JP3528098B2 - 粘土−有機複合体を分散させたシリコーンオイルベースのエレクトロレオロジー流体及びその製造方法 - Google Patents
粘土−有機複合体を分散させたシリコーンオイルベースのエレクトロレオロジー流体及びその製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流或いは直流の電界
を作用させると粘性が増大する特性を有する所謂ウイン
ズロー効果を顕著に示すようなエレクトロレオロジー流
体(以下、ER流体という)及びその製造方法に関す
る。
を作用させると粘性が増大する特性を有する所謂ウイン
ズロー効果を顕著に示すようなエレクトロレオロジー流
体(以下、ER流体という)及びその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来よりER流体は、ウインズロー効果
を示すものとして、バルブ、自動車エンジンマウント、
ショックアブソーバー、ダンパー等の種々の用途への実
用化が試みられている。そして、上記ER流体として
は、チタン酸バリウム等の強誘電性を有する微粒子を溶
媒に分散させた流体(特公平2−38538号公報)や
シリカ微粒子を溶媒に分散させた流体(特開昭61−4
4998号公報)、珪酸アルミニウムの微粒子を溶媒に
分散させた流体(特開昭62−95397号公報)或い
は二次元層状構造を有する物質の層間に有機化合物を挿
入すると共に微量の水分を保有させた微粒子を溶媒に分
散させた流体(特開平3−181597号公報)等が知
られている。
を示すものとして、バルブ、自動車エンジンマウント、
ショックアブソーバー、ダンパー等の種々の用途への実
用化が試みられている。そして、上記ER流体として
は、チタン酸バリウム等の強誘電性を有する微粒子を溶
媒に分散させた流体(特公平2−38538号公報)や
シリカ微粒子を溶媒に分散させた流体(特開昭61−4
4998号公報)、珪酸アルミニウムの微粒子を溶媒に
分散させた流体(特開昭62−95397号公報)或い
は二次元層状構造を有する物質の層間に有機化合物を挿
入すると共に微量の水分を保有させた微粒子を溶媒に分
散させた流体(特開平3−181597号公報)等が知
られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記E
R流体の実用化においては、より安定な分散性を有し、
より広い温度範囲で効果を発揮し、更に、より低い電力
で作動し、しかも容易に大量生産をすることができるよ
うなER流体が嘱望されていた。
R流体の実用化においては、より安定な分散性を有し、
より広い温度範囲で効果を発揮し、更に、より低い電力
で作動し、しかも容易に大量生産をすることができるよ
うなER流体が嘱望されていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記に鑑み提
案されたもので、膨潤性層状ケイ酸塩(尚、ここで言う
膨潤性とは水に分散時膨潤するという意味)の層間に、
1〜3個の(R−O)nHで示されるポリオキシアルキ
レン基〔但し、RはC原子2〜6個の直鎖状(分枝を有
するものも含む)炭化水素であり、nは10〜50であ
る。〕を有する第4級アンモニウムイオンが少なくとも
1種以上導入された粘土−有機複合体を充分乾燥させ、
シリコーンオイルに分散させてなることを特徴とするE
R流体及びその製造方法に関するものである。
案されたもので、膨潤性層状ケイ酸塩(尚、ここで言う
膨潤性とは水に分散時膨潤するという意味)の層間に、
1〜3個の(R−O)nHで示されるポリオキシアルキ
レン基〔但し、RはC原子2〜6個の直鎖状(分枝を有
するものも含む)炭化水素であり、nは10〜50であ
る。〕を有する第4級アンモニウムイオンが少なくとも
1種以上導入された粘土−有機複合体を充分乾燥させ、
シリコーンオイルに分散させてなることを特徴とするE
R流体及びその製造方法に関するものである。
【0005】本発明を構成する主要物質である粘土−有
機複合体を製造する場合に用いられる膨潤性層状ケイ酸
塩としては、天然又は合成のヘクトライト、サポナイ
ト、スチブンサイト、バイデライト、モンモリロナイ
ト、ノントロナイト又はベントナイト等のスメクタイト
属粘土鉱物やNa型テトラシリシックフッ素雲母、Li
型テトラシリシックフッ素雲母、Na型フッ素テニオラ
イト、Li型フッ素テニオライト等の膨潤性雲母及びバ
ーミキュライト又はこれ等の置換体、誘導体或いはこれ
らの2種以上の混合物を挙げることができる。その中
で、スメクタイト属粘土鉱物、膨潤性雲母及び膨潤性バ
ーミキュライトは、生成する粘土−有機複合体のシリコ
ーンオイルへの分散性の点で好ましい。
機複合体を製造する場合に用いられる膨潤性層状ケイ酸
塩としては、天然又は合成のヘクトライト、サポナイ
ト、スチブンサイト、バイデライト、モンモリロナイ
ト、ノントロナイト又はベントナイト等のスメクタイト
属粘土鉱物やNa型テトラシリシックフッ素雲母、Li
型テトラシリシックフッ素雲母、Na型フッ素テニオラ
イト、Li型フッ素テニオライト等の膨潤性雲母及びバ
ーミキュライト又はこれ等の置換体、誘導体或いはこれ
らの2種以上の混合物を挙げることができる。その中
で、スメクタイト属粘土鉱物、膨潤性雲母及び膨潤性バ
ーミキュライトは、生成する粘土−有機複合体のシリコ
ーンオイルへの分散性の点で好ましい。
【0006】上記膨潤性雲母としては、例えば特開平2
−149415号公報に記載された方法により、ケイフ
ッ化ナトリウム及び/又はケイフッ化リチウムとタルク
の混合物、又はケイフッ化ナトリウム及び/又はケイフ
ッ化リチウムとフッ化ナトリウム及び/又はフッ化リチ
ウムとタルクの混合物を、700〜1000℃で加熱処
理して得られるものが、より好ましい。尚、この方法で
得られる膨潤性雲母はバーミキュライトとの境界がはっ
きりしないものでバーミキュライトの範疇に属するとも
言えるものであるが、一応雲母と呼ぶことにする。スメ
クタイト属粘土鉱物の中では、3−八面体型スメクタイ
トであるヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト及
びその類似化合物の合成品及び2−八面体型スメクタイ
トである天然のベントナイトを精製したモンモリロナイ
トがより好ましく、最も好ましいのは下記の一般式
(6)で示される合成スメクタイト属粘土鉱物である。
−149415号公報に記載された方法により、ケイフ
ッ化ナトリウム及び/又はケイフッ化リチウムとタルク
の混合物、又はケイフッ化ナトリウム及び/又はケイフ
ッ化リチウムとフッ化ナトリウム及び/又はフッ化リチ
ウムとタルクの混合物を、700〜1000℃で加熱処
理して得られるものが、より好ましい。尚、この方法で
得られる膨潤性雲母はバーミキュライトとの境界がはっ
きりしないものでバーミキュライトの範疇に属するとも
言えるものであるが、一応雲母と呼ぶことにする。スメ
クタイト属粘土鉱物の中では、3−八面体型スメクタイ
トであるヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト及
びその類似化合物の合成品及び2−八面体型スメクタイ
トである天然のベントナイトを精製したモンモリロナイ
トがより好ましく、最も好ましいのは下記の一般式
(6)で示される合成スメクタイト属粘土鉱物である。
【化7】
【0007】上記合成スメクタイト属粘土鉱物は、特公
昭61−12848号公報に記載されている製法、或い
はそれと類似の製法でつくられる。以下にその製法につ
いて記載するが、勿論これに限定されるものではない。
まず、ケイ酸とマグネシウム塩の均質混合溶液はケイ酸
溶液とマグネシウム塩水溶液の混合或いはマグネシウム
塩をケイ酸溶液に直接溶解することにより得られる。ケ
イ酸とマグネシウム塩の混合割合は一般式を満足するよ
うな化学量論的割合であるのが好ましいが、いずれか一
方を過剰に用いることもできる。ケイ酸溶液はケイ酸ナ
トリウムと鉱酸を混合し、液のpHを酸性とすることに
より得られる。ケイ酸ナトリウムとしては一般に市販さ
れている1号ないし4号水ガラス並びにメタケイ酸ナト
リウムのいずれも使用できる。鉱酸としては硝酸、塩
酸、硫酸などが用いられる。ケイ酸と鉱酸を混合する場
合、鉱酸の量が少ないとゲル化する場合が多いので液の
pHが5以下、好ましくは1〜3の間になるようケイ酸
ナトリウムと鉱酸の割合を選ぶ必要がある。次に常温で
ケイ酸とマグネシウム塩の均質混合溶液とアルカリ溶液
を混合して均質沈殿を得る。アルカリ溶液としてはアン
モニア水、水酸化ナトリウム溶液、水酸化リチウム溶
液、或いはそれらの混合溶液などが用いられる。アルカ
リ溶液の量は混合後のpHが10以上になる量を選ぶ。
次いで濾過、水洗を繰り返して副生した溶解質を充分に
除去する。工業的に副生した溶解質を除去する方法とし
ては、特開平5−279012号公報に記載されている
ようにクロスフロー方式による限外濾過処理(レイノル
ズ数50〜5000、濾過膜の平均細孔径0.1〜5μ
m)を採用することが望ましいが、同様な分離・除去効
果が得られれば、この方式に限定されない。次にこの均
質沈殿に水、リチウムイオン、必要に応じてリチウムイ
オン以外の一価陽イオン、フッ素イオンを添加し、オー
トクレーブ等の加圧反応器に仕込み、100〜350℃
で反応させる。一般に反応温度が高いほど反応速度は大
となり、反応時間が長いほど結晶化は良好となるが、常
圧100℃の条件では少なくとも6時間以上、望ましく
は24時間以上の反応時間を要し、41kg/cm2、
250℃の条件では1〜3時間で充分である。添加すべ
きリチウムイオン、ナトリウムイオン及びフッ素イオン
等は、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、フ
ッ化水素酸、酸性フッ化アンモニウム、ケイフッ化ナト
リウム並びにフッ化ナトリウム等から選ぶことができる
が、これらに限定されるものではない。フッ素イオンは
特に添加しなくとも、本発明の対象となる生成物は得ら
れるが、フッ素イオンを添加すると生成物の熱に対する
安定性の向上等の微妙な差が生じるため、必要に応じて
添加する。反応終了後、オートクレーブ内容物を乾燥
し、粉砕することにより最終的製品が得られる。このよ
うにして得られたケイ酸塩は、3−八面体型スメクタイ
ト属粘土鉱物であるヘクトライトに類似したX線回折パ
ターンを示す。また、水中において優れた膨潤性及び分
散性を示し、その分散液はチクソトロピックな粘性を示
し、殆ど着色しない水系ゾル・ゲルを生成する特徴があ
る。それに、層間に存在する陽イオンが関与する陽イオ
ン交換容量は、通常、粘土100g当り70〜150ミ
リ当量と非常に大きい。この高い陽イオン交換容量を有
することにより、イオン交換法で第4級アンモニウムイ
オンを層間に導入できる。本発明の粘土−有機複合体を
製造するのに使用される膨潤性層状ケイ酸塩の陽イオン
交換容量は、粘土100g当り10ミリ当量以上、好ま
しくは60ミリ当量以上であり、交換容量が大きい程よ
い。膨潤性層状ケイ酸塩は、50%以下の非粘土不純物
を含有していてもよいが、非粘土不純物の量は10%以
下が望ましい。
昭61−12848号公報に記載されている製法、或い
はそれと類似の製法でつくられる。以下にその製法につ
いて記載するが、勿論これに限定されるものではない。
まず、ケイ酸とマグネシウム塩の均質混合溶液はケイ酸
溶液とマグネシウム塩水溶液の混合或いはマグネシウム
塩をケイ酸溶液に直接溶解することにより得られる。ケ
イ酸とマグネシウム塩の混合割合は一般式を満足するよ
うな化学量論的割合であるのが好ましいが、いずれか一
方を過剰に用いることもできる。ケイ酸溶液はケイ酸ナ
トリウムと鉱酸を混合し、液のpHを酸性とすることに
より得られる。ケイ酸ナトリウムとしては一般に市販さ
れている1号ないし4号水ガラス並びにメタケイ酸ナト
リウムのいずれも使用できる。鉱酸としては硝酸、塩
酸、硫酸などが用いられる。ケイ酸と鉱酸を混合する場
合、鉱酸の量が少ないとゲル化する場合が多いので液の
pHが5以下、好ましくは1〜3の間になるようケイ酸
ナトリウムと鉱酸の割合を選ぶ必要がある。次に常温で
ケイ酸とマグネシウム塩の均質混合溶液とアルカリ溶液
を混合して均質沈殿を得る。アルカリ溶液としてはアン
モニア水、水酸化ナトリウム溶液、水酸化リチウム溶
液、或いはそれらの混合溶液などが用いられる。アルカ
リ溶液の量は混合後のpHが10以上になる量を選ぶ。
次いで濾過、水洗を繰り返して副生した溶解質を充分に
除去する。工業的に副生した溶解質を除去する方法とし
ては、特開平5−279012号公報に記載されている
ようにクロスフロー方式による限外濾過処理(レイノル
ズ数50〜5000、濾過膜の平均細孔径0.1〜5μ
m)を採用することが望ましいが、同様な分離・除去効
果が得られれば、この方式に限定されない。次にこの均
質沈殿に水、リチウムイオン、必要に応じてリチウムイ
オン以外の一価陽イオン、フッ素イオンを添加し、オー
トクレーブ等の加圧反応器に仕込み、100〜350℃
で反応させる。一般に反応温度が高いほど反応速度は大
となり、反応時間が長いほど結晶化は良好となるが、常
圧100℃の条件では少なくとも6時間以上、望ましく
は24時間以上の反応時間を要し、41kg/cm2、
250℃の条件では1〜3時間で充分である。添加すべ
きリチウムイオン、ナトリウムイオン及びフッ素イオン
等は、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、フ
ッ化水素酸、酸性フッ化アンモニウム、ケイフッ化ナト
リウム並びにフッ化ナトリウム等から選ぶことができる
が、これらに限定されるものではない。フッ素イオンは
特に添加しなくとも、本発明の対象となる生成物は得ら
れるが、フッ素イオンを添加すると生成物の熱に対する
安定性の向上等の微妙な差が生じるため、必要に応じて
添加する。反応終了後、オートクレーブ内容物を乾燥
し、粉砕することにより最終的製品が得られる。このよ
うにして得られたケイ酸塩は、3−八面体型スメクタイ
ト属粘土鉱物であるヘクトライトに類似したX線回折パ
ターンを示す。また、水中において優れた膨潤性及び分
散性を示し、その分散液はチクソトロピックな粘性を示
し、殆ど着色しない水系ゾル・ゲルを生成する特徴があ
る。それに、層間に存在する陽イオンが関与する陽イオ
ン交換容量は、通常、粘土100g当り70〜150ミ
リ当量と非常に大きい。この高い陽イオン交換容量を有
することにより、イオン交換法で第4級アンモニウムイ
オンを層間に導入できる。本発明の粘土−有機複合体を
製造するのに使用される膨潤性層状ケイ酸塩の陽イオン
交換容量は、粘土100g当り10ミリ当量以上、好ま
しくは60ミリ当量以上であり、交換容量が大きい程よ
い。膨潤性層状ケイ酸塩は、50%以下の非粘土不純物
を含有していてもよいが、非粘土不純物の量は10%以
下が望ましい。
【0008】また、本発明では、層間に導入される1〜
3個の(R−O)n Hで示されるポリオキシアルキレン
基〔但し、RはC原子2〜6個の直鎖状(分枝を有する
ものも含む)炭化水素であり、nは10〜50であ
る。〕を有する第4級アンモニウムイオンに特徴があ
り、これは下記の一般式(1)で示される第4級アンモ
ニウムイオン
3個の(R−O)n Hで示されるポリオキシアルキレン
基〔但し、RはC原子2〜6個の直鎖状(分枝を有する
ものも含む)炭化水素であり、nは10〜50であ
る。〕を有する第4級アンモニウムイオンに特徴があ
り、これは下記の一般式(1)で示される第4級アンモ
ニウムイオン
【化8】
が好ましく、前記一般式(1)の第4級アンモニウムイ
オンにおいて、より好ましくは、下記の一般式(2)
オンにおいて、より好ましくは、下記の一般式(2)
【化9】
の第4級アンモニウムイオンであり、更に好ましくは、
下記の一般式(3)
下記の一般式(3)
【化10】
で示される第4級アンモニウムイオンである。
【0009】また、上記の範囲に含まれる第4級アンモ
ニウムイオンの2種類以上を同時に膨潤性層状ケイ酸塩
の層間に導入したものを用いることもできる。この場
合、特に、第4級アンモニウムイオンが、下記の一般式
(4)
ニウムイオンの2種類以上を同時に膨潤性層状ケイ酸塩
の層間に導入したものを用いることもできる。この場
合、特に、第4級アンモニウムイオンが、下記の一般式
(4)
【化11】
及び一般式(5)
【化12】
で示される2種類の第4級アンモニウムイオンが導入さ
れた粘土−有機複合体は生成物のパウダー化が容易で、
ハンドリング面での有利性を有する。
れた粘土−有機複合体は生成物のパウダー化が容易で、
ハンドリング面での有利性を有する。
【0010】前記した膨潤性層状ケイ酸塩の層間に、本
発明で用いる上記の第4級アンモニウムイオンを導入す
るには、該イオンを含む第4級アンモニウム塩が用いら
れるが、そのような塩としては、該イオンと、例えばC
lイオン、Brイオン、NO3 イオン、CH3 COOイ
オン等の陰イオンとの塩を挙げることができる。
発明で用いる上記の第4級アンモニウムイオンを導入す
るには、該イオンを含む第4級アンモニウム塩が用いら
れるが、そのような塩としては、該イオンと、例えばC
lイオン、Brイオン、NO3 イオン、CH3 COOイ
オン等の陰イオンとの塩を挙げることができる。
【0011】本発明で用いる粘土−有機複合体は、層間
の陽イオン交換により得られるが、例えば以下の方法で
製造することができる。第1段階としては前記した方法
で得られた膨潤性層状ケイ酸塩を水中に分散させる。そ
の固体分散濃度は通常1〜15wt%が望ましいが、膨
潤性層状ケイ酸塩が十分分散可能な濃度の範囲なら自由
に設定することができる。次に、この膨潤性層状ケイ酸
塩懸濁液に前述の第4級アンモニウム塩を混合し、反応
させることによって粘土−有機複合体を製造することが
できる。混合時、アルコール等の有機溶媒を加え、有機
溶媒含有液中で反応させてもよい。第4級アンモニウム
塩は、膨潤性層状ケイ酸塩の陽イオン交換容量の当量用
いるのが望ましいが、これより少ない量でも製造は可能
である。また、陽イオン交換容量に対して過剰量添加し
ても差し支えない。その量は該粘土の陽イオン交換容量
の0.5〜1.5倍量(ミリ当量換算)、特に0.8〜
1.2倍量であることが好ましい。反応は室温で十分進
行するが、加温してもよい。加温の最高温度は用いる第
4級アンモニウム塩の分解点以下であれば任意に設定が
可能であり、一般的には10〜95℃、好ましくは50
〜80℃である。反応時間は数分〜数時間と反応条件に
より異なるが、一般的には30分〜2時間程度である。
次いで固液を分離し、生成した粘土−有機複合体を水洗
浄して副生溶解質を十分に除去する。
の陽イオン交換により得られるが、例えば以下の方法で
製造することができる。第1段階としては前記した方法
で得られた膨潤性層状ケイ酸塩を水中に分散させる。そ
の固体分散濃度は通常1〜15wt%が望ましいが、膨
潤性層状ケイ酸塩が十分分散可能な濃度の範囲なら自由
に設定することができる。次に、この膨潤性層状ケイ酸
塩懸濁液に前述の第4級アンモニウム塩を混合し、反応
させることによって粘土−有機複合体を製造することが
できる。混合時、アルコール等の有機溶媒を加え、有機
溶媒含有液中で反応させてもよい。第4級アンモニウム
塩は、膨潤性層状ケイ酸塩の陽イオン交換容量の当量用
いるのが望ましいが、これより少ない量でも製造は可能
である。また、陽イオン交換容量に対して過剰量添加し
ても差し支えない。その量は該粘土の陽イオン交換容量
の0.5〜1.5倍量(ミリ当量換算)、特に0.8〜
1.2倍量であることが好ましい。反応は室温で十分進
行するが、加温してもよい。加温の最高温度は用いる第
4級アンモニウム塩の分解点以下であれば任意に設定が
可能であり、一般的には10〜95℃、好ましくは50
〜80℃である。反応時間は数分〜数時間と反応条件に
より異なるが、一般的には30分〜2時間程度である。
次いで固液を分離し、生成した粘土−有機複合体を水洗
浄して副生溶解質を十分に除去する。
【0012】このようにして生成された粘土−有機複合
体をその熱分解点以下、通常は240℃以下、好ましく
は150℃以下の温度で充分に乾燥して使用する。尚、
乾燥後の粘土−有機複合体は、鱗片状の微粒子(1次粒
子)の凝集粒子であり、できるだけ水分を含んでいない
ことが望ましいが、乾燥で取り切れない構造水を含む微
量の水分は含まれていても特に問題ではない。具体的に
は、水分として1重量%以下が好ましい。
体をその熱分解点以下、通常は240℃以下、好ましく
は150℃以下の温度で充分に乾燥して使用する。尚、
乾燥後の粘土−有機複合体は、鱗片状の微粒子(1次粒
子)の凝集粒子であり、できるだけ水分を含んでいない
ことが望ましいが、乾燥で取り切れない構造水を含む微
量の水分は含まれていても特に問題ではない。具体的に
は、水分として1重量%以下が好ましい。
【0013】本発明のER流体は、上記のように乾燥さ
れた粘土−有機複合体をシリコーンオイルに分散させる
ことにより得られる。シリコーンオイルとしては、ジメ
チルポリシロキサン、メチルメトキシポリシロキサン、
メチルフェニルポリシロキサン、メチル水素ポリシロキ
サン、或いはトリフルオロプロピル基、クロロフェニル
基、ニトリル基、カルボキシル基、アミノ基等を含む所
謂carbon functionalシリコーンオイ
ル、他の有機化合物、例えばポリオキシアルキレン、高
級アルコール、脂肪酸等の共重合タイプの変性シリコー
ンオイル等を単独で、或いは2種以上を混合して用いる
ことができる。これらの中で、分散性の点からメチルメ
トキシポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン
がより好ましい。また、前記した各種の粘土−有機複合
体を2種類以上混合して、シリコーンオイルに分散させ
て本発明のER流体としても何ら問題ではない。
れた粘土−有機複合体をシリコーンオイルに分散させる
ことにより得られる。シリコーンオイルとしては、ジメ
チルポリシロキサン、メチルメトキシポリシロキサン、
メチルフェニルポリシロキサン、メチル水素ポリシロキ
サン、或いはトリフルオロプロピル基、クロロフェニル
基、ニトリル基、カルボキシル基、アミノ基等を含む所
謂carbon functionalシリコーンオイ
ル、他の有機化合物、例えばポリオキシアルキレン、高
級アルコール、脂肪酸等の共重合タイプの変性シリコー
ンオイル等を単独で、或いは2種以上を混合して用いる
ことができる。これらの中で、分散性の点からメチルメ
トキシポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン
がより好ましい。また、前記した各種の粘土−有機複合
体を2種類以上混合して、シリコーンオイルに分散させ
て本発明のER流体としても何ら問題ではない。
【0014】尚、粘土−有機複合体をシリコーンオイル
に分散する方法として、上記のような粘土−有機複合体
の凝集微粒子にシリコーンオイルを添加し、ホモジナイ
ザー或いは各種の強力な攪拌器等で攪拌しながら加熱す
る。場合により、複数の攪拌操作を組み合せて使用す
る。攪拌が充分強力に行われれば必ずしも加熱は必要な
いが、加熱により粒子膨潤が促進され、分散が速くな
る。この加熱温度は高いほど効果があるが、粘土−有機
複合体に含有されている第4級アンモニウムイオンやシ
リコーンオイルの変質や蒸発をきたさない範囲にとどめ
るべきである。それ故、加熱温度は、50〜240℃が
好ましく、より好ましくは80〜150℃である。ま
た、分散をより完全に行うために、加熱攪拌処理前後
(特に処理後)に、超音波処理を行うことも有効であ
る。
に分散する方法として、上記のような粘土−有機複合体
の凝集微粒子にシリコーンオイルを添加し、ホモジナイ
ザー或いは各種の強力な攪拌器等で攪拌しながら加熱す
る。場合により、複数の攪拌操作を組み合せて使用す
る。攪拌が充分強力に行われれば必ずしも加熱は必要な
いが、加熱により粒子膨潤が促進され、分散が速くな
る。この加熱温度は高いほど効果があるが、粘土−有機
複合体に含有されている第4級アンモニウムイオンやシ
リコーンオイルの変質や蒸発をきたさない範囲にとどめ
るべきである。それ故、加熱温度は、50〜240℃が
好ましく、より好ましくは80〜150℃である。ま
た、分散をより完全に行うために、加熱攪拌処理前後
(特に処理後)に、超音波処理を行うことも有効であ
る。
【0015】また、本発明のER流体を構成する粘土−
有機複合体よりなる分散微粒子とシリコーンオイルより
なる電気絶縁性液体との割合は、分散微粒子の含有量が
1〜60重量%、好ましくは5〜30重量%である。分
散微粒子の含有量が1重量%未満ではエレクトロレオロ
ジー効果が小さく、60重量%を超えると電場がない時
の初期粘度が著しく大きくなる。このようにして、シリ
コーンオイル中に分散させると、固体の粘土−有機複合
体(凝集微粒子)は膨潤して、微細な鱗片状の微粒子
(1次粒子)に劈開される。この場合、分散微粒子は生
成条件により、平均粒径0.1μm未満、平均厚み0.
002〜0.05μmのものが得られるが、ER流体と
しての粘性効果及び長期的な物性の安定性の面からこの
ような微粒子が好ましい。
有機複合体よりなる分散微粒子とシリコーンオイルより
なる電気絶縁性液体との割合は、分散微粒子の含有量が
1〜60重量%、好ましくは5〜30重量%である。分
散微粒子の含有量が1重量%未満ではエレクトロレオロ
ジー効果が小さく、60重量%を超えると電場がない時
の初期粘度が著しく大きくなる。このようにして、シリ
コーンオイル中に分散させると、固体の粘土−有機複合
体(凝集微粒子)は膨潤して、微細な鱗片状の微粒子
(1次粒子)に劈開される。この場合、分散微粒子は生
成条件により、平均粒径0.1μm未満、平均厚み0.
002〜0.05μmのものが得られるが、ER流体と
しての粘性効果及び長期的な物性の安定性の面からこの
ような微粒子が好ましい。
【0016】また、本発明のER流体には、本発明の効
果を損なわない範囲で他の電気絶縁性液体や界面活性
剤、分散剤、無機塩などの添加剤を配合することができ
る。更に、分散時、上記ER流体が粗大な粒子を含む時
は遠心分離等で分離することにより粗大粒子を除去すれ
ば、安定な分散性を有する本発明のER流体を得ること
ができる。
果を損なわない範囲で他の電気絶縁性液体や界面活性
剤、分散剤、無機塩などの添加剤を配合することができ
る。更に、分散時、上記ER流体が粗大な粒子を含む時
は遠心分離等で分離することにより粗大粒子を除去すれ
ば、安定な分散性を有する本発明のER流体を得ること
ができる。
【0017】
【作用】本発明で用いる膨潤性層状ケイ酸塩の層間にポ
リオキシアルキレン基を有する第4級アンモニウムイオ
ンを導入し、乾燥して得られる粘土−有機複合体は、微
粒子(1次粒子)の凝集粒子(2次粒子)であるが、シ
リコーンオイル中ではこの粘土−有機複合体の層間に存
在する第4級アンモニウムイオンがシリコーンオイルと
親和性が強いために、層間にシリコーンオイルが侵入し
て凝集粒子が膨潤し、微細な(生成条件により、平均粒
径0.1μm未満、平均厚み0.002〜0.05μ
m)鱗片状の微粒子(1次粒子)に劈開され、安定に分
散するER流体が得られる。
リオキシアルキレン基を有する第4級アンモニウムイオ
ンを導入し、乾燥して得られる粘土−有機複合体は、微
粒子(1次粒子)の凝集粒子(2次粒子)であるが、シ
リコーンオイル中ではこの粘土−有機複合体の層間に存
在する第4級アンモニウムイオンがシリコーンオイルと
親和性が強いために、層間にシリコーンオイルが侵入し
て凝集粒子が膨潤し、微細な(生成条件により、平均粒
径0.1μm未満、平均厚み0.002〜0.05μ
m)鱗片状の微粒子(1次粒子)に劈開され、安定に分
散するER流体が得られる。
【0018】
【発明の効果】本発明のER流体は、広い温度範囲にお
いて粘度変化が少ない安定性のあるシリコーンオイルを
ベースとしている。また、本発明で用いる粘土−有機複
合体は重力場であるシリコーンオイルに安定して分散し
ており、殆ど沈降しない。さらに、分散微粒子である粘
土−有機複合体は、蒸散し易い遊離水や結合水を充分除
去しているため、温度変化による電界印加時と無印加時
との粘度変化の差が小さい。また、電力消費が小さく、
長時間電界を印加しても粘度変化が小であるため、耐久
性が優れている。さらに、その製造も容易であるため、
大量生産に向いている。したがって、ダンパー、アクチ
ュエーター等への幅広い応用が期待される。
いて粘度変化が少ない安定性のあるシリコーンオイルを
ベースとしている。また、本発明で用いる粘土−有機複
合体は重力場であるシリコーンオイルに安定して分散し
ており、殆ど沈降しない。さらに、分散微粒子である粘
土−有機複合体は、蒸散し易い遊離水や結合水を充分除
去しているため、温度変化による電界印加時と無印加時
との粘度変化の差が小さい。また、電力消費が小さく、
長時間電界を印加しても粘度変化が小であるため、耐久
性が優れている。さらに、その製造も容易であるため、
大量生産に向いている。したがって、ダンパー、アクチ
ュエーター等への幅広い応用が期待される。
【0019】
【実施例】以下に実施例(合成例、比較例も含む)によ
って本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の主旨を
逸脱しない限り、実施例に限定されるものではない。
って本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の主旨を
逸脱しない限り、実施例に限定されるものではない。
【0020】[合成例1 スメクタイト属粘土鉱物の合
成]スメクタイト属粘土鉱物の一種であり、ヘクトライ
ト型粘土鉱物に類似した構造、即ち一般式(6)
成]スメクタイト属粘土鉱物の一種であり、ヘクトライ
ト型粘土鉱物に類似した構造、即ち一般式(6)
【化13】
を有する人工粘土鉱物の合成について示す。10リット
ルのビーカーに水4リットルを入れ、3号水ガラス(S
iO2 28%、Na2 O9%、モル比3.22)860
gを溶解し、95%硫酸162gを攪拌しながら一度に
加えてケイ酸溶液を得る。次に水1リットルに塩化マグ
ネシウム6水和物(MgCl2 ・6H2 O一級試薬(純
度98%))560gを溶解し、ケイ酸溶液に加えて均
質混合溶液を調製し、それを2規定水酸化ナトリウム溶
液3.6リットル中に攪拌しながら5分間で滴下する。
得られた均質な複合沈殿物を、日本ガイシ(株)のクロ
スフロー方式による濾過システム〔クロスフロー濾過器
(セラミック膜フィルター:孔径2μm、チューブラー
タイプ、濾過面積400cm2 )〕で濾過及び充分に水
洗した後、水200ミリリットルと水酸化リチウム1水
和物〔Li(OH)・H2 O〕14.5gとよりなる溶
液を加えてスラリー状とし、オートクレーブに移し、4
1kg/cm2 、250℃で3時間、水熱反応させた。
冷却後、反応物を取り出し、80℃で乾燥し、粉砕して
生成物を得た。生成物を分析し、次の組成のものが得ら
れた。 Na0.4 Mg2.6 Li0.4 Si4.0 O10(OH)2.0
ルのビーカーに水4リットルを入れ、3号水ガラス(S
iO2 28%、Na2 O9%、モル比3.22)860
gを溶解し、95%硫酸162gを攪拌しながら一度に
加えてケイ酸溶液を得る。次に水1リットルに塩化マグ
ネシウム6水和物(MgCl2 ・6H2 O一級試薬(純
度98%))560gを溶解し、ケイ酸溶液に加えて均
質混合溶液を調製し、それを2規定水酸化ナトリウム溶
液3.6リットル中に攪拌しながら5分間で滴下する。
得られた均質な複合沈殿物を、日本ガイシ(株)のクロ
スフロー方式による濾過システム〔クロスフロー濾過器
(セラミック膜フィルター:孔径2μm、チューブラー
タイプ、濾過面積400cm2 )〕で濾過及び充分に水
洗した後、水200ミリリットルと水酸化リチウム1水
和物〔Li(OH)・H2 O〕14.5gとよりなる溶
液を加えてスラリー状とし、オートクレーブに移し、4
1kg/cm2 、250℃で3時間、水熱反応させた。
冷却後、反応物を取り出し、80℃で乾燥し、粉砕して
生成物を得た。生成物を分析し、次の組成のものが得ら
れた。 Na0.4 Mg2.6 Li0.4 Si4.0 O10(OH)2.0
【0021】また、メチレンブルー吸着法で測定した陽
イオン交換能(容量)は101mg当量/100gであ
り、ヘクトライトに類似したX線回折パターンを示し
た。
イオン交換能(容量)は101mg当量/100gであ
り、ヘクトライトに類似したX線回折パターンを示し
た。
【0022】[合成例2 膨潤性雲母の合成]特開平2
−149415号公報に記載された方法に準じて、タル
ク135gとケイフッ化ナトリウム25gの微粉砕物を
混合し、耐熱性容器に入れ、800℃で2時間保持し、
加熱生成物150gを得た。この加熱生成物の陽イオン
交換容量は70ミリ当量/100gであった。
−149415号公報に記載された方法に準じて、タル
ク135gとケイフッ化ナトリウム25gの微粉砕物を
混合し、耐熱性容器に入れ、800℃で2時間保持し、
加熱生成物150gを得た。この加熱生成物の陽イオン
交換容量は70ミリ当量/100gであった。
【0023】[合成例3 粘土−有機複合体の製造]前
記合成例1及び2で得られたスメクタイト属粘土鉱物又
は加熱生成物又は市販のスメクタイト属粘土20gを純
水1000mlに分散させ、陽イオン交換容量の1.1
倍相当量の下記ア−1〜ア−4の第4級アンモニウム塩
(95%以上含有品)を前記の合成膨潤性層状ケイ酸塩
分散液に添加し、攪拌しながら80℃で2時間反応させ
た。生成物を固液分離、洗浄して副生溶解質を除去した
後、80℃で充分乾燥し、膨潤性層状ケイ酸塩の層間に
第4級アンモニウム陽イオンが導入された下記7種類の
粘土−有機複合体(A,B,C,D,E,F,G)を得
た。尚、含有水分は何れも1%以下であった。
記合成例1及び2で得られたスメクタイト属粘土鉱物又
は加熱生成物又は市販のスメクタイト属粘土20gを純
水1000mlに分散させ、陽イオン交換容量の1.1
倍相当量の下記ア−1〜ア−4の第4級アンモニウム塩
(95%以上含有品)を前記の合成膨潤性層状ケイ酸塩
分散液に添加し、攪拌しながら80℃で2時間反応させ
た。生成物を固液分離、洗浄して副生溶解質を除去した
後、80℃で充分乾燥し、膨潤性層状ケイ酸塩の層間に
第4級アンモニウム陽イオンが導入された下記7種類の
粘土−有機複合体(A,B,C,D,E,F,G)を得
た。尚、含有水分は何れも1%以下であった。
【化14】
【化15】
【化16】
【化17】
A…合成例1で製造したスメクタイト属粘土鉱物とア−
1の反応生成物 B…合成例1で製造したスメクタイト属粘土鉱物とア−
2の反応生成物 C…合成例1で製造したスメクタイト属粘土鉱物とア−
3の反応生成物 D…スメクトンSA−1(クニミネ工業(株)製の合成
サポナイト,陽イオン交換容量100ミリ当量/100
g)とア−1の反応生成物 E…クニピアF(クニミネ工業(株)販売の天然モンモ
リロナイト,陽イオン交換容量107ミリ当量/100
g)とア−1の反応生成物 F…合成例2で製造した加熱生成物とア−1の反応生成
物 G…合成例1で製造したスメクタイト属粘土鉱物と、ア
−1とア−4の等モル混合物(但し、混合物として陽イ
オン交換容量の1.1倍相当量反応させる。)との反応
生成物
1の反応生成物 B…合成例1で製造したスメクタイト属粘土鉱物とア−
2の反応生成物 C…合成例1で製造したスメクタイト属粘土鉱物とア−
3の反応生成物 D…スメクトンSA−1(クニミネ工業(株)製の合成
サポナイト,陽イオン交換容量100ミリ当量/100
g)とア−1の反応生成物 E…クニピアF(クニミネ工業(株)販売の天然モンモ
リロナイト,陽イオン交換容量107ミリ当量/100
g)とア−1の反応生成物 F…合成例2で製造した加熱生成物とア−1の反応生成
物 G…合成例1で製造したスメクタイト属粘土鉱物と、ア
−1とア−4の等モル混合物(但し、混合物として陽イ
オン交換容量の1.1倍相当量反応させる。)との反応
生成物
【0024】〈実施例〉
[シリコーンオイルへの分散性テスト]前記合成例3で
製造した7種類の粘土−有機複合体(A,B,C,D,
E,F,G)についてシリコーンオイルへの分散性を調
べた。7種類の粘土−有機複合体(A,B,C,D,
E,F,G)5gを、シリコーンオイル(メチルフェニ
ルポリシロキサン…信越シリコーン(株)製KF−56
又はメチルメトキシポリシロキサン…信越シリコーン
(株)製AFP−1)20gに添加し、超音波処理と加
熱(80℃)攪拌処理をして20重量%濃度の分散液を
作り、25℃で24時間静置して、分散性を肉眼で測定
した。その結果を表1に示す。尚、分散状態(分散度)
は、以下の基準により判定した。また、分散度の評価は
2種類のシリコーンオイルに差がなかったため、メチル
フェニルポリシロキサンを用いた場合を代表して示し
た。 (分散状態の基準) 1…分散不良 2…分散するが、2層に分離し、下層の分散層の割合は
30%以下。 3…分散するが、2層に分離し、下層の分散層の割合は
30〜80%。 4…分散するが、下方に少量沈殿物有り(又は2層に分
離し、下層の分散層の割合は80%以上)。 5…完全分散(ごく微量の沈殿物を含む場合も完全分散
の範疇と見做す)。
製造した7種類の粘土−有機複合体(A,B,C,D,
E,F,G)についてシリコーンオイルへの分散性を調
べた。7種類の粘土−有機複合体(A,B,C,D,
E,F,G)5gを、シリコーンオイル(メチルフェニ
ルポリシロキサン…信越シリコーン(株)製KF−56
又はメチルメトキシポリシロキサン…信越シリコーン
(株)製AFP−1)20gに添加し、超音波処理と加
熱(80℃)攪拌処理をして20重量%濃度の分散液を
作り、25℃で24時間静置して、分散性を肉眼で測定
した。その結果を表1に示す。尚、分散状態(分散度)
は、以下の基準により判定した。また、分散度の評価は
2種類のシリコーンオイルに差がなかったため、メチル
フェニルポリシロキサンを用いた場合を代表して示し
た。 (分散状態の基準) 1…分散不良 2…分散するが、2層に分離し、下層の分散層の割合は
30%以下。 3…分散するが、2層に分離し、下層の分散層の割合は
30〜80%。 4…分散するが、下方に少量沈殿物有り(又は2層に分
離し、下層の分散層の割合は80%以上)。 5…完全分散(ごく微量の沈殿物を含む場合も完全分散
の範疇と見做す)。
【表1】
以上の如く、少量の沈殿物を生じたC以外は何れも極め
てよく分散した。
てよく分散した。
【0025】[ER流体の作成]前記合成例3で得られ
た4種類の粘土−有機複合体(A,B,F,G)を11
0℃でさらに1時間乾燥させて重量変化が殆どないこと
を確認した。これを150℃で長時間加熱して低揮発分
を除去したメチルフェニルポリシロキサン中に入れ、超
音波で分散させた後、100〜120℃で加熱しながら
攪拌し、さらに超音波処理を行い、分散を完了させた。
それを24時間静置後、場合によりごく微量の沈降物を
除去し、安定に粘土−有機複合体が分散している4種類
のER流体(A,B,F,G…尚、このA,B,F,G
は粘土−有機複合体のA,B,F,Gに対応する。)を
得ることができた。この分散している粘土−有機複合体
の粒径は4種類とも電子顕微鏡観察により平均粒径0.
1μm未満、平均厚み0.002〜0.05μmの鱗片
状の微粒子であることが確認された。
た4種類の粘土−有機複合体(A,B,F,G)を11
0℃でさらに1時間乾燥させて重量変化が殆どないこと
を確認した。これを150℃で長時間加熱して低揮発分
を除去したメチルフェニルポリシロキサン中に入れ、超
音波で分散させた後、100〜120℃で加熱しながら
攪拌し、さらに超音波処理を行い、分散を完了させた。
それを24時間静置後、場合によりごく微量の沈降物を
除去し、安定に粘土−有機複合体が分散している4種類
のER流体(A,B,F,G…尚、このA,B,F,G
は粘土−有機複合体のA,B,F,Gに対応する。)を
得ることができた。この分散している粘土−有機複合体
の粒径は4種類とも電子顕微鏡観察により平均粒径0.
1μm未満、平均厚み0.002〜0.05μmの鱗片
状の微粒子であることが確認された。
【0026】上記のようにして得られたER流体につい
て以下のテストを行った。尚、B,GのER流体を用い
た場合、AのER流体と殆ど同様なデータが得られたた
め、代表してAを用いた場合の結果を示すことにする。
て以下のテストを行った。尚、B,GのER流体を用い
た場合、AのER流体と殆ど同様なデータが得られたた
め、代表してAを用いた場合の結果を示すことにする。
【0027】[電気絶縁性]ER流体(A)の場合、粘
土−有機複合体(A)の含有量5%,10%,20%に
おける抵抗率は夫々1.2×104 ,0.28×10
4 ,0.25×104MΩmであった。したがって、製
造したER流体は電気絶縁性に優れ、電界を作用させた
場合の消費電力は小さい。
土−有機複合体(A)の含有量5%,10%,20%に
おける抵抗率は夫々1.2×104 ,0.28×10
4 ,0.25×104MΩmであった。したがって、製
造したER流体は電気絶縁性に優れ、電界を作用させた
場合の消費電力は小さい。
【0028】[流動特性の測定]図1に示す構成の同心
円筒回転粘度計(島津RM−1)を使用して流動特性を
測定した。アースした半径15.0mmの外筒1とバネ
に固定した半径13.5mm、高さ70mmの内筒2と
の間に前記のようにして得られたER流体3を満たし、
直流あるいは交流電圧を作用させる。一定のせん断速度
で流動させる場合は外筒を一定回転数で回転させ、また
動的粘弾性を測定する場合は外筒を振動させた。粘土−
有機複合体(A)の含有量が増すにつれて粘度は増加す
るが、電界を作用させてから粘土−有機複合体(A)粒
子が配列し、エレクトロレオロジー効果を示す時間は
0.5秒以内であることがオシロスコープによる粘度変
化の観察より明らかとなった。
円筒回転粘度計(島津RM−1)を使用して流動特性を
測定した。アースした半径15.0mmの外筒1とバネ
に固定した半径13.5mm、高さ70mmの内筒2と
の間に前記のようにして得られたER流体3を満たし、
直流あるいは交流電圧を作用させる。一定のせん断速度
で流動させる場合は外筒を一定回転数で回転させ、また
動的粘弾性を測定する場合は外筒を振動させた。粘土−
有機複合体(A)の含有量が増すにつれて粘度は増加す
るが、電界を作用させてから粘土−有機複合体(A)粒
子が配列し、エレクトロレオロジー効果を示す時間は
0.5秒以内であることがオシロスコープによる粘度変
化の観察より明らかとなった。
【0029】図2,3は、濃度20%のER流体を用い
て流動曲線における電界強度の影響を調べたものであ
る。ER流体(A)の場合、電界を作用させないと擬塑
性流動を示し、電界の印加で電界のほゞ2乗に比例して
せん断応力が増加し、1.5kV/mmの電界強度で明
らかな降伏値を示した。低せん断速度での電界印加によ
る粘度の増加は著しい。ER流体(F)の場合、電界強
度0kV/mm(電場無印加時)のせん断応力が小さ
く、また、ER流体(A)に比べてせん断速度に対する
せん断応力の変化がより大きい結果が得られた。
て流動曲線における電界強度の影響を調べたものであ
る。ER流体(A)の場合、電界を作用させないと擬塑
性流動を示し、電界の印加で電界のほゞ2乗に比例して
せん断応力が増加し、1.5kV/mmの電界強度で明
らかな降伏値を示した。低せん断速度での電界印加によ
る粘度の増加は著しい。ER流体(F)の場合、電界強
度0kV/mm(電場無印加時)のせん断応力が小さ
く、また、ER流体(A)に比べてせん断速度に対する
せん断応力の変化がより大きい結果が得られた。
【0030】図4は、周波数の異なる2kV/mmの電
界を印加した場合の各種濃度におけるER流体(A)の
せん断応力変化を示したものである。周波数の増加と共
にせん断応力は低下し、100Hz迄の変化は著しい。
粘土−有機複合体(A)濃度の大きいほうがせん断応力
は大であるが、周波数増加によるせん断応力の低下は大
きい。
界を印加した場合の各種濃度におけるER流体(A)の
せん断応力変化を示したものである。周波数の増加と共
にせん断応力は低下し、100Hz迄の変化は著しい。
粘土−有機複合体(A)濃度の大きいほうがせん断応力
は大であるが、周波数増加によるせん断応力の低下は大
きい。
【0031】図5は、ER流体(A)の温度変化による
電界印加強度とせん断応力の関係を示したものである。
常温から80℃まで電界印加による粘度の上昇はほゞ同
じであった。2kV/mm以上の電界強度を印加すると
60℃付近でやゝ粘度変化は増加した。
電界印加強度とせん断応力の関係を示したものである。
常温から80℃まで電界印加による粘度の上昇はほゞ同
じであった。2kV/mm以上の電界強度を印加すると
60℃付近でやゝ粘度変化は増加した。
【0032】[動的弾性率と動的損失の変化]図6は、
各種濃度のER流体(A)の電界印加と無印加の動的弾
性率と動的損失の変化を示したものである。広い角周波
数に於て粘度−有機複合体(A)濃度が増加すると動的
弾性率の変化は減少した。一方、動的損失の変化も低い
角周波数に於て粘度−有機複合体(A)濃度が増加する
ほど減少した。
各種濃度のER流体(A)の電界印加と無印加の動的弾
性率と動的損失の変化を示したものである。広い角周波
数に於て粘度−有機複合体(A)濃度が増加すると動的
弾性率の変化は減少した。一方、動的損失の変化も低い
角周波数に於て粘度−有機複合体(A)濃度が増加する
ほど減少した。
【0033】[耐久性試験]図7は、ER流体の耐久性
試験としてER流体(A)に2kV/mmの電界を作用
し続けた場合のせん断応力の変化(粘性の変化)を示し
たものである。7時間経過して僅かに粘度は増加した
が、粘度の変化はそれほど大でなかった。
試験としてER流体(A)に2kV/mmの電界を作用
し続けた場合のせん断応力の変化(粘性の変化)を示し
たものである。7時間経過して僅かに粘度は増加した
が、粘度の変化はそれほど大でなかった。
【0034】〈比較例〉特開平3−181597号の実
施例に準じてER流体を作成し、シリコーンオイルへの
分散性を調べた。 [比較例用粘土−有機複合体の製造]ヘキサデシルトリ
メチルアンモニウムクロライド(東京化成工業(株)
製)又はベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムク
ロライド(東京化成工業(株)製)の0.05モル/l
水溶液に平均粒径1.5ミクロンのベントナイト(豊順
洋行(株)製のベントナイト粉砕品、陽イオン交換容量
は76ミリ当量/100g)30gを加え、室温で1時
間攪拌し、24時間静置した。生成物を吸引濾過で固液
分離し、洗浄して副生溶解質を除去した後、80℃で充
分乾燥し、下記の2種類の層間化合物(粘土−有機複合
体)を得た。 H…ヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオンとベン
トナイトの粘土−有機複合体(水分0.31%) I…ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムイオン
とベントナイトの粘土−有機複合体(水分0.23%)
施例に準じてER流体を作成し、シリコーンオイルへの
分散性を調べた。 [比較例用粘土−有機複合体の製造]ヘキサデシルトリ
メチルアンモニウムクロライド(東京化成工業(株)
製)又はベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムク
ロライド(東京化成工業(株)製)の0.05モル/l
水溶液に平均粒径1.5ミクロンのベントナイト(豊順
洋行(株)製のベントナイト粉砕品、陽イオン交換容量
は76ミリ当量/100g)30gを加え、室温で1時
間攪拌し、24時間静置した。生成物を吸引濾過で固液
分離し、洗浄して副生溶解質を除去した後、80℃で充
分乾燥し、下記の2種類の層間化合物(粘土−有機複合
体)を得た。 H…ヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオンとベン
トナイトの粘土−有機複合体(水分0.31%) I…ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムイオン
とベントナイトの粘土−有機複合体(水分0.23%)
【0035】[比較例用分散性テスト]上記2種類の粘
土−有機複合体(H,I)5gを、シリコーンオイル
(ジメチルポリシロキサン…東芝シリコーン(株)製T
SF−451−10)20gに添加し、超音波処理と加
熱(80℃)攪拌処理をして20重量%濃度の分散液を
つくり、25℃で24時間静置して、分散性を肉眼で測
定した。尚、分散状態(分散度)は、前記実施例におけ
る分散性テストと同様、以下の基準により判定した。 (分散状態の基準) 1…分散不良 2…分散するが、2層に分離し、下層の分散層の割合は
30%以下。 3…分散するが、2層に分離し、下層の分散層の割合は
30〜80%。 4…分散するが、下方に少量沈殿物有り(又は2層に分
離し、下層の分散層の割合は80%以上)。 5…完全分散(ごく微量の沈殿物を含む場合も完全分散
の範疇と見做す)。 上記分散性テストの結果、H又はIをシリコーンオイル
に分散させたER流体の分散度は何れも3であり、ER
流体として好ましい分散性を示さなかった。
土−有機複合体(H,I)5gを、シリコーンオイル
(ジメチルポリシロキサン…東芝シリコーン(株)製T
SF−451−10)20gに添加し、超音波処理と加
熱(80℃)攪拌処理をして20重量%濃度の分散液を
つくり、25℃で24時間静置して、分散性を肉眼で測
定した。尚、分散状態(分散度)は、前記実施例におけ
る分散性テストと同様、以下の基準により判定した。 (分散状態の基準) 1…分散不良 2…分散するが、2層に分離し、下層の分散層の割合は
30%以下。 3…分散するが、2層に分離し、下層の分散層の割合は
30〜80%。 4…分散するが、下方に少量沈殿物有り(又は2層に分
離し、下層の分散層の割合は80%以上)。 5…完全分散(ごく微量の沈殿物を含む場合も完全分散
の範疇と見做す)。 上記分散性テストの結果、H又はIをシリコーンオイル
に分散させたER流体の分散度は何れも3であり、ER
流体として好ましい分散性を示さなかった。
【図1】同心円筒回転粘度計の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図2】ER流体(A)における電界強度変化によるせ
ん断速度とせん断応力の関係を示すグラフである。
ん断速度とせん断応力の関係を示すグラフである。
【図3】ER流体(F)における電界強度変化によるせ
ん断速度とせん断応力の関係を示すグラフである。
ん断速度とせん断応力の関係を示すグラフである。
【図4】ER流体(A)におけるせん断応力の周波数依
存性を示すグラフである。
存性を示すグラフである。
【図5】ER流体(A)におけるせん断応力の温度依存
性を示すグラフである。
性を示すグラフである。
【図6】ER流体(A)における動的弾性率(a)と動
的損失(b)の電界印加と無印加の比較を示すグラフで
ある。
的損失(b)の電界印加と無印加の比較を示すグラフで
ある。
【図7】ER流体(A)における電界印加による耐久試
験を示すグラフである。
験を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI
C10M 125:30 C10M 149:14
149:14) 107:50
(C10M 169/04 C10N 10:02
107:50 10:04
125:30 20:06 Z
149:14) 30:00 A
C10N 10:02 40:14
10:04
20:06
30:00
40:14
(56)参考文献 特開 平3−181597(JP,A)
特開 平3−252498(JP,A)
特開 平6−158080(JP,A)
特開 平4−129250(JP,A)
特開 平4−33950(JP,A)
特開 平4−33952(JP,A)
特開 平4−234312(JP,A)
特開 昭58−185431(JP,A)
特開 平2−149415(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C10M 169/04
C10M 107/50
C10M 125/26- 125/30
C10M 133/08
C10M 133/14
C10M 133/54
C10M 149/14
C10M 159/12
C10N 10:02 - 10:04
C10N 20:06
C10N 30:00
C10N 30:04
C10N 40:14
B01J 13/00
C01B 33/44
Claims (11)
- 【請求項1】 膨潤性層状ケイ酸塩の層間に、1〜3個
の(R−O)nHで示されるポリオキシアルキレン基
〔但し、RはC原子2〜6個の直鎖状(分枝を有するも
のを含む)炭化水素であり、nは10〜50である。〕
を有する第4級アンモニウムイオンが少なくとも1種以
上導入された粘土−有機複合体を充分乾燥させ、シリコ
ーンオイルに分散させてなることを特徴とするエレクト
ロレオロジー流体。 - 【請求項2】 第4級アンモニウムイオンが一般式
(1)で示される第4級アンモニウムイオンである請求
項1記載のエレクトロレオロジー流体。 【化1】 - 【請求項3】 第4級アンモニウムイオンが一般式
(2)で示される第4級アンモニウムイオンである請求
項2記載のエレクトロレオロジー流体。 【化2】 - 【請求項4】 第4級アンモニウムイオンが一般式
(3)で示される第4級アンモニウムイオンである請求
項3記載のエレクトロレオロジー流体。 【化3】 - 【請求項5】 粘土−有機複合体が、膨潤性層状ケイ酸
塩の層間に一般式(4)及び一般式(5)で示される2
種類の第4級アンモニウムイオンが導入されたものから
なる請求項1記載のエレクトロレオロジー流体。 【化4】 【化5】 - 【請求項6】 膨潤性層状ケイ酸塩がスメクタイト属粘
土鉱物及び/又は膨潤性雲母及び/又は膨潤性バーミキ
ュライトである請求項1〜5に記載のエレクトロレオロ
ジー流体。 - 【請求項7】 スメクタイト属粘土鉱物が、ケイ酸とマ
グネシウム塩の均質混合液とアルカリ溶液を反応させて
ケイ素・マグネシウム複合体をつくり、副生溶解質を除
去した後、一価陽イオン及び必要に応じフッ素イオンを
添加して得たスラリーを、100℃ないし350℃の条
件下で水熱反応させ、次いで乾燥して得られる一般式
(6)で示されるヘクトライトに類似した構造を有する
スメクタイト属粘土鉱物である請求項6記載のエレクト
ロレオロジー流体。 【化6】 - 【請求項8】 一般式(6)において、Mがリチウムイ
オン及び/又はナトリウムイオンである請求項7に記載
のエレクトロレオロジー流体。 - 【請求項9】 膨潤性層状ケイ酸塩が、ケイフッ化ナト
リウム及び/又はケイフッ化リチウムとタルクの混合
物、若しくは、ケイフッ化ナトリウム及び/又はケイフ
ッ化リチウムとフッ化ナトリウム及び/又はフッ化リチ
ウムとタルクの混合物を、700〜1000℃で加熱処
理して得られる生成物である請求項1に記載のエレクト
ロレオロジー流体。 - 【請求項10】 シリコーンオイルに分散時の粘土−有
機複合体が、平均粒径0.1μm未満、平均厚み0.0
02〜0.05μm、含有水分が1重量%以下である請
求項1〜9に記載のエレクトロレオロジー流体。 - 【請求項11】 膨潤性層状ケイ酸塩の層間に、1〜3
個の(R−O)nHで示されるポリオキシアルキレン基
〔但し、RはC原子2〜6個の直鎖状(分枝を有するも
のも含む)炭化水素であり、nは10〜50である。〕
を有する第4級アンモニウムイオンが少なくとも1つ以
上導入された粘土−有機複合体を充分乾燥させ、シリコ
ーンオイルに添加し、攪拌、加熱することを特徴とする
エレクトロレオロジー流体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16749294A JP3528098B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 粘土−有機複合体を分散させたシリコーンオイルベースのエレクトロレオロジー流体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP16749294A JP3528098B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 粘土−有機複合体を分散させたシリコーンオイルベースのエレクトロレオロジー流体及びその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0812987A JPH0812987A (ja) | 1996-01-16 |
JP3528098B2 true JP3528098B2 (ja) | 2004-05-17 |
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ID=15850690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP16749294A Expired - Fee Related JP3528098B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 粘土−有機複合体を分散させたシリコーンオイルベースのエレクトロレオロジー流体及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3528098B2 (ja) |
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JP5024783B2 (ja) * | 2004-08-27 | 2012-09-12 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 有機−無機複合体および高分子複合材料ならびにその製造方法 |
JP5854425B2 (ja) * | 2012-02-07 | 2016-02-09 | 国立大学法人岐阜大学 | エレクトロレオロジー流体 |
JP6029052B2 (ja) * | 2012-07-26 | 2016-11-24 | 国立大学法人信州大学 | スメクタイト被覆シリカ粒子の製造方法 |
-
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- 1994-06-28 JP JP16749294A patent/JP3528098B2/ja not_active Expired - Fee Related
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