JPH07238290A

JPH07238290A - 電気粘性流体

Info

Publication number: JPH07238290A
Application number: JP6054423A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sasaki; 眞佐々木; Takafumi Ishii; 隆文石井; Katsuhiko Haji; 勝彦土師
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 1995-09-12
Also published as: US5746934A; EP0670363A2; US5536428A; EP0670363A3

Abstract

(57)【要約】【目的】ライオトロピックな液晶性高分子を溶媒に均
一に溶解させた均一系電気粘性流体であって、電界印加
前後のトルク変化の大きな電気粘性効果を示す電気粘性
流体を提供する。【構成】特定の繰り返し単位（略す）で表されるポリ
（γ−グルタメート）、ポリイソシアネート、ポリシロ
キサンエステル、芳香族ポリエステルなどから選ばれる
ライオトロピックな液晶性高分子が液晶性を示さない低
濃度で溶媒に含有することを特徴とする電気粘性流体。

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に関し、さ
らに詳しくは、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逆
的に粘性が変化する。この現象は電気粘性効果あるいは
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
を有するグルコース、スルホン基を有するグルコース
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。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。

【０００５】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。メトキシベ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
されているが、電気粘性効果は非常に低く実用に供する
ものではない。

【０００６】これ以外にも、液晶性高分子を含む均一溶
液が電気粘性効果を発現することが特公昭４２−１１３
１５号公報に記載されている。さらに、ライオトロピッ
クな液晶性高分子として知られているポリ（γ−ベンジ
ルＬ−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４−２６６９９
７号公報、第１６回液晶討論会予稿集Ｐ８２（１９９
０）に記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリ（γ−ベ
ンジルＬ−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、かつ比較的大きな電気粘性効果を発現するものであ
るが、ポリ（γ−ベンジルＬ−グルタメート）が液晶
を示す高濃度で溶媒に溶解しているため、電界を印加す
る前の粘度も大きくなり、電界印加前後のトルクの差が
小さくなるという問題点がある。このため、電気粘性流
体を実用に供する際に必要な大きなトルク差を達成でき
ない。さらに、電界を印加すると逆に粘度が低下するこ
ともあり、粘性の制御が難しいという問題点もある。本
発明は粒子の沈降が回避できる均一系で、かつ電界印加
前後のトルク変化の大きな電気粘性流体を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【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、ライオトロピックな
液晶性高分子を溶媒に均一に溶解させた電気粘性流体に
おいて、ライオトロピックな液晶性高分子を、液晶性を
示さない低い濃度で溶媒に溶解させて用いることによ
り、電界印加前後のトルク幅が小さいという問題を解決
できることを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明の請求項１は、下記一般
式（１）の繰り返し単位で表されるポリ（γ−グルタメ
ート）、ポリイソシアネート、ポリシロキサンエステ
ル、芳香族ポリエステル、ポリ（βーアスパラテー
ト）、芳香族ポリアミド、セルロースおよびその誘導
体、ポリアミドヒドラジン、ポリヒドラジン、ポリホス
ファゼン、両親媒性ブロック共重合体、リボ核酸、デオ
キシリボ核酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリ
ル酸エステルから選ばれるライオトロピックな液晶性高
分子が液晶性を示さない低濃度で溶媒に含有することを
特徴とする電気粘性流体を提供するものである。

【００１０】

【化２】（ここでＲ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。）

【００１１】本発明の請求項２は、ライオトロピックな
液晶性高分子の濃度は溶媒に対して０．１〜１５重量％
である請求項１記載の電気粘性流体を提供するものであ
る。

【００１２】本発明で用いるライオトロピックな液晶性
高分子とは上記一般式（１）の繰り返し単位で表される
ポリ（γ−グルタメート）、ポリイソシアネート、ポリ
シロキサンエステル、芳香族ポリエステル、ポリ（β−
アスパラテート）、芳香族ポリアミド、セルロースおよ
びその誘導体、ポリアミドヒドラジン、ポリヒドラジ
ン、ポリホスファゼン、両親媒性ブロック共重合体、リ
ボ核酸、デオキシリボ核酸、ポリアクリル酸エステル、
ポリメタクリル酸エステルから選ばれる液晶性高分子で
ある。

【００１３】本発明では上記一般式（１）で表されるポ
リ（γ−グルタメート）、ポリイソシアネート、ポリシ
ロキサンエステルおよび芳香族ポリエステルが好まし
い。更に、上記一般式（１）で表されるポリ（γ−グル
タメート）およびポリイソシアネートが好ましい。上記
一般式（１）で表されるポリ（γ−グルタメート）とし
てはポリ（γ−ベンジルＬ−グルタメート）が挙げら
れる。ポリイソシアネートとしてはポリ（ｎ−ヘキシル
イソシアネート）が挙げられる。

【００１４】上記一般式（１）で表されるポリ（γ−グ
ルタメート）のＲとしては、例えばメチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、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、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。好ましくはメチル基、
ベンジル基が用いられる。

【００１５】本発明で用いられるライオトロピックな液
晶性高分子の分子量としては、３００〜１００万が好ま
しく、更に１０００〜５０万が好ましい。３００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
を超えると溶媒への溶解性が低下する。

【００１６】本発明で用いられるライオトロピックな液
晶性高分子が液晶性を示さない低濃度とは、温度が好ま
しくは５〜７０℃、更に好ましくは１５〜５０℃におい
て、水やその他の溶媒に溶解した状態で液晶を示さない
濃度である。該液晶性高分子の種類によって多少異なる
が、その濃度は溶媒に対し、好ましくは０．１〜１５重
量％、より好ましくは０．１〜１０重量％、さらに好ま
しくは０．１〜７重量％の範囲である。濃度が１５重量
％を超えると電界を印加する前の粘度が大きくなり、そ
のための電界印加前後のトルク値の幅が小さくなる。ま
た、０．１重量％未満であると十分な電気粘性効果が得
られない。

【００１７】本発明で用いられる溶媒としては、液晶性
高分子を溶解する溶媒が好ましい。例えば、ジオキサ
ン、テトラヒドロフラン、クレゾールなどの極性溶媒、
塩化メチレン、クロロホルム、クロルベンゼンなどの塩
素系溶媒、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などが挙げられる。
また、これらを混合して用いてもよい。

【００１８】溶媒の沸点としては１５０℃以上あること
が好ましく、１５０℃未満であると液体が蒸発し易く好
ましくない。

【００１９】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、アクチューエーター、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。

【００２０】

【実施例】以下、実施例および比較例を示して本発明を
さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの内容に何
ら限定されるものではない。（実施例１）ポリ（γ−ベンジルＬ−グルタメート）
（ＳＩＧＭＡＣＨＥＭＩＣＡＬ製、分子量２４万）
０．５ｇをジクロロエタン９．５ｇに溶解させ、電気粘
性流体（１）を調製した。なお、ポリ（γ−ベンジル
Ｌ−グルタメート）はジクロロエタンに完全に溶解し
た。また、偏光顕微鏡（２３℃において）により電気粘
性流体（１）は液晶状態を示さないことを確認した。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２ｋＶ／ｍｍ、せん断速度４００ｓ^-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。

【００２１】（実施例２）ポリ（γ−ベンジルＬ−グ
ルタメート）０．５ｇをｏ−クロルベンゼン９．５ｇに
溶解させ、電気粘性流体（２）を調製した。なお、ポリ
（γ−ベンジルＬ−グルタメート）はｏ−クロルベンゼ
ンに完全に溶解した。また、偏光顕微鏡（２３℃におい
て）により電気粘性流体（２）は液晶状態を示さないこ
とを確認した。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）に合わせて示した。

【００２２】（実施例３）ポリ（ｎ−ヘキシルイソシ
アネート）（シアン化ナトリウムを触媒としたｎ−ヘキ
シルイソシアネートの重合で調製、分子量１２万）
０．７ｇをｐ−キシレン９．３ｇに溶解させ、電気粘性
流体（３）を調製した。なお、ポリ（ｎ−ヘキシルイ
ソシアネート）はｐ−キシレンに完全に溶解した。ま
た、偏光顕微鏡（２３℃において）により電気粘性流体
（３）は液晶状態を示さないことを確認した。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）に合わせて示した。

【００２３】（比較例１）ポリ（γ−ベンジルＬ−グ
ルタメート）２．５ｇをジクロロエタン７．５ｇに溶解
させ、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）はジクロロエタンに完
全に溶解した。また、偏光顕微鏡（２３℃において）に
より電気粘性流体（４）は液晶状態を示すことを確認し
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）に合わ
せて示した。

【００２４】（比較例２）ポリ（γ−ベンジルＬ−グ
ルタメート）２．５ｇをｏ−クロルベンゼン７．５ｇに
溶解させ、電気粘性流体（５）を調製した。なお、ポリ
（γ−ベンジルＬ−グルタメート）はｏ−クロルベンゼ
ンに完全に溶解した。また、偏光顕微鏡（２３℃におい
て）により電気粘性流体（５）は液晶状態を示すことを
確認した。次に、実施例１と同様な方法で電気粘性流体
（５）のトルク値と電流値を測定した。結果を（表１）
に合わせて示した。

【００２５】（比較例３）実施例３で用いたポリ（ｎ−
ヘキシルイソシアネート）３ｇをｐ−キシレン７ｇに
溶解させ、電気粘性流体（６）を調製した。なお、ポリ
（ｎ−ヘキシルイソシアネート）はｐ−キシレンに完全
に溶解した。また、偏光顕微鏡（２３℃において）より
電気粘性流体（６）は液晶状態を示すことを確認した。
次に、実施例１と同様な方法で電気粘性流体（６）のト
ルク値と電流値を測定した。結果を（表１）に合わせて
示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】実施例１〜３および比較例１〜３から明ら
かなように、本発明のライオトロピックな液晶性高分子
が液晶を示さない低濃度で溶媒に溶解した電気粘性流体
は、均一系であるため粒子の沈降という問題が回避でき
るだけではなく、液晶を示す高濃度で溶解した電気粘性
流体に比べ電界印加前後のトルクの変化幅が大きく、ま
た電界印加によりトルクが低下する現象も起こらないこ
とが分かる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の電気粘性流体は、ライオトロピ
ックな液晶性高分子を、液晶性を示さない低い濃度で溶
媒に均一に溶解させた均一系電気粘性流体であり、粒子
の沈降が回避でき、かつ、電界印加前後のトルク変化の
大きな優れた電気粘性効果を示す。本発明の電気粘性流
体は、エンジンマウント、ショックアブソーバー、クラ
ッチ、トルクコンバーター、ブレーキシステム、パワー
ステアリング、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、インキジェットプリ
ンターなどの用途に用いることができるので、産業上の
利用価値が高い。

【手続補正書】

【提出日】平成７年２月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【化１】（ここでＲ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。）

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】すなわち、本発明の請求項１は、下記一般
式（１）の繰り返し単位で表されるポリ（γ−グルタメ
ート）、ポリイソシアネート、ポリシロキサンエステ
ル、芳香族ポリエステル、ポリ（β−アスパラテー
ト）、芳香族ポリアミド、セルロースおよびその誘導
体、ポリアミドヒドラジン、ポリヒドラジン、ポリホス
ファゼン、両親媒性ブロック共重合体、リボ核酸、デオ
キシリボ核酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリ
ル酸エステルから選ばれるライオトロピックな液晶性高
分子を液晶性を示さない低濃度で溶媒に溶解させたこと
を特徴とする電気粘性流体を提供するものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】本発明で用いられる溶媒としては、液晶性
高分子を溶解する溶媒が好ましい。例えば、ジオキサ
ン、テトラヒドロフラン、クレゾールなどの極性溶媒、
ジクロロエタン、塩化メチレン、クロロホルム、クロル
ベンゼンなどの塩素系溶媒、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など
が挙げられる。また、これらを混合して用いてもよい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式（１）の繰り返し単位で表さ
れるポリ（γ−グルタメート）、ポリイソシアネート、
ポリシロキサンエステル、芳香族ポリエステル、ポリ
（βーアスパラテート）、芳香族ポリアミド、セルロー
スおよびその誘導体、ポリアミドヒドラジン、ポリヒド
ラジン、ポリホスファゼン、両親媒性ブロック共重合
体、リボ核酸、デオキシリボ核酸、ポリアクリル酸エス
テル、ポリメタクリル酸エステルから選ばれるライオト
ロピックな液晶性高分子が液晶性を示さない低濃度で溶
媒に含有することを特徴とする電気粘性流体。【化１】（ここでＲ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。）
【請求項２】ライオトロピックな液晶性高分子の濃度
は溶媒に対して０．１〜１５重量％である請求項１記載
の電気粘性流体。