g of silica particles (“Sycilia 310” manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd., average particle size 1.4 μm) was mixed, and this was mixed with a ball mill (using beads made of zirconia, 250 rpm) for 6 hours. Process and
The silica particles had an average particle size of 0.1 μm. To this, 200 g of oleyl alcohol (C 18 H 35 OH) was added, and 1
The reaction was carried out at 11 ° C for 6 hours while heating under reflux, water was azeotropically removed, and an esterification reaction was carried out.
【0047】得られた反応物を四塩化炭素で洗浄し、超
遠心分離器(18,000rpm×60min)を使用
して粒子を分離した。この洗浄操作と分離操作は未反応
アルコールが除去されるまで繰り返された。ロータリー
エバポレーターで四塩化炭素を除去し、オレイルエステ
ル化されたシリカ粒子37gを得た。The obtained reaction product was washed with carbon tetrachloride, and particles were separated using an ultracentrifuge (18,000 rpm × 60 min). This washing operation and separation operation were repeated until the unreacted alcohol was removed. Carbon tetrachloride was removed with a rotary evaporator to obtain 37 g of oleyl esterified silica particles.
【0048】得られた粒子の表面積は194m2 /g
(BET法)、及び元素分析値(炭素):14%である
ことから、シリカ表面のエステル化されたシラノール基
の結合基数は、3.0個/nm2 であることがわかっ
た。The surface area of the particles obtained is 194 m 2 / g.
(BET method) and elemental analysis value (carbon): 14%, so that it was found that the number of bonding groups of the esterified silanol groups on the silica surface was 3.0 / nm 2 .
【0049】得られたシリカ粒子を使用し、下記の組成
の電気粘性流体を調製した。Using the silica particles thus obtained, an electrorheological fluid having the following composition was prepared.
【0050】(電気粘性流体の組成) ・エステル化シリカ微粒子 ・・・・・ 15重量% ・トリエチレングリコール ・・・・・ 3重量% ・アルキルベンゼン(40℃、4.3cSt) ・・・・ 82重量% 得られた電気粘性流体について、室温(25℃)〜10
0℃の温度範囲で、交流50Hz、2KV/mmの印加
電場での電流値を測定したところ、0.1mA〜0.3
mAであり、極めて低いものであった。(Composition of electrorheological fluid) ・ Esterified silica fine particles ・ ・ ・ 15% by weight ・ Triethylene glycol ・ ・ ・ 3% by weight ・ Alkylbenzene (40 ° C., 4.3 cSt) ・ ・ ・ 82 % By Weight About the obtained electrorheological fluid, room temperature (25 ° C) to 10
When a current value was measured in an applied electric field of AC 50 Hz and 2 KV / mm in a temperature range of 0 ° C., it was 0.1 mA to 0.3 mA.
mA, which was extremely low.
【0051】[0051]
【実施例2】トルエン200g中にシリカ粒子(富士シ
リシア化学(株)製「サイシリア440」、平均粒径
3.5μm)60g及びオレイルアルコール(C18H35
OH)200gを混合し、111℃、6時間加熱還流し
つつ反応させ、共沸的に水を除去し、エステル化反応を
行った。Example 2 60 g of silica particles (“Sycilia 440” manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd., average particle size 3.5 μm) and oleyl alcohol (C 18 H 35 ) in 200 g of toluene.
200 g of OH) was mixed and reacted with heating under reflux at 111 ° C. for 6 hours to azeotropically remove water to carry out an esterification reaction.
【0052】得られた反応物を四塩化炭素で洗浄し、超
遠心分離器(18,000rpm×60min)を使用
して粒子を分離した。この洗浄操作と分離操作は未反応
アルコールが除去されるまで繰り返された。ロータリー
エバポレーターで四塩化炭素を除去し、オレイルエステ
ル化されたシリカ粒子48gを得た。The obtained reaction product was washed with carbon tetrachloride, and the particles were separated using an ultracentrifuge (18,000 rpm × 60 min). This washing operation and separation operation were repeated until the unreacted alcohol was removed. Carbon tetrachloride was removed by a rotary evaporator to obtain 48 g of oleyl esterified silica particles.
【0053】得られた粒子の表面積は216m2 /g
(BET法)、及び元素分析値(炭素):16%である
ことから、シリカ表面のエステル化されたシラノール基
の結合基数は、3.1個/nm2 であることがわかっ
た。The surface area of the particles obtained is 216 m 2 / g.
(BET method) and elemental analysis value (carbon): 16%, and thus it was found that the number of bond groups of the silanol groups esterified on the silica surface was 3.1 / nm 2 .
【0054】得られたシリカ粒子を使用して、実施例1
同様に電気粘性流体を調製した。Using the silica particles obtained, Example 1
Similarly, an electrorheological fluid was prepared.
【0055】[0055]
【比較例1】トルエン200g中にシリカ粒子(富士シ
リシア化学(株)製「サイシリア450」、平均粒径
5.2μm)60g及びオレイルアルコール(C18H35
OH)200gを混合し、111℃、6時間加熱還流し
つつ反応させ、共沸的に水を除去し、エステル化反応を
行った。Comparative Example 1 In 200 g of toluene, 60 g of silica particles (“Cycilia 450” manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd., average particle size 5.2 μm) and oleyl alcohol (C 18 H 35
200 g of OH) was mixed and reacted with heating under reflux at 111 ° C. for 6 hours to azeotropically remove water to carry out an esterification reaction.
【0056】得られた反応物を四塩化炭素で洗浄し、超
遠心分離器(18,000rpm×60min)を使用
して粒子を分離した。この洗浄操作と分離操作は未反応
アルコールが除去されるまで繰り返された。ロータリー
エバポレーターで四塩化炭素を除去し、オレイルエステ
ル化されたシリカ粒子48gを得た。The obtained reaction product was washed with carbon tetrachloride, and particles were separated using an ultracentrifuge (18,000 rpm × 60 min). This washing operation and separation operation were repeated until the unreacted alcohol was removed. Carbon tetrachloride was removed by a rotary evaporator to obtain 48 g of oleyl esterified silica particles.
【0057】得られた粒子の表面積は203m2 /g
(BET法)、及び元素分析値(炭素):15%である
ことから、シリカ表面のエステル化されたシラノール基
の結合基数は、3.1個/nm2 であることがわかっ
た。The surface area of the obtained particles is 203 m 2 / g
(BET method) and elemental analysis value (carbon): 15%, it was found that the number of bonding groups of silanol groups esterified on the silica surface was 3.1 / nm 2 .
【0058】得られたシリカ粒子を使用して、実施例1
同様に電気粘性流体を調製した。Using the resulting silica particles, Example 1
Similarly, an electrorheological fluid was prepared.
【0059】上記の実施例1、実施例2、比較例1で調
製したそれぞれの電気粘性流体について、シリカ粒子の
粒径が分散性に与える影響について、下記の評価方法に
より測定した結果を図1に示す。For the electrorheological fluids prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 above, the effect of the particle size of the silica particles on the dispersibility was measured by the following evaluation method. Shown in.
【0060】(1)分散性:電気粘性流体をメスシリン
ダー中に入れ、室温で静置し、粒子が沈降し、上部にで
きる油のみの層の全体に対する割合(%)を二層分離量
とし、静置日数との関係を求めた。(1) Dispersibility: The electrorheological fluid was placed in a graduated cylinder, allowed to stand at room temperature, particles settled, and the ratio (%) of the oil-only layer formed in the upper part to the total amount of two-layer separation , And the relationship with the number of stationary days was calculated.
【0061】図1からわかるように、粒径が4μmを越
えるシリカ微粒子を使用すると、二層分離速度が早く、
使用に適さないものであることがわかる。As can be seen from FIG. 1, when silica fine particles having a particle size of more than 4 μm are used, the two-layer separation speed is high,
It turns out that it is not suitable for use.
【0062】[0062]
【実施例3】実施例1におけるオレイルアルコールに代
えて1−オクタノール(C8 H17OH)、1−テトラコ
サノール(C24H49OH)、1−ドトリアコンタノール
(C32H65OH)、1−ヘキサトリアコンタノール(C
36H73OH)をそれぞれ同量使用し、同様にして、粒子
表面のエステル化されたシラノール基の結合基数が2.
7〜3.3個/nm2 のシリカ粒子をそれぞれ得た。Example 3 Instead of oleyl alcohol in Example 1, 1-octanol (C 8 H 17 OH), 1-tetracosanol (C 24 H 49 OH), 1-dotriacontanol (C 32 H 65 OH). ), 1-hexatriacontanol (C
36 H 73 OH) in the same amount, and the number of esterified silanol groups on the particle surface is 2.
Silica particles of 7 to 3.3 particles / nm 2 were obtained, respectively.
【0063】得られたシリカ粒子を使用して、実施例1
同様に電気粘性流体を調製した。Using the silica particles obtained, Example 1
Similarly, an electrorheological fluid was prepared.
【0064】各電気粘性流体を使用して、アルコールに
おけるアルキル基の主鎖長がシリカ微粒子の分散性と電
気粘性効果(増粘倍率)に与える影響について、それぞ
れ評価した。Using each electrorheological fluid, the influence of the main chain length of the alkyl group in the alcohol on the dispersibility of the silica fine particles and the electrorheological effect (thickening ratio) was evaluated.
【0065】評価方法は次の通りである。 (1)分散性:電気粘性流体をメスシリンダー中に入
れ、室温で30日間、静置しておいた時、粒子が沈降
し、上部に油のみの層ができることがある。静置した時
にできる上部の油のみの層の全体に対する割合(%)を
二層分離量とした。The evaluation method is as follows. (1) Dispersibility: When an electrorheological fluid is placed in a graduated cylinder and allowed to stand at room temperature for 30 days, particles may settle and an oil-only layer may be formed on the upper part. The ratio (%) of the upper oil-only layer formed when left to stand was defined as the amount of two-layer separation.
【0066】(2)増粘倍率:電気粘性流体を二重円筒
型回転粘度計に充填し、40℃で内外円筒間に交流電場
(50Hz、2Kv/mm、を印加し、同一剪断速度
(600sec-1)における増粘倍率を測定した。(2) Thickening factor: An electrorheological fluid was filled in a double cylinder type rotational viscometer, and an alternating electric field (50 Hz, 2 Kv / mm) was applied between the inner and outer cylinders at 40 ° C., and the same shear rate (600 sec). -1 ) was measured.
【0067】分散性についての測定結果について図2に
示し、増粘倍率についての測定結果を図3に示す。FIG. 2 shows the measurement results of the dispersibility, and FIG. 3 shows the measurement results of the thickening ratio.
【0068】図2に示すように、エステル化に1−オク
タノール(炭素数8)を使用した場合だけ二層分離し
た。しかしながら、層分離した下部層は、僅かな振動で
容易に再分散するものであった。As shown in FIG. 2, two layers were separated only when 1-octanol (having 8 carbon atoms) was used for esterification. However, the separated lower layer was easily redispersed by slight vibration.
【0069】また、図3に示すように、炭素数8〜炭素
数36のアルキル基を有するアルコールをエステル化に
使用することにより、増粘効果が得られることがわか
る。即ち、図2、図3から、炭素数が大きくなると、図
2に示すように分散安定性には優れるものの、図3に示
すように増粘効果は低くなることがわかる。Further, as shown in FIG. 3, it can be seen that a thickening effect can be obtained by using an alcohol having an alkyl group having 8 to 36 carbon atoms for esterification. That is, it can be seen from FIGS. 2 and 3 that as the carbon number increases, the dispersion stability is excellent as shown in FIG. 2, but the thickening effect is reduced as shown in FIG.
【0070】また、炭素数が8より少ないアルキル基を
有するアルコールをエステル化に使用したところ、二層
分離速度が早く、このため、増粘効果は安定せず、評価
できないものであった。Further, when an alcohol having an alkyl group having less than 8 carbon atoms was used for esterification, the two-layer separation rate was high, and therefore the thickening effect was not stable and could not be evaluated.
【0071】[0071]
【実施例4】実施例1におけるシリカ微粒子の製造に際
して、反応条件を変更して、シリカ表面のエステル化さ
れたシラノール基の結合基数が、2.0個/nm2 のも
のを得た。Example 4 In the production of the silica fine particles in Example 1, the reaction conditions were changed so that the number of esterified silanol groups bonded to the silica surface was 2.0 / nm 2 .
【0072】得られたシリカ粒子を使用して、実施例1
同様に電気粘性流体を調製した。Using the silica particles obtained, Example 1
Similarly, an electrorheological fluid was prepared.
【0073】[0073]
【実施例5】実施例1におけるシリカ微粒子の製造に際
して、反応条件を変更して、シリカ表面のエステル化さ
れたシラノール基の結合基数が、5.5個/nm2 のも
のを得た。Example 5 In the production of the silica fine particles in Example 1, the reaction conditions were changed to obtain a silica surface having an esterified silanol group having a number of bonding groups of 5.5 / nm 2 .
【0074】得られたシリカ粒子を使用して、実施例1
同様に電気粘性流体を調製した。Using the resulting silica particles, Example 1
Similarly, an electrorheological fluid was prepared.
【0075】[0075]
【比較例2】実施例1におけるシリカ微粒子の製造に際
して、反応条件を変更して、シリカ表面のエステル化さ
れたシラノール基の結合基数が、1.5個/nm2 のも
のを得た。Comparative Example 2 In the production of the silica fine particles in Example 1, the reaction conditions were changed to obtain the number of esterified silanol groups bonded on the silica surface being 1.5 / nm 2 .
【0076】得られたシリカ粒子を使用して、実施例1
同様に電気粘性流体を調製した。Using the silica particles obtained, Example 1
Similarly, an electrorheological fluid was prepared.
【0077】[0077]
【比較例3】実施例1におけるシリカ微粒子の製造に際
して、反応条件を変更して、シリカ表面のエステル化さ
れたシラノール基の結合基数が、8.0個/nm2 のも
のを得た。[Comparative Example 3] In the production of the silica fine particles in Example 1, the reaction conditions were changed to obtain a silica surface having a number of esterified silanol groups bonded to 8.0 per nm 2 .
【0078】得られたシリカ粒子を使用して、実施例1
同様に電気粘性流体を調製した。Using the resulting silica particles, Example 1
Similarly, an electrorheological fluid was prepared.
【0079】実施例4、5、比較例2、3でそれぞれ得
られた電気粘性流体について、その分散性を比較例1の
項で記載した分散性の評価方法により、また増粘倍率を
実施例3で記載した増粘倍率の評価方法により評価し
た。分散性についての測定結果を図4に、増粘倍率の測
定結果を下記表1に示す。With respect to the electrorheological fluids obtained in Examples 4 and 5 and Comparative Examples 2 and 3, the dispersibility was evaluated by the dispersibility evaluation method described in the section of Comparative Example 1, and the thickening ratio was determined in Examples. It was evaluated by the evaluation method of the thickening ratio described in 3. The results of measurement of dispersibility are shown in FIG. 4, and the results of measurement of thickening ratio are shown in Table 1 below.
【0080】図4からわかるように、シリカ表面のエス
テル化されたシラノール基の結合基数が少ないと静置安
定性が悪く、二層分離することがわかる。As can be seen from FIG. 4, when the number of esterified silanol groups on the silica surface is small, the stationary stability is poor and two layers are separated.
【0081】[0081]
【表1】 [Table 1]
【0082】表1からわかるように、シリカ表面のエス
テル化されたシラノール基の結合基数が多いと、増粘倍
率が低く、電気粘性効果が見られないことがわかる。な
お、実施例5、比較例3の電気粘性流体における分散性
については両者共、二層分離しないものであった。As can be seen from Table 1, when the number of esterified silanol groups bonded to the surface of silica is large, the thickening factor is low and the electrorheological effect is not observed. The dispersibility of the electrorheological fluids of Example 5 and Comparative Example 3 were such that they did not separate into two layers.
【0083】[0083]
【比較例4】実施例1におけるシリカ微粒子の調製にお
いて、オレイルアルコール(C18H35OH)を1,2−
オクタデカンジオール(HOC18H36OH)に代え、2
13g使用した以外は、実施例1と同様にしてエステル
化反応を行い、エステル化されたシリカ微粒子42gを
得た。Comparative Example 4 In the preparation of silica fine particles in Example 1, oleyl alcohol (C 18 H 35 OH) was added to 1,2-
2 in place of octadecanediol (HOC 18 H 36 OH)
An esterification reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that 13 g was used to obtain 42 g of esterified silica fine particles.
【0084】得られた粒子の表面積は186m2 /g
(BET法)、及び元素分析値(炭素):11%である
ことから、シリカ表面のエステル化されたシラノール基
の結合基数は、2.5個/nm2 であることがわかっ
た。The surface area of the obtained particles was 186 m 2 / g.
(BET method) and elemental analysis value (carbon): 11%, it was found that the number of bond groups of silanol groups esterified on the silica surface was 2.5 / nm 2 .
【0085】得られたシリカ粒子を使用して、実施例1
同様に電気粘性流体を調製し、その静置安定性を比較例
1の項で記載した分散性の評価方法により評価した。Using the resulting silica particles, Example 1
Similarly, an electrorheological fluid was prepared, and its static stability was evaluated by the dispersibility evaluation method described in the section of Comparative Example 1.
【0086】その測定結果を図5に示す。The measurement results are shown in FIG.
【0087】図5から、シリカ微粒子のエステル化に多
価アルコールを使用した場合、再分散の困難な沈殿が発
生することがわかる。From FIG. 5, it is understood that when polyhydric alcohol is used for esterification of silica fine particles, precipitation which is difficult to redisperse occurs.
【0088】[0088]
【比較例5】実施例1におけるエステル化されたシリカ
微粒子を使用し、下記の組成の電気粘性流体を調製し
た。Comparative Example 5 Using the esterified silica fine particles in Example 1, an electrorheological fluid having the following composition was prepared.
【0089】(電気粘性流体の組成) ・エステル化シリカ微粒子 ・・・・・ 15重量% ・水 ・・・・・ 0.4重量% ・アルキルベンゼン(40℃、4.3cSt) ・・・・ 84.6重量% 調製した電気粘性流体と実施例1で作製した電気粘性流
体について、下記の条件で増粘倍率を測定すると共に、
その経時変化を測定した。その測定結果を図6に示す。(Composition of electrorheological fluid) ・ Esterified silica fine particles ・ ・ ・ 15% by weight ・ Water ・ ・ ・ 0.4% by weight ・ Alkylbenzene (40 ° C., 4.3 cSt) ・ ・ ・ 84 About 6 wt% of the prepared electrorheological fluid and the electrorheological fluid prepared in Example 1, the thickening ratio was measured under the following conditions, and
The change with time was measured. The measurement result is shown in FIG.
【0090】増粘倍率:電気粘性流体を二重円筒型回転
粘度計に充填し、100℃で内外円筒間に交流電場(5
0Hz、2Kv/mm、を印加し、同一剪断速度(60
0sec-1)における増粘倍率を測定した。Thickening ratio: An electrorheological fluid was filled in a double cylinder type rotational viscometer, and an alternating electric field (5
0 Hz, 2 Kv / mm is applied, and the same shear rate (60
The thickening ratio at 0 sec -1 ) was measured.
【0091】図6から、分極促進剤として水を使用した
場合、蒸発のため増粘倍率が大きく、高温での使用に適
さないことがわかる。From FIG. 6, it can be seen that when water is used as the polarization promoting agent, the thickening factor is large due to evaporation and is not suitable for use at high temperature.
【0092】[0092]
【比較例6】下記の組成の電気粘性流体、 ・シリカ微粒子(平均粒径1.4μm、未修飾)・・・・ 15重量% ・トリエチレングリコール ・・・・・ 3重量% ・ポリブテニルコハク酸イミド ・・・・・ 20重量% ・アルキルベンゼン(40℃、4.3cSt) ・・・・ 62重量% を調製し、比較例1の項で記載した分散性についての評
価方法により二層分離量を測定したところ、5%であっ
た。また、その下部層は流動性がなく、また粒子が密集
し、容易に再分散しないものであった。[Comparative Example 6] Electro-rheological fluid having the following composition: -Silica fine particles (average particle size 1.4 μm, unmodified)-15% by weight-Triethylene glycol--3% by weight-Polybutenyl Succinimide: 20% by weight Alkylbenzene (40 ° C., 4.3 cSt): 62% by weight was prepared, and two layers were separated by the evaluation method for dispersibility described in the section of Comparative Example 1. When the amount was measured, it was 5%. Further, the lower layer had no fluidity, and the particles were dense and did not easily redisperse.
【0093】また、この電気粘性流体を100℃に加熱
したところ20分で熱硬化したのに対して、実施例1に
おける電気粘性流体は、180分経過しても熱硬化しな
いものであった。When this electrorheological fluid was heated to 100 ° C., it was thermoset in 20 minutes, while the electrorheological fluid in Example 1 was not thermoset even after 180 minutes.
【0094】[0094]
【実施例6】実施例2におけるシリカ粒子を富士シリシ
ア化学(株)製「サイシリア310」、平均粒径1.4
μm)に代えると共に、アルコールとして、1−オクタ
ノール(C8 H17OH)、ラウリルアルコール(C12H
25OH)、オレイルアルコール(C18H35OH)、1−
テトラコサノール(C24H49OH)、1−ドトリアコン
タノール(C32H65OH)、1−ヘキサトリアコンタノ
ール(C36H73OH)をそれぞれ同量使用し、実施例2
と同様にして、粒子表面のエステル化されたシラノール
基の結合基数が2.7〜3.3個/nm2 のシリカ粒子
をそれぞれ得た。[Example 6] The silica particles used in Example 2 were "Sicyria 310" manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd., and the average particle size was 1.4.
μm), and as the alcohol, 1-octanol (C 8 H 17 OH), lauryl alcohol (C 12 H
25 OH), oleyl alcohol (C 18 H 35 OH), 1-
Example 2 using the same amount of tetracosanol (C 24 H 49 OH), 1-dotriacontanol (C 32 H 65 OH), and 1-hexatriacontanol (C 36 H 73 OH), respectively.
In the same manner as described above, silica particles having the number of esterified silanol groups bonded on the particle surface of 2.7 to 3.3 / nm 2 were respectively obtained.
【0095】得られたシリカ粒子を使用して、実施例1
同様に電気粘性流体を調製した後、実施例3同様にして
アルコールにおけるアルキル基の主鎖長がシリカ微粒子
の分散性と電気粘性効果(増粘倍率)に与える影響につ
いて、それぞれ評価した。Using the silica particles obtained, Example 1
Similarly, after preparing an electrorheological fluid, the influence of the main chain length of the alkyl group in the alcohol on the dispersibility of the silica fine particles and the electrorheological effect (thickening ratio) was evaluated in the same manner as in Example 3.
【0096】分散性についての測定結果について図7に
示し、増粘倍率についての測定結果を図8に示す。FIG. 7 shows the measurement results of dispersibility, and FIG. 8 shows the measurement results of thickening ratio.
【0097】図7に示すように、エステル化に1−オク
タノール(炭素数8)、ラウリルアルコール(炭素数1
2)を使用した場合だけ二層分離した。しかしながら、
層分離した下部層は、僅かな振動で容易に再分散するも
のであった。As shown in FIG. 7, 1-octanol (having 8 carbon atoms) and lauryl alcohol (having 1 carbon atoms) were used for esterification.
Two layers were separated only when 2) was used. However,
The separated lower layer was easily redispersed by slight vibration.
【0098】また、図8に示すように、炭素数8〜炭素
数36のアルキル基を有するアルコールをエステル化に
使用することにより、増粘効果が得られることがわか
る。即ち、図7、図8から、炭素数が大きくなると、図
7に示すように分散安定性には優れるものの、図8に示
すように増粘効果は低くなることがわかる。Further, as shown in FIG. 8, it can be seen that a thickening effect can be obtained by using an alcohol having an alkyl group having 8 to 36 carbon atoms for esterification. That is, it can be seen from FIGS. 7 and 8 that as the carbon number increases, the dispersion stability is excellent as shown in FIG. 7, but the thickening effect is reduced as shown in FIG.
【0099】また、炭素数が8より少ないアルキル基を
有するアルコールをエステル化に使用したところ、二層
分離速度が早く、このため、増粘効果は安定せず、評価
できないものであった。When an alcohol having an alkyl group having less than 8 carbon atoms was used for esterification, the two-layer separation speed was high, and therefore the thickening effect was not stable and could not be evaluated.
【図1】 図1は、エステル化されたシリカ微粒子の粒
径と、電気粘性流体における分散安定性との関係を説明
するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a relationship between a particle diameter of esterified silica fine particles and dispersion stability in an electrorheological fluid.
【図2】 図2は、シリカ微粒子表面のエステル化に使
用するアルコールにおけるアルキル基主鎖長と、その電
気粘性流体における二層分離量との関係を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the main chain length of an alkyl group in an alcohol used for esterification of the surface of silica fine particles and the two-layer separation amount in the electrorheological fluid.
【図3】 図3は、シリカ微粒子表面のエステル化に使
用するアルコールにおけるアルキル基主鎖長と、その電
気粘性流体における増粘倍率との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the main chain length of an alkyl group in an alcohol used for esterification of the surface of silica fine particles and the thickening ratio in the electrorheological fluid.
【図4】 図4は、エステル化されたシリカ微粒子にお
けるエステル結合基数と、電気粘性流体における分散安
定性との関係を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the number of ester bond groups in the esterified silica fine particles and the dispersion stability in an electrorheological fluid.
【図5】 図5は、エステル化されたシリカ微粒子にお
けるエステルの種類と、電気粘性流体における分散安定
性との関係を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the type of ester in esterified silica fine particles and the dispersion stability in an electrorheological fluid.
【図6】 図6は、電気粘性流体における分極促進剤の
種類と、電気粘性流体における増粘倍率との関係を説明
するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the type of polarization promoting agent in the electrorheological fluid and the thickening ratio in the electrorheological fluid.
【図7】 図7は、シリカ微粒子表面のエステル化に使
用するアルコールにおけるアルキル基主鎖長と、その電
気粘性流体における二層分離量との関係を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the main chain length of an alkyl group in an alcohol used for esterification of the surface of silica fine particles and the amount of two-layer separation in the electrorheological fluid.
【図8】 図8は、シリカ微粒子表面のエステル化に使
用するアルコールにおけるアルキル基主鎖長と、その電
気粘性流体における増粘倍率との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the main chain length of an alkyl group in an alcohol used for esterification of the surface of silica fine particles and the thickening factor in the electrorheological fluid.
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10M 105:14 107:50) C10N 40:14 (72)発明者 富沢 広隆 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡一丁目3番1 号 東燃株式会社総合研究所内Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location C10M 105: 14 107: 50) C10N 40:14 (72) Inventor Hirotaka Tomizawa Nishitsurugaoka, Nishii, Irima-gun, Saitama Prefecture 3-3-1 Tonen Co., Ltd. Research Institute
Claims (1)
として有する1価アルコールでエステル化されたシリカ
微粒子と多価アルコールを電気絶縁性流体に配合したこ
とを特徴とする電気粘性流体。1. An electrorheological fluid comprising silica fine particles esterified with a monohydric alcohol whose surface has an alkyl group having 8 or more carbon atoms as a main chain and a polyhydric alcohol in an electrically insulating fluid.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23088994A JPH07173481A (en) | 1993-09-28 | 1994-09-27 | Electroviscous fluid |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-240780 | 1993-09-28 | ||
JP24078093 | 1993-09-28 | ||
JP23088994A JPH07173481A (en) | 1993-09-28 | 1994-09-27 | Electroviscous fluid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07173481A true JPH07173481A (en) | 1995-07-11 |
Family
ID=26529597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23088994A Pending JPH07173481A (en) | 1993-09-28 | 1994-09-27 | Electroviscous fluid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07173481A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017513160A (en) * | 2014-03-14 | 2017-05-25 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung | Electrorheological fluids and haptic devices |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP23088994A patent/JPH07173481A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017513160A (en) * | 2014-03-14 | 2017-05-25 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung | Electrorheological fluids and haptic devices |
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