JPH0661032A - 水ベース磁性流体組成物 - Google Patents

水ベース磁性流体組成物

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JPH0661032A
JPH0661032A JP21436792A JP21436792A JPH0661032A JP H0661032 A JPH0661032 A JP H0661032A JP 21436792 A JP21436792 A JP 21436792A JP 21436792 A JP21436792 A JP 21436792A JP H0661032 A JPH0661032 A JP H0661032A
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JP
Japan
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water
magnetic fluid
fine particles
fluid composition
soluble polymer
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JP21436792A
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English (en)
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Shunichi Yabe
俊一 矢部
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/44Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids

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  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】安価でしかも長期間安定した分散性を有する水
ベース磁性流体組成物を提供する。 【構成】分散媒の水に強磁性体微粒子1を分散させる分
散剤として安価な水溶性ポリマー10を用いた。水溶性
ポリマーの強い静電気反発作用と立体障害作用の相乗効
果により、高い分散性と優れた分散安定性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強磁性体微粒子を分散
媒である水中に分散剤を介して安定に分散させてなる水
ベース磁性流体組成物に関し、特に分散剤に水溶性ポリ
マーを用いて安価でしかも長期間にわたり非常に安定し
た分散性が得られるものである。
【0002】
【従来の技術】従来の水を分散媒とした磁性流体として
は、例えば特公昭54−40069号公報及び本出願人
による特開平2−23602号公報に記載されたものが
ある。前者のものは、図2に模式的に示すように、湿式
法により得た強磁性体微粒子1の表面に、水相でまず不
飽和脂肪酸あるいはその塩類を主成分とする界面活性剤
(第1の界面活性剤)2の単分子吸着層を形成させた
後、さらに二層目に、陰イオン型あるいは非イオン型界
面活性剤(第2の界面活性剤)3を配向吸着させて、強
磁性体微粒子1を水中に安定に分散させることにより、
水ベースの磁性流体を得るものである。
【0003】これに対して後者は、図3に示すように、
分散剤として塩タイプの親水基4と少なくとも1個の加
水分解性基とを有するカップリング剤5を用い、その加
水分解性基の反応生成物6を介して強磁性体微粒子1の
表面に化学結合させ、分散媒である水側に配向した塩タ
イプの親水基4によって強磁性体微粒子1を水中に安定
に分散せしめて水ベース磁性流体を得るものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の水を分散媒とした磁性流体には、以下のような種々
の問題点があった。すなわち、特公昭54−40069
号公報に提示のものについては、 第2の界面活性剤の吸着は、吸着力が非常に弱い物
理吸着であり、(第1の界面活性剤との親油基同士の相
互作用によるファンデルワールス力に基づく)簡単に脱
着してしまい易く、長期間にわたって強磁性体微粒子の
安定した分散を保つことが困難である。 温度変化により第2の界面活性剤の水への溶解度が
変化するため、第2の界面活性剤のうちバルク中に存在
する過剰の分と二層目に吸着する分との平衡が温度に大
きく依存する。すなわち、温度の変化により第2の界面
活性剤が脱着してしまい、強磁性体微粒子の分散安定性
が悪くなる可能性がある。 過剰に水中に存在する第2の界面活性剤によって磁
性流体自体が簡単に泡立つので、取扱いが困難である。 少量の油や極性溶媒が磁性流体に混入することで、
二層目に吸着している界面活性剤、さらには一層目に吸
着している界面活性剤の脱着が起こる。その結果、分散
している強磁性体微粒子が沈澱してしまったり、磁性流
体自体が乳化してしまったりする可能性がある。
【0005】一方、特開平2−23602号公報に提示
のものについては、上記特公昭54−40069号公報
に提示のものの〜の問題点に着目してこれを改善し
たものであるが、なお次の点が未解決であった。 (a)分散剤であるカップリング剤の加水分解性基(ア
ルコキシ基)が、強磁性流体微粒子表面とカップリング
反応をする際にアルコールが副生成物として生成するの
で、それを除去する必要がある。 (b)カップリング剤の分子量が比較的小さいので(M
W1000未満)、水中に強磁性体微粒子自体を浮遊さ
せて凝集を防ぐ立体的保護作用があまり大きくない。し
たがって長期的な分散安定性が十分でない。 (c)塩タイプの親水基を有するカップリング剤は特殊
な薬品で非常に高価であり、磁性流体の分散剤としては
経済性の点で問題がある。
【0006】そこで本発明は、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、分散剤としてその分子
構造の鎖長中に多数の塩タイプの親水基を有する水溶性
ポリマーを用い、強磁性体微粒子に対して少量の添加量
であっても、その電荷の反発、水への溶媒和、立体的保
護作用のそれぞれの強い働きで高い凝集防止作用を発揮
し、水中に長期間にわたって強磁性体微粒子を安定に分
散せしめることを可能として上記従来の問題点を解決す
ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の水ベース磁性流体組成物は、水を分散媒とし、強
磁性体微粒子を分散質とする水ベース磁性流体組成物に
おいて、分散剤として水溶性ポリマーを用いたことを特
徴とする。
【0008】
【作用】分散剤である水溶性ポリマーは、その巨大な分
子構造中に多数のアニオン性の親水基が存在している。
図1は、水溶性ポリマー分子10が多数のアニオン性の
親水基11を有して強磁性体微粒子1の粒子表面に付着
した状態を模式的に表している。このような多数のアニ
オン性の親水基11を有するため、静電気的反発作用
が大きく、また分散媒である水との溶媒和作用が大き
い。且つ鎖長が非常に長いことから大きな立体障害作
用を有する。これらの三作用に基づいて、水ベース磁性
流体組成物の粒子間の凝集を効果的に抑制し、長期間に
わたり強磁性体微粒子を水中に安定に分散させることが
できる。
【0009】以下、本発明の水ベース磁性流体組成物を
詳細に説明する。水溶性ポリマーは水に容易に溶ける高
分子で、天然及び合成高分子がある。天然高分子として
は、タンパク質,多糖であるデンプンなどがあり、合成
高分子としてはポリビニルアルコール,ポリエチレンオ
キシド,ポリアクリルアミド,ポリビニルピロリドン,
ポリアクリル酸,ポリアクリル酸ナトリウムなどがあ
る。これらはいずれも主鎖または側鎖に、水と水素結合
をつくり易い構造(例えばペプチド結合,エチレンオキ
サイド)や親水基(例えば、−COOH,−COON
a,−CONH2,−SO3 H,−SO3 Na等)を有す
る。本発明の水溶性ポリマーとしては、強磁性体微粒子
を水中に安定して分散させるために、その分子構造がポ
リアクリル酸ナトリウムに近いものが特に適している。
すなわち、非常に長い主鎖中に(部分的に側鎖を有して
いても良い)、電離基(水中で対イオンが解離する塩タ
イプの親水基)が多数存在するタイプのものが好適であ
る。また、その主鎖としては、ポリイソプレン,ポリブ
テン,ポリイソブチレン,ポリブタジエンなど比較的弾
性に富むものが好ましい。
【0010】上記水溶性ポリマーの平均分子量は100
0〜100000位が望ましく、好ましくは10000
程度である。また、親水基としては、カルボキシル基,
スルホン酸基及びリン酸エステル基のそれぞれの金属
塩、特にアルカリ金属塩が好ましい。同一鎖長中にそれ
ぞれの親水基がランダムに存在し、その種類は単一もし
くは二種類以上であってもかまわない。その親水基の数
は、分散剤の一分子中に10〜1000個位、好ましく
は100個程度である。
【0011】本発明に用いる水溶性ポリマーの具体例と
しては、ポリイソプレンスルホン酸ナトリウム,ポリイ
ソプレンカルボン酸ナトリウムなどが挙げられる。続い
て、本発明の強磁性体微粒子について説明する。強磁性
体微粒子としては、周知の湿式法によりコロイド状水懸
濁液(スラリー)として得られるものを用いてよい。こ
こに湿式法とは、第1鉄イオンと第2鉄イオンを1:2
の割合で含む酸性溶液にアルカリを加え、pH9程度以
上とし、適宜な温度下で熟成することによりマグネタイ
トコロイドを得るものである。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粉砕するいわゆる
湿式粉砕法で得られたものでもよい。さらに、その他、
乾式法で得られたものであってもよい。
【0012】また、マグネタイト以外にマンガンフェラ
イト,ニッケルフェライト,コバルトフェライトもしく
はこれらと亜鉛の複合フェライトやバリウムフェライト
などの強磁性体金属酸化物微粒子や、鉄,コバルト等の
強磁性の金属微粒子を用いることもできる。強磁性体微
粒子の含有量は、従来一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、溶媒として水を用いた
中間媒体を経由して製造することにより、更に高濃度に
調整することも可能になる。
【0013】本発明の水ベース磁性流体組成物の製造法
としては、水を溶媒とした湿式粉砕法を用いることがで
き、粉砕手段としてはボールミル,循環式超音波ホモジ
ナイザー,ナノマイザーなどが効率がよい。粉砕後、必
要に応じて遠心分離によって粒径の大きい粒子や分散安
定性の低い粒子を除去することもできる。また、濃縮な
どによって適当な濃度に調整することもできる。
【0014】次に、本発明の実施例を説明する。
【0015】
【実施例1】まず、硫酸第1鉄と硫酸第2鉄とを、それ
ぞれ0.3molづつ含む水溶液1lに、6NのNaO
aqをpH11以上になるまで加えた後、その溶液を6
0℃で30分間熟成して、マグネタイトコロイドのスラ
リー液を得た。ついで、室温下で水洗して、このスラリ
ー中の電界質を除去する。以上は、湿式法によりマグネ
タイトコロイドを製造する工程である。このようにして
得たマグネタイトコロイド液を遠心分離してマグネタイ
トだけを回収したものを80℃で3時間減圧乾燥した。
【0016】この乾燥したマグネタイト微粒子15.0g
に、分散剤として、水溶性ポリマーのダイナフローP103
〔日本合成ゴム(株)製、平均分子量10000 、親水基−
COONa:−SO3 Na=4:1、固形分40.8%、そ
の他は水〕5.5 g及び水26.3gを加え、ボールミルを用
いて4時間粉砕及び分散操作を行った。このようにし
て、表面が上記水溶性ポリマーで被服されたマグネタイ
ト微粒子が水に安定に分散した分散液が得られた。
【0017】この分散液を遠心分離機にかけて、800
0Gの遠心力下で30分間処理し、マグネタイト分散粒
子のうち比較的粒径の大きい分散性の悪い粒子を沈降せ
しめて除去した。この遠心分離操作によって得られた上
澄み液は極めて安定な磁性流体であった。
【0018】
【実施例2】上記実施例1と同様にして湿式法によりマ
グネタイトコロイドのスラリーを製造し、室温下で水洗
してこのスラー中の電解質を除去する。このマグネタイ
ト微粒子50gを含有するスラリー500 mlに、分散剤と
して水溶性ポリマーのダイナフローK106〔日本合成ゴム
(株)製、主成分ポリイソプレンスルホン酸ナトリウ
ム、平均分子量40000 、親水基−SO3 Na、固形分40
%、その他は水〕20gを加え、循環式超音波ホモジナイ
ザーに移して2時間粉砕及び分散処理を行った。このよ
うにして、表面が上記水溶性ポリマーで被覆されたマグ
ネタイト微粒子が水に安定に分散した分散液が得られ
た。
【0019】この分散液を遠心分離機にかけて8000
Gの遠心力下で30分間処理し、マグネタイト分散粒子
のうち比較的粒径の大きい、分散性の悪い粒子を沈降せ
しめて除去した。この遠心分離操作によって得られた上
澄み液は極めて安定な磁性流体であった。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、強磁性微粒子を水ベー
スの分散媒中に安定に分散させる分散剤として、安価で
しかも静電気的反発作用及び水との溶媒和作用が大き
く、且つ鎖長が長くて立体障害作用が大きい水溶性ポリ
マーを用いたため、長期間にわたり水中において強磁性
体微粒子の高い分散安定性が確保でき、更に分散剤の添
加量が少なくて良く、安価で採算性の高い水ベース磁性
流体組成物を提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水ベース磁性流体組成物の概念図であ
る。
【図2】従来の水ベース磁性流体組成物の概念図であ
る。
【図3】従来の他の水ベース磁性流体組成物の概念図で
ある。
【符号の説明】
1 強磁性体微粒子 10 水溶性ポリマー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水を分散媒とし、強磁性体微粒子を分散
    質とする水ベース磁性流体組成物において、分散剤とし
    て水溶性ポリマーを用いたことを特徴とする水ベース磁
    性流体組成物。
JP21436792A 1992-08-11 1992-08-11 水ベース磁性流体組成物 Pending JPH0661032A (ja)

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