JPS63122107A - 導電性磁性流体組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、帯電防止のａ能を付与した導電性磁性流体
組成物に関する。

〔従来の技術〕

磁性流体は、マグネタイトフェライト、鉄。

コバルトなどの強磁性体微粒子が液体中に分散する極め
て安定したコロイド溶液であり、その液体”　自体が見
掛は上強い磁性を示すという特性を有する。従って液体
でありながら磁石等によりその挙動を自在に拘束できる
から、ダンピング剤とか、磁気ディスク等のシール機構
におけるシーリング剤などにひろく利用されている。し
かし、従来の磁性流体はその電気抵抗値が高いので、例
えば磁気ディスク装置のシール機構に用いた場合、装置
内に蓄積される静電気を除去するには、別にアース機構
を設ける必要があった。そこで磁性流体そのものに導電
性を付与することにより、アース機構を設けることなく
帯電を防止できるようにした導電性磁性流体が提案され
ている（米国特許４゜６０４．２２２）。これは、従来
一般の磁性流体が、鉱油とかポリアルファオレフィン油
の如き有機溶液をキャリアとして、そのキャリア内に強
磁性体微粒子を安定に分散させるのに、陰イオン性界面
活性剤を用いるのに対し、第４級アンモニウム塩等の陽
イオン性界面活性剤を用いたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の導電性磁性流体にあっては、
磁性微粒子の分散安定剤兼導電性付与体として陽イオン
性界面活性剤を用いている。したがって界面活性剤の添
加量は、必然的に強磁性体微粒子の濃度ひいては飽和磁
化量により規制されてしまい、電導度を自由に調整する
ことは難しいという問題点があった。

また、陽イオン性界面活性剤は、周知のように熱安定性
が低いから、これを用いた導電性磁性流体組成物は自ず
から熱に対して不安定になるという問題点があった。

この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
ものであり、強磁性体微粒子を分散させる界面活性剤を
導電性とすることなく、導電性付与体をキャリア中に安
定に溶解、可溶化または分散させることにより、飽和磁
化量に関係なく自在にその導電性を調整可能で、かつ高
い熱安定性を有する導電性磁性流体組成物を提供するこ
とを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の組成物は、キャリアとなる有機溶媒と、導電
性を付与する電荷移動錯体と、強磁性体微粒子と、該強
磁性体微粒子を前記有機溶媒中に安定に分散させるため
の添加剤とからなる導電性磁性流体組成物である。

〔作用〕

この発明の磁性流体にあっては、電荷移動錯体によって
導電性が付与される。該錯体は、自分自身もしくは添加
剤によりキャリア中に安定に溶解、可溶化または分散す
ることにより電導度を高め、すなわち帯電防止の機能を
果たす。また強磁性体微粒子は添加剤を吸着してキャリ
ア中に安定に分散し、キャリアに磁性を付与する。

以下、この発明の導電性磁性流体組成物を詳細に説明す
る。

この発明の強磁性体微粒子並びに電荷移動錯体の分散媒
となるキャリアとしては、鉱油をはじめとする種々の炭
化水素、合成油類及びエーテル類またはエステル類或い
はシリコン油等が、磁性流体の用途に応じて適宜に用い
られる。例えば磁気ディスク用シーリング剤としての用
途であれば、ポリアルファオレフィン油とか、アルキル
ナフタレン油、ポリフェニルエーテル、アルキルポリフ
ェニルエーテル等が好適である。

この発明の導電性付与体は電荷移動錯体である。

これは、芳香族化合物、ヘテロ芳香族化合物、アミン類
等の電子供与体（ドナー、Ｄ）と、ハロゲン、テトラシ
アノキノジメタン（ＴＣＮＱ）等の電子受容体（アクセ
プタ、Ａ）との間に形成される分子化合物であり、例え
ば表１に示すような組み合わせで用いられる。

表１ これらの電荷移動錯体の添加量は、磁性流体に対し重量
比で５０％までが望ましい。そしてこの電荷移動錯体の
添加量を加減することにより、目的とする導電性磁性流
体組成物の電気抵抗値を容易に調整することが可能であ
る。

この発明の強磁性体微粒子としては、周知の湿式法によ
り得られるマグネタイトコロイドを用い得る。また、水
もしくは有機溶媒中でマグネタイト粉末をボールミルで
粉砕するいわゆる湿式粉砕法で得られるものでもよい。

湿式粉砕法を利用する場合、研削液として水辺外に例え
ばヘキサン等の有機溶媒を用いるときは、強磁性体粉末
とその粒子表面に単分子層を形成できる量の界面活性剤
を加えたうえでボールミル中で数時間以上粉砕してもよ
い。

また、マグネタイト以外のマンガンフェライト。

コバルトフェライトもしくはこれらと亜鉛、ニッケルと
の複合フェライトやバリウムフェライトなどの強磁性酸
化物または鉄、コバルト、希土類などの強磁性金属を用
いることもできる。

更にまた、強磁性体微粒子として上記湿式性成いは湿式
粉砕法によるもののほか、乾式法で得たものを用いるこ
ともできる。

この発明の強磁性体微粒子の粒径は、２０〜５００人の
間にある。例えばマグネタイトは格子定数約８人の単位
格子で逆スピネル構造をとり、結晶は単位格子が数個以
上でなりたつから、少なくとも２０Å以上の粒子径が必
要となる。一方粒子径の上限については、磁性粒子の懸
濁液としての磁性流体の安定性の見地からみると、λ＝
ＭＳ”Ｖ２　／ｄ”　ｋＴで表されるパラメータλΦ値
が重要となる。（ここにＭＳ：飽和磁化、ｖ：粒子の体
積、ｄ：粒子の直径、に：ボルッマン定数。

Ｔ：絶対温度）。一般に、粒子表面に吸着形成された界
面活性剤層の反発力によって、粒子間引力及び磁性粒子
のもつ磁気双極子間引力に抗して凝集を防止できる限界
値はλ＝１０３とされる。そこで今、安全を見積りλ＝
１０２とし、かつ飽和磁化ＭＳ＝４００Ｇとすると、上
式により求める粒子径ｄの上限は５００人である。もっ
とも、望まし粒径は１００人前後である。この場合には
上式に於けるるＭｓ＝４００Ｇのときλ＝１となり、分
散磁性微粒子は長時間静置しても沈降するおそれはない
。

この発明の強磁性体微粒子の含有量は、従来−般的に用
いられている体積比で１〜２０％の範囲は勿論のこと、
必要に応じて７０％程度の極めて高濃度のものであって
もよい。すなわち、この発明によれば、後述するように
強磁性体微粒子が低沸点溶媒中に分散された中間媒体を
利用することで、強磁性体微粒子濃度を７０％　に達す
る高濃度に調整することができる。これにより、磁化量
の極めて高い磁性流体が得られるものである。

この発明における強磁性体微粒子を前記有機溶媒中に安
定に分散させるための添加剤は、カルボキシル基（−Ｃ
ＯＯＨ）、　　ヒドロキシル基（−〇Ｈ）、スルホン基
（５Ｏ３Ｈ）、アミノ基（−ＮＨり、　　リン酸エステ
ル基（ＯＰ　Ｏ３Ｈ、−〇　Ｐ　Ｏｘ　Ｈｚ等）などの
極性基を少なくとも１個以上有し炭素数が１０以上の陰
イオン性界面活性剤とか、或いはまた非イオン性界面活
性剤であり、例えばオレイン酸の如き不飽和脂肪酸又は
その塩。

石油スルホン酸又はその塩１合成スルホン酸又はその塩
、ポリブテンコハク酸又はその塩、ポリブテンスルホン
酸又はその塩、或いはポリオキシエチレンノニルフェニ
ルエーテル等で、そレラの内の少なくとも一種を選択し
て用いる。

また、電荷移動錯体を安定に溶解、可溶化または分散さ
せるために添加剤を用いる場合、上記の界面活性剤から
選択したものを用いてもよい。その時には、強磁性体微
粒子を安定に分散させるための界面活性剤と同一のもの
を用いても良いし、それぞれ別のものを選定して用いて
も良い。

この発明の組成物を製造するにあたり、キャリア中に分
散させる強磁性体微粒子の濃度を高くして高磁化能を持
つ磁性流体を得ようとするならば、本出願人が先に提案
した磁性流体の製造方法（特開昭５８−１７４４９５）
によると効率的である。

すなわち、強磁性体微粒子と界面活性剤とをまずヘキサ
ンやベンゼン等の低沸点有機溶媒に加えて、表面を界面
活性剤で被覆した強磁性体微粒子が低沸点有機溶媒中に
分散された中間媒体を得る。次にその中間媒体中の分散
性の悪い微粒子を遠心分離して除く。その後、キャリア
溶液を加えて混合し、その混合物を加熱し低沸点有機溶
媒を蒸発除去するか、或いはまた中間媒体を加熱して低
沸点有機溶媒を蒸発させてから磁性流体微粒子にキャリ
アを加えることで、高濃度で且つ極めて安定した磁性粒
子コロイド溶液とするものである。もっとも、この発明
の磁性流体を製造するに当たり、必ずしも上記の中間媒
体を介して行う必要は無く、−ａ的に行われているよう
に、強磁性体微粒子を直接にキャリアに混入させてよい
。

以下に、この発明の導電性磁性流体組成物の実施例を、
その製造工程とともに説明する。

〔実施例１〕 まず、硫酸第１鉄と硫酸第２鉄の各１ｍｏｆづつを含む
水溶液１１に６ＮのＮａＯＨ水溶液を加えてｐＨを１１
以上にした後、６０°Ｃで３０分間熟成してマグネタイ
トコロイドを得た。その後、６０°Ｃに保ったままこの
マグネタイトスラリーに３ＮのＨＣｌを加えてｐＨを５
．５に調整する。このマグネタイトスラリーに、コロイ
ド粒子を安定に分散させる界面活性剤として不飽和脂肪
酸であるオレイン酸ナトリウム塩５０ｇを添加し、３０
分間撹拌してから静置する。この静置の間にマグネタイ
ト粒子が凝集し沈降する。その上澄を捨てて水を注ぎ、
更に水洗する操作を数回繰り返して、電解質を除去する
。水洗が終われば濾過、脱水し、乾燥する。乾燥後、前
記オレイン酸ナトリウムの疎水基を吸着して親油性とな
ったマグネタイト粒子にヘキサンを加え、十分振とうし
てマグネタイト粒子を分散させる。これにより、表面を
界面活性剤で被覆した強磁性体微粒子が低沸点溶媒中に
分散された中間媒体が得られる。次にこの中間媒体液を
８０００Ｇの遠心力で３０分間、遠心分離する。これに
より大きなマグネタイト粒子を沈降分離せしめた後、そ
の上澄みをロータリーエバポレータに採取し、９０°Ｃ
に保ってヘキサンを蒸発させる。蒸発後エバポレータフ
ラスコ内に残ったマグネタイト粒子を、本発明の磁性流
体の分散質とする。

一方、磁性粒子の分散媒としてポリアルファオレフィン
油６ｇを用い、更に導電性付与体として電荷移動錯体の
電子供与体となるピレン８　Ｑｍｇと電子受容体となる
ヨウ素２００ｍｇを用い、更にまたその電荷移動錯体を
溶解、可溶化または分散させるための添加剤としてポリ
オキシエチレンノニルフェニルエーテル０．５ｇを用い
て、それらをベンゼンに溶解させた。なお、電子供与体
としてのピレンの代わりにピリダジンを用いてもよい。

何れにしても、これらの電子供与体と電子受容体とのモ
ル比は、１：０．１ないし１：１０の範囲とするのがよ
い、このベンゼン溶液をロータリーエバポレータに採取
し、９０°Ｃに保ってベンゼンを蒸発させ、る。蒸発後
の残渣油が即ち導電性を付与したキャリアである。

先に用意した分散質としてのマグネタイト微粒子３ｇを
、ヘキサン中に再分散させて、更に上記導電性キャリア
を加えた後、ロータリーエバポレータに採取し、９０℃
に保ってヘキサンを蒸発させることにより導電性磁性流
体を得た。

得られた導電性磁性流体は、中間媒体を経て、比較的分
離し易い大きな磁性体粒子が除去されているから、極め
て安定したものであった。

また、得られた磁性流体を内径７ｍ、外径７．４鶴、厚
み０．７鶴の環状体（磁性流体シール）とした時の内、
外周面間の抵抗値を測定したところ６ＭΩという低い値
となり、帯電防止に十分の導電性を示した。　　　　　
　　　・ 〔実施例２〕 アセトニトリル溶媒中に、テトラチオフルバレン（ＴＴ
Ｆ）２ｇとテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）２ｇ
とを加え、よく撹拌する。この溶媒をロータリエバポレ
ータで９０℃に保ちアセトニトリルを蒸発させる。蒸発
後、ナスフラスコ内に残ったＴＴＦ−ＴＣＮＱ錯体を電
荷移動錯体とする。

一方、実施例１で分散質として得たマグネタイト粒子５
ｇをヘキサンに分散させ、これにポリアルファオレフィ
ン油を１０ｇ加えて良く混合した後、ロータリエバポレ
ータで９０℃に保ちヘキサンを蒸発させる。得られた磁
性流体と前記工程により得たＴＴＦ−ＴＣＮＱ錯体０．
４５　ｇとを、ボールミルで２時間混合しつつ粉砕した
。その混合粉砕後の磁性流体は、分散性が極めて安定で
あった。得られた磁性流体を内径７鰭、外径７．４ｍ。

厚み０．７　ａｍの環状体（磁性流体シール）とした時
の内、外周面間の抵抗値を測定したところ７ＭΩであっ
た。

なお、上記各実施例で得られる導電性磁性流体組成は、
電荷移動錯体の添加量を加減して任意に調節可能であり
、必要に応じて上記電気抵抗値をより低減させることも
容易である。

なおまた、この発明の工程は上記の実施例に限定される
ことはない。例えば、低沸点溶媒中に強磁性体微粒子と
その分散剤のみならず、電荷移動錯体と該電荷移動錯体
を溶解、可溶化または分散させるための添加剤としての
界面活性剤をも加えたものを中間媒体とし、これから大
きな磁性粒子を分離した後、有機分散媒溶液であるキャ
リアと混合し、これを加熱して低沸点溶媒を蒸発除去す
るようにしても良い。

各実施例により得られる導電性磁性流体組成物の構造を
模式的に示すと、第１図のようになる。

すなわち、強磁性体微粒子１は、従来同様にその表面を
界面活性剤（この場合はオレイン酸）の疎水基２に被覆
され親油性となってキャリア３であるポリアルファオレ
フィン油内に安定に分散浮遊している。而して、従来と
は異なり、キャリア３内には更に、微細な電荷移動錯体
４が多量に浮遊している。この電荷移動錯体４は、それ
自身でキャリア３中に分散するか、または図示しない界
面活性剤のポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
でキャリア３に分散されるか、乃至はその界面活性剤の
形成するミセル内に溶解または可溶化されており、界面
活性剤に被覆された磁性粒子１に比し、極めて移動し易
い状態で浮遊している。

したがって、帯電の電荷はこの電荷移動錯体４を介し容
易にキャリア３内を運搬され、除去される。

〔発明の効果〕

この発明によれば、キャリアに強磁性体微粒子を安定に
分散させてなる磁性流体に導電性を付与するべく、電荷
移動錯体をキャリア中に安定に溶解、可溶化または分散
させたので、電荷を容易に運搬することができて高い帯
電防止機能を有し、かつ熱安定性の大きな導電性磁性流
体組成物が得られるという効果がある。

しかも従来の如く、その導電性が飽和磁化量に応じて規
制されることなく、単に電荷移動錯体の添加量を加減す
るのみで自在に調整できるという効果がある。

また、キャリアに電荷移動錯体を添加する工程が付加さ
れるのみであるから、製造し易く安価に提供できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による導電性磁性流体組成物の構成を
説明する模式図である。 １は強磁性体微粒子、２は界面活性剤、３はキャリア、
４は電荷移動錯体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャリアとなる有機溶媒と、導電性を付与する電
   荷移動錯体と、強磁性体微粒子と、該強磁性体微粒子を
   前記有機溶媒中に安定に分散させるための添加剤とから
   なる導電性磁性流体組成物。
2. （２）電荷移動錯体が添加剤により前記キャリアに安定
   に溶解、可溶化または分散している特許請求の範囲第１
   項記載の導電性磁性流体組成物。
3. （３）強磁性体微粒子の粒径が２０〜５００Åである特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の導電性磁性流体
   組成物。
4. （４）強磁性体微粒子が体積比で１〜７０％の範囲で前
   記有機溶媒中に分散している特許請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれかに記載の導電性磁性流体組成物。