JPH08176582A

JPH08176582A - 電気粘性流体

Info

Publication number: JPH08176582A
Application number: JP32446294A
Authority: JP
Inventors: Nobuharu Umamori; 布治馬守; Mikiro Arai; 幹郎新井
Original assignee: Tonen Corp
Current assignee: Tonen General Sekiyu KK
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】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
目的とする。【構成】本発明の電気粘性流体は、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てなり、該シリ
カ微粒子の粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍであり、か
つその表面が多価アルコールを結合してなり、該多価ア
ルコールが炭素数８〜３４のアルキル基を主鎖とする
か、または、該シリカ微粒子の粒径が０．５μｍ〜４μ
ｍであり、かつその表面が多価アルコールを結合してな
り、該多価アルコールが炭素数１２〜４８のアルキル基
を主鎖とし、その主鎖を形成する炭素原子の数をｎとす
ると最も離れた水酸基の間に存在する炭素原子数がｎ／
２以下の位置に存在し、また該水酸基の少なくとも１つ
は主鎖における末端との間の炭素原子数がｎ／４以下の
位置に存在する構造を有するものであることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、通常、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。

【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、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。

【０００７】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、しかも、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もある。

【０００８】

【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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の電気粘性
流体は、シリカ微粒子と多価アルコールを電気絶縁性流
体に配合してなる電気粘性流体であって、該シリカ微粒
子は粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍであり、かつその
表面を多価アルコールでエステル化してなり、該エステ
ル化のための多価アルコールが炭素数８〜３４のアルキ
ル基を主鎖とし、該主鎖を形成する炭素原子の数をｎと
すると最も離れた水酸基の間に存在する炭素原子数がｎ
／２以下の位置に存在し、また該水酸基の少なくとも１
つは主鎖における末端との間の炭素原子数がｎ／４以下
の位置に存在する構造を有するものであることを特徴と
する。

【００１０】また、本発明の第２の電気粘性流体は、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
てなる電気粘性流体であって、該シリカ微粒子は粒径が
０．５μｍ〜４μｍであり、かつその表面を多価アルコ
ールでエステル化してなり、該エステル化のための多価
アルコールが炭素数１２〜４８のアルキル基を主鎖と
し、該主鎖を形成する炭素原子の数をｎとすると最も離
れた水酸基の間に存在する炭素原子数がｎ／２以下の位
置に存在し、また該水酸基の少なくとも１つは主鎖にお
ける末端との間の炭素原子数がｎ／４以下の位置に存在
する構造を有するものであることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の第１、または第２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／ｎ
ｍ²であることを特徴とする。

【００１２】また、本発明の第１、または第２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／ｎ
ｍ²であることを特徴とする。

【００１３】本発明における第１の電気粘性流体におけ
るシリカ微粒子は、その粒径を０．０１μｍ〜０．５μ
ｍのものであり、シリカ微粒子の表面にはシラノール基
が存在し、本発明においては、そのシラノール基を下記
に示す多価アルコールでエステル化したシリカ微粒子を
使用するものである。

【００１４】該多価アルコールは、炭素数８〜３４、好
ましくは８〜２５のアルキル基を主鎖とし、その主鎖を
形成する原子の数を下記の（化１）で模式的に示するご
とくｎとすると、最も離れた水酸基の間に存在する原子
数がｎ／２以下の位置に存在し、また該水酸基の少なく
とも１つは主鎖における末端との間の原子数がｎ／４以
下の位置に存在する構造を有する多価アルコールでエス
テル化されたものである。

【００１５】

【化１】

【００１６】なお、主鎖の主成分を構成するアルキル鎖
中には、エーテル基、アミノ基、芳香族基（炭素数４と
計算される）、カルボニル基、カルボキシル基等の官能
基を有していてもよく、また、該アルキル基鎖は直鎖だ
けでなく、分枝を有していてもよく、その分枝中にはエ
ーテル基、アミノ基、芳香族基、カルボニル基、カルボ
キシル基等の官能基を有していてもよい。例えば、（化
１）には、HOCH₂CH(OH)(CH₂)₂-O-(CH₂)₃-O-(CH₂)₂- の
ごとき構造も含まれる。

【００１７】このような多価アルコールとしては、１，
２−オクタンジオール、１，２−ドデカンジオール、
１，２−オクタデカンジオール、１，８−オクタデカン
ジオール、１，２−トリアコンタンジオール、１，２−
デカンジオール、１，２−テトラデカンジオール、１，
２−ヘキサデカンジオール、８−フェニル−１，２−オ
クタンジオール、１０−フェニル−１，２−デカンジオ
ール、１２−フェニル−１，２−ドデカンジオール等が
例示される。

【００１８】多価アルコールは、単独て使用してもよ
く、また、分子鎖の長さが異なる２種以上の多価アルコ
ールを併用してもよい。

【００１９】また、本発明における第２の電気粘性流体
におけるシリカ微粒子は、その粒径を０．５μｍ〜４μ
ｍ、好ましくは０．５μｍ〜２．０μｍのものである
が、その表面におけるシラノール基が、炭素数１２〜４
８、好ましくは炭素数１２〜３０のアルキル基を主鎖と
し、上記（化１）で模式的に示すように、その主鎖を形
成する原子の数をｎとすると最も離れた水酸基の間に存
在する原子数がｎ／２以下の位置に存在し、また該水酸
基の少なくとも１つは主鎖における末端との間の炭素原
子数がｎ／４以下の位置に存在する構造を有する多価ア
ルコールでエステル化されたものである。

【００２０】なお、主鎖の主成分を構成するアルキル鎖
中には、エーテル基、アミノ基、芳香族基（炭素数４と
計算される）、カルボニル基、カルボキシル基等の官能
基を有していてもよく、また、該アルキル基鎖は直鎖だ
けでなく、分枝を有していてもよく、その分枝中にはエ
ーテル基、アミノ基、芳香族基、カルボニル基、カルボ
キシル基等の官能基を有していてもよい。

【００２１】このような多価アルコールとしては、１，
２−ドデカンジオール、１，２−オクタデカンジオー
ル、１，８−オクタデカンジオール、１，２−トリトリ
アコンタンジオール、１，２−ヘプタトリアコンタンジ
オール、１，２−テトラデカンジオール、１，２−ヘキ
サデカンジオール、８−フェニル−１，２−オクタンジ
オール、１０−フェニル−１，２−デカンジオール、１
２−フェニル−１，２−ドデカンジオール等が例示され
る。なお、粒径が４μｍを超えると分散性が低下し、二
層分離を生じやすくなる。

【００２２】このように、本発明においては、シリカ微
粒子の粒径と結合多価アルコールに由来するエステル基
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、シリカ微粒子の粒径が大きい場合にはアルキル
基主鎖の長いエステル基とし、また、シリカ微粒子の粒
径が小さい場合にはアルキル基主鎖が短いエステル基と
するものであり、これにより、シリカ微粒子の電気粘性
流体中での分散性を改良し、電気粘性効果の優れるもの
とできるものである。

【００２３】次に、本発明の電気粘性流体におけるシリ
カ微粒子表面のエステル化方法について説明する。

【００２４】原料となるシリカ微粒子は、第１の電気粘
性流体にあってはその粒径が一次粒径または凝集した状
態で０．０１μｍ〜０．５μｍ、第２の電気粘性流体に
あってはその粒径が０．５μｍ〜４μｍのものである
が、市販のシリカ微粒子を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必要に応じて
調整するとよい。

【００２５】粒径が調製されたシリカ微粒子と、その粒
径と上述の関係にある特定の多価アルコールとのエステ
ル化反応は、加熱還流条件下で共沸的に生成水を除去し
つつ行われる。

【００２６】シリカ微粒子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）を調整することができ、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。

【００２７】本発明の電気粘性流体において、エステル
化されたシリカ微粒子は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。

【００２８】また、本発明の電気粘性流体には、シリカ
微粒子のエステル化用とは別に、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〔（ＯＣ₃Ｈ₆）_mＯＨ〕
_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）_nＯＨ（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。

【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。

【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。なお、水を分極促進剤として使用す
ると、特に昇温時に蒸発による電気粘性効果の低下が生
じるので好ましくない。

【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る。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−オレフィン等である。また、電気絶縁
性流体の粘度範囲は４０℃において、１ｃＳｔ〜３００
ｃＳｔ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。

【００３２】なお、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 ⁺、Ｎ₂Ｈ₅ ⁺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、ＭｇＢｒ₂、ＬｉＩ、Ｎａ
Ｉ、ＫＩ、ＡｇＮＯ₃、Ｃａ( ＮＯ₃)₂、ＮａＮＯ₂、
ＮＨ₄ＮＯ₃、Ｋ₂ＳＯ₄、Ｎａ₂ＳＯ₄、ＮａＨＳＯ
₄、（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄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、Ｎａ₂ＣＯ₃、ＮａＨＣＯ₃、Ｋ
₃ＰＯ₄、Ｎａ₃ＰＯ₄、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。

【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５重量％以下の割合で使用する
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。

【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。

【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してもよい。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。

【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。

【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。

【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。

【００３９】界面活性剤の含有量は、電気粘性流体中、
１０重量％以下、好ましくは５重量％以下の割合で使用
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。

【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。

【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１０重量％
以下、好ましくは２．０重量％以下で使用することがで
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。

【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１０重量％以
下、好ましくは１．０重量％以下で使用するとよい。１
０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。

【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、特定の多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となしえ
ることを見出したものである。

【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粒径に
応じた適当な分子長を有するアルキル基によりエステル
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、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。

【００４５】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する
が、下記の実施例における評価方法は下記の通りであ
る。

【００４６】（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。

【００４７】また、静置した時にできる沈殿層の全体に
対する割合（％）を沈殿量とした。（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。

【００４８】（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３１
０」、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、１，２−オクタデカンジオール（Ｃ₁₆Ｈ₃₃
ＣＨＯＨＣＨ₂ＯＨ）２００ｇを添加し、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。

【００４９】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、エステル化され
たシリカ粒子４１ｇを得た。

【００５０】得られた粒子の表面積は１７５ｍ²／ｇ
（ＢＥＴ法）、及び元素分析値（炭素）：１３％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、２．４個／ｎｍ²であることがわかっ
た。

【００５１】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。

【００５２】（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。

【００５３】（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４４
０」、平均粒径３．５μｍ）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）及
び１，２−オクタデカンジオール（Ｃ₁₆Ｈ₃₃ＣＨＯＨＣ
Ｈ₂ＯＨ）２００ｇを添加し、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。

【００５４】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、エステル化され
たシリカ粒子４９ｇを得た。

【００５５】得られた粒子の表面積は１７９ｍ²／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、２．５個／ｎｍ²であることがわかっ
た。

【００５６】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。

【００５７】（比較例１）実施例２における平均粒径
３．５μｍのシリカ微粒子に代えて、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）を用いた以外は実施例２と同様の反応及び
後処理を行ない、エステル化されたシリカ粒子６１ｇを
得た。

【００５８】得られた粒子の表面積は１７１ｍ²／ｇ
（ＢＥＴ法）、及び元素分析値（炭素）：１３％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。

【００５９】得られたシリカ粒子を使用して、実施例２
同様に電気粘性流体を調製した。

【００６０】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測定した結果を図１
に示す。

【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。

【００６２】（実施例３）実施例２におけるシリカ微粒
子に代えてシリカ粒子（富士シリシア化学（株）製「サ
イシリア３１０」、平均粒径１．４μｍ）を使用し、ま
た、１，２−オクタデカンジオールに代えて、１，８−
オクタデカンジオール（ＨＯＣ₇Ｈ₁₄ＣＨＯＨＣ
₁₀Ｈ₂₁）を使用した以外は、実施例２同様に反応及び後
処理を行ない、エステル化されたシリカ粒子４４ｇを得
た。

【００６３】得られた粒子の表面積は１６６ｍ²／ｇ
（ＢＥＴ法）、及び元素分析値（炭素）：１３％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。

【００６４】得られたシリカ粒子を使用して、実施例２
同様に電気粘性流体を調製し、分散安定性を測定し、沈
殿量（％）についての結果を図２に示す。

【００６５】（比較例２）実施例３における１，８−オ
クタデカンジオールに代えて、１，１２−オクタデカン
ジオール（ＨＯＣ₁₁Ｈ₂₂ＣＨＯＨＣ₆Ｈ₁₃）２１３ｇを
使用した以外は、実施例３と同様に反応及び後処理を行
ない、エステル化されたシリカ粒子４２ｇを得た。

【００６６】得られた粒子の表面積は１６８ｍ²／ｇ
（ＢＥＴ法）、及び元素分析値（炭素）：１３％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。

【００６７】得られたシリカ粒子を使用して、実施例３
同様に電気粘性流体を調製し、分散安定性を測定し、沈
殿量（％）についての結果を図２に示す。

【００６８】図からわかるように、水酸基の位置によ
り、分散安定性が相違し、比較例２の結果からわかるよ
うに、最も離れた水酸基の間に存在する炭素原子数がｎ
／２以上の位置に存在すると、再分散が困難な沈殿が生
じ、電気粘性流体として適さないことがわかる。

【００６９】（実施例４、５及び比較例３、４）実施例
２におけるシリカ微粒子に代えてシリカ粒子（富士シリ
シア化学（株）製「サイシリア３１０」、平均粒径１．
４μｍ）を使用し、反応条件を調整し、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／ｎ
ｍ²（比較例３）、２．０個／ｎｍ²（実施例４）、
５．５個／ｎｍ²（実施例５）及び６．５個／ｎｍ
²（比較例４）のエステル化されたシリカ微粒子を調製
した。

【００７０】得られたシリカ粒子を使用して、実施例２
同様に電気粘性流体を調製し、静置安定性及び電気粘性
効果を評価した。その結果を図３に示す。

【００７１】図からわかるように、シラノール基の結合
基数が少ないと静置安定性が悪化し、二層分離が発生す
るので、好ましくない。

【００７２】また、実施例４、比較例３について、電気
粘性効果（増粘倍率）を測定し、その結果を下記表１に
示す。

【００７３】

【表１】

【００７４】シラノール基の結合基数が６．０個／ｎｍ
²を上回る場合には、増粘倍率が著しく低下するので好
ましくないことがわかる。

【００７５】（実施例６、７、８及び比較例５、６）実
施例３における１，８−オクタデカンジオール（ＨＯＣ
₇Ｈ₁₄ＣＨＯＨＣ₁₀Ｈ₂₁）にかえて、１，２−オクタン
ジオール（Ｃ₆Ｈ₁₃ＣＨＯＨＣＨ₂ＯＨ）（比較例
５）、１，２−ドデカンジオール（Ｃ₁₀Ｈ₂₁ＣＨＯＨＣ
Ｈ₂ＯＨ）（実施例６）、１，２−トリトリアコンタン
ジオール（Ｃ₃₁Ｈ₆₁ＣＨＯＨＣＨ₂ＯＨ）（実施例
７）、１，２−ヘプタトリアコンタンジオール（Ｃ₃₅Ｈ
₇₁ＣＨＯＨＣＨ₂ＯＨ）（実施例８）、１，２−ヘンペ
ンタコンタンジオール（Ｃ₄₉Ｈ₉₉ＣＨＯＨＣＨ₂ＯＨ）
（比較例６）を使用し、それぞれ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２．５個／ｎｍ²の
シリカ粒子を得た。

【００７６】得られたシリカ粒子を使用して、実施例３
同様に電気粘性流体を調製し、実施例６、比較例５につ
いて、分散安定性を測定し、その結果を図４に示す。

【００７７】図から、シリカ微粒子の粒径が１．４μｍ
の場合には、結合したアルキル基の分子長が短い場合
（炭素数８）には分散安定性が悪いことがわかる。

【００７８】また、実施例５、比較例４について、電気
粘性効果（増粘倍率）を測定し、その結果を下記表２に
示す。

【００７９】

【表２】

【００８０】表から、シリカ微粒子の粒径が１．４μｍ
の場合には、結合したアルキル基の分子長が長い場合
（炭素数５１）には電気粘性効果が低下することがわか
る。

【００８１】（実施例９、１０及び比較例７、８）実施
例１における１，２−オクタデカンジオールにかえて、
１，２−ヘキサンジオール（Ｃ₄Ｈ₉ＣＨＯＨＣＨ₂Ｏ
Ｈ）（比較例７）、１，２−オクタンジオール（Ｃ₆Ｈ
₁₂ＣＨＯＨＣＨ₂ＯＨ）（実施例９）、１，２−トリト
リアコンタンジオール（Ｃ₃₁Ｈ₆₁ＣＨＯＨＣＨ₂ＯＨ）
（実施例１０）、１，２−ヘプタトリアコンタンジオー
ル（Ｃ₃₅Ｈ₇₁ＣＨＯＨＣＨ₂ＯＨ）（比較例８）を使用
し、それぞれ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２．５個／ｎｍ²のシリカ粒子を得た。

【００８２】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、実施例９、比較例７につ
いて、分散安定性を測定し、その結果を図５に示す。

【００８３】図から、シリカ微粒子の粒径が０．１μｍ
の場合には、結合したアルキル基の分子長が短い場合
（炭素数６）には分散安定性が悪いことがわかる。

【００８４】また、実施例１０、比較例８について、電
気粘性効果（増粘倍率）を測定し、その結果を下記表３
に示す。

【００８５】

【表３】

【００８６】表から、シリカ微粒子の粒径が０．１μｍ
の場合には、結合したアルキル基の分子長が長い場合
（炭素数３７）には電気粘性効果が低下することがわか
る。

【００８７】（比較例９）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。

【００８８】（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。

【００８９】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。

【００９０】図から、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の低下が大きく、高温での使用
に適さないことがわかる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】図２は、シリカ微粒子表面のエステル化に使
用する多価アルコールにおける水酸基の置換位置と、そ
の電気粘性流体における沈殿量との関係を示す図であ
る。

【図３】図３は、シリカ微粒子の結合基数とその電気
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。

【図４】図４は、シリカ微粒子の粒径及びエステル化
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分散安定性との関係を示す図で
ある。

【図５】図５は、シリカ微粒子の粒径及びエステル化
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分散安定性との関係を示す図で
ある。

【図６】図６は、電気粘性流体における分極促進剤に
よる増粘倍率に対する影響を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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 105:18 105:32 125:26 139:02）Ｃ１０Ｎ 30:04 30:08 40:14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリカ微粒子と多価アルコールを電気絶
縁性流体に配合してなる電気粘性流体であって、該シリ
カ微粒子は粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍであり、か
つその表面を多価アルコールでエステル化してなり、該
エステル化のための多価アルコールが炭素数８〜３４の
アルキル基を主鎖とし、該主鎖を形成する炭素原子の数
をｎとすると最も離れた水酸基の間に存在する炭素原子
数がｎ／２以下の位置に存在し、また該水酸基の少なく
とも１つは主鎖における末端との間の炭素原子数がｎ／
４以下の位置に存在する構造を有するものであることを
特徴とする電気粘性流体。
【請求項２】シリカ微粒子と多価アルコールを電気絶
縁性流体に配合してなる電気粘性流体であって、該シリ
カ微粒子は粒径が０．５μｍ〜４μｍであり、かつその
表面を多価アルコールでエステル化してなり、該エステ
ル化のための多価アルコールが炭素数１２〜４８のアル
キル基を主鎖とし、該主鎖を形成する炭素原子の数をｎ
とすると最も離れた水酸基の間に存在する炭素原子数が
ｎ／２以下の位置に存在し、また該水酸基の少なくとも
１つは主鎖における末端との間の炭素原子数がｎ／４以
下の位置に存在する構造を有するものであることを特徴
とする電気粘性流体。