JPH07173484A - 電気粘性流体組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な電気粘性効果を有する新規電気粘性流
体を提供する。 【構成】 ポリビニルアルコールの存在下において、ア
ニリンと酸化剤とを酸濃度４規定以上の酸水溶液中で反
応させること、又は酸化剤とモノマー濃度0.6mol/l以下
のアニリンとを酸水溶液中で反応させること、より得ら
れるポリアニリン分散粒子を絶縁性分散媒中に分散させ
てなることを特徴とし、さらに前記ポリアニリン分散粒
子が、アニリン１mol に対し25〜75g のポリビニルアル
コールの存在下において酸化剤と反応させることにより
得られるものであることを特徴とする電気粘性流体組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気粘性流体組成物に
関するものである。さらに詳しく述べるならば、本発明
は、分散粒子であるポリアニリンが適度な粒度分布を有
しかつ真球に近い形状を有する、優れた特性を有する電
気粘性流体組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ある種の流体に電圧をかけると、その流
体中に分散されている分散粒子が分極し、静電力による
粒子のブリッジが形成され、その流体の見かけ粘度が大
きく変化する。この現象をウインズロー効果といい、こ
のようなウインズロー効果を示す流体が電気粘性流体で
ある。このウインズロー効果は応答速度が速く、少ない
電力によって大きな粘度変化を与えるため、この電気粘
性流体は、例えば、クラッチ、ダンパ、ブレーキ、ショ
ックアブソーバー、サスペンジョン等への応用が試みら
れている。

【０００３】従来の電気粘性流体は、分散媒としてシリ
コーンオイル、ケロシン、塩化パラフィン等に、セルロ
ース、デンプン、シリカゲル、イオン交換樹脂、ポリア
クリル酸リチウム等の固体粒子を分散粒子として分散さ
せたものが知られている。

【０００４】これらの電気粘性流体は、電圧をかけた際
の応力が低かったり、安定性に乏しい等の問題点があ
り、満足な結果は得られなかった。

【０００５】この問題を解決するため、種々の分散粒子
について研究がなされた。特開平３−139598号公報は、
分散粒子としてポリアニリンを用いる電気粘性流体を開
示している。このポリアニリンは酸化重合により得られ
たものをそのままで用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ポリアニリンを分散粒
子として用いる電気粘性流体は、このポリアニリンの粒
径及び粒子形状によってその流体特性は大きく異なって
くる。図１に、分散粒子の粒径とこの粒子を含む電気粘
性流体の降伏応力の関係を示す。この図より明らかなよ
うに、粒径45〜100 μm の粒子において最も高い降伏応
力が得られる。しかしながら、上記の引例に示された酸
化重合により得られるポリアニリンは一般に不定形であ
り、粒径45〜100 μm の粒子は全体の１／３程度程度で
ある。また、この粒子は柔らかいため、潰すことはでき
ても粉砕は困難であり、この粉砕による粒径の調節は困
難である。さらに、分散粒子の形状とこの粒子を含む電
気粘性流体の降伏応力には図２に示すような関係があ
り、またこの粒子の丸さと電気粘性流体の基底粘度には
図３に示すような関係がある。ここで、簡易真球度と
は、各粒子の最短径を最長径で除したものであり、この
値が１に近いほど球に近い形といえる。電気粘性流体と
しては、基底粘度が低く、降伏応力が高い方が好まし
く、従って分散粒子は球状もしくは楕円形状であること
が好ましい。上記のような酸化重合により得られるポリ
アニリンは、前記のように不定形であり、粉砕しても好
ましい球形を得ることは困難である。また、球形もしく
は楕円形の重合体の分散粒子を得る方法として懸濁重合
もしくは乳化重合を用いることが開示されている（特開
平３−192195号公報）。しかし、ポリアニリンを乳化重
合で製造することは困難であり、懸濁重合によっても十
分な重合度は得られず、これらの方法の適用は困難であ
る。さらに、アニリンと過硫酸アンモニウムとを低温に
おいて酸水溶液中で反応させることによりポリアニリン
の重合方法が開示されている（特開平４−348192号公
報）。この方法において、重合条件と分子量、あるいは
重合条件と溶解度の関連は明らかではあるが、得られる
粒子の形状及び粒径と重合条件の関連については明らか
ではない。

【０００７】本発明の目的は、従来の電気粘性流体の有
する前記の如き問題を解消し、分散粒子であるポリアニ
リンが適度な粒度分布を有しかつ真球に近い形状を有す
る、優れた特性を有する電気粘性流体組成物を提供しよ
うとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の電気
粘性流体組成物の有する上記問題点を解決すべくアニリ
ンの重合条件と得られるポリアニリン粒子の形状及び粒
径について鋭意研究を重ねた結果、アニリンを酸濃度４
規定以上の酸水溶液中で酸化剤と反応させることにより
粒径が一定のポリアニリン粒子が得られ、アニリンをモ
ノマー濃度0.6mol/l以下で酸化剤と酸水溶液中で反応さ
せることにより真球度の高いポリアニリン粒子が得ら
れ、さらにアニリン１mol に対し25〜75g のポリビニル
アルコールの存在下で重合反応を行うことにより、平均
粒径を低下させることなくさらに真球度を高めることが
できることを見出した。

【０００９】すなわち、本発明の電気粘性流体組成物
は、ポリビニルアルコールの存在下において、アニリン
と酸化剤とを酸濃度４規定以上の酸水溶液中で反応させ
ること、又は酸化剤とモノマー濃度0.6mol/l以下のアニ
リンとを酸水溶液中で反応させること、より得られるポ
リアニリン分散粒子を絶縁性分散媒中に分散させてなる
ことを特徴とするものであり、さらに前記ポリアニリン
分散粒子が、アニリン１mol に対し25〜75g のポリビニ
ルアルコールの存在下において酸化剤と反応させること
により得られるものであることを特徴とするものであ
る。

【００１０】アニリンの重合に用いられる酸化剤は特に
制限はなく、一般に用いられているものを用いてよい
が、例えばペルオキシ二硫酸塩、過酸化ラウロイル等が
例示される。酸水溶液としても特に制限はないが、塩
酸、硫酸、過塩素酸等が好ましい。

【００１１】前記の方法により得られたポリアニリン分
散粒子を絶縁性分散媒中に分散させることにより電気粘
性流体が得られる。本発明において使用することのでき
る絶縁性分散媒としては、特に制限はなく、炭化水素
油、エステル系油、芳香族系油及びシリコーン油等を挙
げることができ、これらを単独で又は２種以上併用して
用いてもよい。

【００１２】本発明の電気粘性流体組成物中の分散粒子
と分散媒の割合は、分散粒子の含有率が５〜30％である
ことが好ましい。５％未満では電気粘性効果が低く、ま
た30％を越えると基底粘度が高くなってしまうからであ
る。

【００１３】本発明の電気粘性流体組成物には、本発明
の効果を損なわない範囲内で従来用いられている添加
剤、例えば界面活性剤、分散剤、増粘剤等を加えてもよ
い。

【００１４】

【作用】アニリンの重合条件において、酸水溶液濃度は
得られるポリアニリンの粒径に影響を及ぼし、またアニ
リンモノマー濃度はポリアニリンの真球度に影響を及ぼ
す。すなわち、酸濃度が高いと生成するポリアニリンの
粒径が大きくなり、アニリンモノマー濃度が高すぎると
ポリアニリンの真球度は小さくなる。またポリビニルア
ルコールの添加は粒子を丸くする効果があるが、過剰の
場合、粒径を小さくする。

【００１５】

【実施例】本発明を下記実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらに制限されるものではない。

【００１６】実施例１ ポリアニリン粒径と酸水溶液の濃度の関係 500ml の三角フラスコに図４に示す濃度の硫酸を各々15
0ml 加え、これにアニリンを最終濃度0.40mol/l となる
ように加え、さらにポリビニルアルコールを図４に示す
量加え、溶解し、氷冷した。これを溶液とする。次
に、同濃度の酸水溶液に酸化剤としてペルオキソ二硫酸
アンモニウムをアニリンと等モル量溶解し、氷冷した。
これを溶液とする。溶液を−５〜−３℃に保ちなが
らマグネチックスターラーで激しく攪拌し、溶液をゆ
っくり滴下した。滴下終了後、濾過、洗浄することによ
りポリアニリンの粒子を得た。この粒子の平均粒径を測
定し、結果を図４に示す。濃度４規定以上の酸水溶液を
用いることにより十分な粒径を有するポリアニリンが得
られる。

【００１７】実施例２ ポリアニリン粒径とアニリンモノマー濃度の関係 酸濃度を一定にし、アニリンモノマー濃度及びポリビニ
ルアルコール添加量を変えることを除き実施例１と同様
にしてポリアニリン粒子を製造した。得られたポリアニ
リン粒子の簡易真球度を測定し、結果を図５に示す。ア
ニリンモノマー濃度が高くなると得られるポリアニリン
粒子の真球度は低下した。電気粘性流体の分散粒子とし
て有効と考えられる簡易真球度0.80以上のポリアニリン
粒子を得るためには、アニリンモノマー濃度を0.6mol/l
以下にする必要がある。

【００１８】実施例３ ポリビニルアルコールの影響 種々の条件においてポリアニリン粒子を製造し、ポリビ
ニルアルコールの添加量と得られた粒子の簡易真球度及
び平均粒径の関係を調べた。この結果を図６及び７に示
す。図６に示すように、ポリビニルアルコールの添加量
の増加に伴い、得られるポリアニリン粒子の簡易真球度
は大きくなり、0.80以上の簡易真球度を得るためには、
アニリン１mol に対しポリビニルアルコールを25g 以上
添加することが好ましい。一方、図７に示すように、ポ
リビニルアルコールの添加は粒径を小さくする作用があ
る。所望の粒径を得るためには、アニリン１mol に対し
ポリビニルアルコールの添加は75g 以下であることが好
ましい。

【００１９】実施例４ 500ml フラスコに４規定の硫酸を150ml 加え、これにア
ニリン10ml(0.10mol)及びポリビニルアルコール3.5gを
溶解した。次いで、４規定の硫酸にペルオキソ二硫酸ア
ンモニウムをアニリンと等モル量(0.10mol) 溶解し、氷
冷した。前記アニリン溶液を−５〜−３℃に保ちながら
攪拌し、これに前記ペルオキソ二硫酸アンモニウム溶液
をゆっくり滴下した。滴下終了後、濾過、洗浄し、粒径
35μm 、真球度0.81のポリアニリン粒子を得た。これを
１mol/l の水酸化カリウム水溶液中で脱ドープし、得ら
れたポリアニリンを電気粘性流体の分散粒子として用い
た。

【００２０】このポリアニリンを分散粒子として用いた
本発明の電気粘性流体と従来の電気粘性流体について降
伏応力を測定した。この結果を図８に示す。この図より
明らかなように、降伏応力は約２倍の値となった。ま
た、15体積％の流体で比較した場合、従来の電気粘性流
体の基底粘度が0.16Pas であるのに対し、本発明の電気
粘性流体の基底粘度は0.09Pas と低かった。

【００２１】

【発明の効果】電気粘性流体において、その分散粒子の
粒径及び粒形は流体特性を決定する因子の一つである。
本発明により、この分散粒子であるポリアニリン粒子の
粒径及び粒形と重合条件の関係が明らかになり、従っ
て、ポリアニリンの粒径及び粒形を意図的に操作し、電
気粘性流体の特性を意図的に操作することが可能になっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】分散粒子の粒径と流体の降伏応力の関係を示す
グラフである。

【図２】分散粒子の丸さと流体の降伏応力の関係を示す
グラフである。

【図３】分散粒子の丸さと流体の基底粘度の関係を示す
グラフである。

【図４】酸濃度とポリアニリン粒径の関係を示すグラフ
である。

【図５】アニリンモノマー濃度とポリアニリン粒子の丸
さの関係を示すグラフである。

【図６】ポリビニルアルコール量とポリアニリン粒子の
丸さの関係を示すグラフである。

【図７】ポリビニルアルコール量とポリアニリン粒子の
粒径の関係を示すグラフである。

【図８】本発明の電気粘性流体と従来の電気粘性流体の
各電界強度における降伏応力の測定結果を示すグラフで
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリビニルアルコールの存在下におい
   て、アニリンと酸化剤とを酸濃度４規定以上の酸水溶液
   中で反応させることにより得られるポリアニリン分散粒
   子を絶縁性分散媒中に分散させてなる電気粘性流体組成
   物。
2. 【請求項２】 ポリビニルアルコールの存在下におい
   て、酸化剤とモノマー濃度0.6mol/l以下のアニリンとを
   酸水溶液中で反応させることにより得られるポリアニリ
   ン分散粒子を絶縁性分散媒中に分散させてなる電気粘性
   流体組成物。
3. 【請求項３】 前記ポリアニリン分散粒子が、アニリン
   １mol に対し25〜75g のポリビニルアルコールの存在下
   において酸化剤と反応させることにより得られるもので
   あることを特徴とする、請求項１又は２記載の電気粘性
   流体組成物。