JPH01228536A - 磁性流体の製造方法 - 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〕 本発明は、磁性流体の製造方法に関する。更に詳しくは
、低蒸気圧基油中にフェライト類微粒子を高濃度で安定
に分散せしめ、これにより飽和磁化を向上せしめた磁性
流体の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

フェライト類微粒子は、粉砕法、共沈法、蒸着法などに
よって製造されているが、これらの方法の中、純度、粒
径制御、生産性などの点から、−般に共沈法が用いられ
ている。ところで、共沈法は、鉄イオンを含む水溶液か
らの沈殿反応であるため、生成した磁性微粒子は水溶液
中にけん濁した状態で得られる。

一方、磁性流体用の磁性体微粒子は、凝集していること
なく、１個１個が分散していることが望ましい。そのた
め、共沈法磁性体微粒子の場合には、微粒子同志の固着
凝集の危険性を含む乾燥工程を経ることなく、分散液状
態で固着凝集防止用の界面活性剤を微粒子表面に吸着さ
せることが必要となり、従って水溶性の界面活性剤が用
いられている。

このように水溶性界面活性剤によって磁性体微粒子を分
散させた磁性流体にあっては、その分散基油がケロシン
、トルエンなどの比較的揮発性に富む溶媒に限定され、
しかるに磁性流体が磁性流体シール、磁性流体研磨など
に用いられる場合には、基油の蒸発は磁性流体の機能そ
のものを損う重要な問題としてとらえられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

磁性流体は、このように一般にフェライト類微粒子を高
級脂肪酸塩、ソルビタンエステルの如き分散剤を用いて
基油中に分散せしめたものである。

ところが、低蒸気圧の基油中にフェライト類微粒子を単
に分散させようとしても高い分散性が得られず、とても
実用には供せられない。

かかる低蒸気圧基油への分散において、かりに良い分散
性が得られたとしても、低蒸気圧基油は一般の有機溶媒
や水がＩ　Ｃｓｔ以下の動粘度（４０℃）を示すのに対
し約８〜５０Ｃｓｔ　（４０℃）という高い動粘度を有
するため、均一なサスペンションの形成に非常な長時間
を要する。しかも１分散さるべきフェライト類微粒子す
入てか安定なサスペンションを形成する訳ではなく、が
なりの割合のフェライト類微粒子が遠心分離などの精製
時にとり除が汎、効率が非常に悪いという問題もある。

本発明は、フェライト類微粒子を低蒸気圧基油中に安定
にかつ高濃度で分散させた磁性流体を効率良く製造する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

かかる本発明の目的は、界面活性剤吸着フェライト類微
粒子の低沸点炭化水素溶媒分散サスペンションに、Ｎ−
アルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドを
添加して約７０℃以上の温度で加熱処理した後、低沸点
炭化水素溶媒を分離し。

分離されたＮ−アルキレンポリアミン置換アルケニルコ
ハク酸イミド被覆フェライト類微粒子に２５℃において
０．１ｍｍ）１ｇ以下の蒸気圧を有する低蒸気圧基油お
よびＮ−アルキルポリアミン置換アルケニルコハク酸イ
ミド、モノ−またはジ−オキシアルキレン置換基を有す
るリン酸エステルまたは非イオン界面活性剤である分散
剤を添加し、分散処理することにより達成される。

本発明方法においては、まず界面活性剤を吸着させた、
粒径約５０〜３００人、好ましくは約７０−１２０人の
フェライト類微粒子を、油中分散時の阻害因子となる水
分を十分に乾燥除去した上で、それを比較的容易に分散
させる低沸点炭化水素溶媒中に分散させ、そこに安定な
低沸点炭化水素ベースサスペンションを形成させること
が、従来法によって行われる。

フェライト類微粒子としては、任意の方法によって製造
されたものが用いられるものの、純度。

粒径の制御、そして何よりも生産性の点において有利で
ある共沈法によって製造されたものが好んで用いられる
。

フェライト類微粒子に吸着される界面活性剤としては、
微粒子を低沸点炭化水素溶媒中に分散させる際に通常用
いられている次のようなものが用いられ、好ましくは高
級脂肪酸塩またはソルビタンエステルが用いられる。

オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸エアロゾル
−〇Ｔなどのジアルキルスルホこはく酸塩ポリオキシエ
チレンアルキルエステル ドデシル硫酸エステルなどのアルコール硫酸エステルア
ルキルベンゼンスルホン酸 オレイルリン酸塩などのリン酸塩 ポリオキシエチレンアルキルアミン グリセリンエステル アミノアルコールエステル 低沸点炭化水素溶媒としては、沸点約６０〜２００℃の
脂肪族、脂環状または芳香族の炭化水素溶媒、例えばｎ
−ヘキサン、ｎ−へブタン、ローオクタン、イソオクタ
ン、ｎ−デカン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン
、メシチレン、エチルベンゼン、石油エーテル、石油ベ
ンジン、ナフサ、リグロインなどの少くとも一種が用い
ら九る。

上記界面活性剤吸着フェライト類微粒子をこれらの低沸
点炭化水素溶媒とホモジナイザーなどを用いて分散処理
し、必要に応じて遠心分層して沈降物をとり除き、分散
濃度約０．０１〜３０重量％、好ましくは約０．１〜２
０重量％のサスペンションを形成させる。これ以上の濃
度に調製されると、フェライト類微粒子はゲル化してし
まい、安定なサスペンションを形成させない。

この低沸点炭化水素ベースサスペンションは、次工程に
用いるに際し、粒径が大きすぎたりあるいは分散性に乏
しい粒子を除去するための磁性流体精製法の常とう手段
である遠心分離法や磁性流体を磁界勾配中に置く方法な
どを適用し、質の高い磁性流体として用いることも適宜
行われる６次いで、この安定な低沸点炭化水素ベースサ
スペンションには、第２の界面活性剤が添加され。

それによって磁性体微粒子を被覆する。そのために、上
記サスペンション形成に用いられる低沸点炭化水素とし
ては、この界面活性剤を溶解させるものが望まれ、また
界面活性剤としては、潤滑油添加剤の一種である清浄分
散剤などが用いられ、特にこの界面活性剤を被覆した後
加熱処理する場合には無灰系の清浄分散剤が好ましい。

かかる第２の界面活性剤としては１次のようなものがサ
スペンションを形成する低沸点炭化水素に対し、約０．
１〜１０重量２の割合で用いられる。

（２）多極性アクリル酸エステル重合体Ｃ０ＯＲ’　　
　　Ｃ０ＯＲ”ＮＲ’。

Ｒ゛：アルキレン基、アリーレン基などの２価基これら
第２の界面活性剤が添加された低沸点炭化水素ベースサ
スペンションは、約７０℃以上の温度で攪拌下に加熱処
理される。加熱処理は、低沸点炭化水素の還流温度で行
われ、その際低沸点炭化水素は還流させずに留去するこ
ともできる。また、加熱処理は、後記低蒸気圧基油の共
存下に行なうこともでき、この場合には常圧下、減圧下
または不活性ガス雰囲気中での約２００〜３００℃の加
熱処理が約３０〜６０分間行われ、低沸点炭化水素溶媒
の留去も同時に行われる。

その後、低沸点炭化水素が留去された残渣あるいはこれ
と低蒸気圧基油との混合物を、トルエン−アセトン、ト
ルエン−メタノール、ｎ−ヘキサン−アセトン、イソオ
クタン−アセトンなどの混合溶媒を用いて洗浄すること
が一般に行われ、磁性流体としたときに粘度を向上させ
たりあるいは磁性体微粒子の分散濃度低下の原因となる
余分の界面活性剤、低沸点炭化水素、熱分解生成物など
を除去する。洗浄後は、磁性体微粒子を必要に応じて乾
燥させる。

このようにして得られた第２の界面活性剤で被覆された
磁性体微粒子は、低蒸気圧基油および第３の界面活性剤
が添加されるが、前記加熱処理によって低蒸気圧基油へ
の分散性は良好な状態となっている。

低蒸気圧基油としては、２５℃において０．１ｍｍＨｇ
以下、好ましくは０．０１ｎ＋＋ｎＨｇ以下の蒸気圧を
有する液体５例えば天然油であるホワイトオイル（流動
パラフィン）、鉱油、スピンドル油など、あるいは合成
油である高級アルキルベンゼン、高級アルキルナフタレ
ン、ポリブテン（分子量約３００〜２０００）、ジカル
ボン酸ジエステル（ジオクチルアゼレート、ジオクチル
アジペート、ジオクチルセバケート、ジブチルフタレー
ト、ジブチルフレ−トなど）、ポリオール（ネオペンチ
ルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリス
リトール、ジペンタエリスリトールなど）、これらのポ
リオールと炭素数６〜１０のカルボン酸とのポリオール
ポリエステル（トリメチロールプロパントリｎ−ヘプチ
ルエステル、ペンタエリスリトールテトラｎ−ヘキシル
エステル、ペンタエリスリトールテトラ２−エチルヘキ
シルエステルなど）、リン酸トリエステル（リン酸トリ
ブチルエステル、リン酸トリ２−エチルヘキシルエステ
ル、リン酸トリクレジルエステルなど）、更に酸化防止
剤、耐摩耗剤、油性剤、清浄分散剤などのいわゆる潤滑
添加剤を含んだ潤滑油が、最終的に得られる磁性流体中
のフェライト類微粒子の分散濃度が約１０〜５０重量％
となるような割合で用いられる。

これらの低蒸気圧基油に対して、一般に約１０〜０重量
２用いられる第３の分散剤としては、次の３種のものが
用いられる。

（１）Ｎ−アルキレンポリアミン置換アルケニルコハク
酸イミド （２）モノ−またはジ−オキシアルキレン基含有リン酸
エステルまたはそれらの混合物 Ｈ ＲＯ（ＣｎＨ２ｎＯ）４〜、。−Ｐ＝０Ｈ ｎ：２または３ （３）非イオン界面活性剤 エチレンオキサイド系： ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルポリオキ
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エステル ソルビタン脂肪酸エステル系： ソルビタン高級脂肪酸モノ（トリ）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系：グリセリンエス
テル系： グリセリン高級脂肪酸モノ（トリ）エステルこれらを添
加しての分散処理は、ホモジナイザー、超音波、振動ミ
ルなどを用いる常法によって行われるが、この際低沸点
炭化水素溶媒の少量を添加することも１分散効率を増加
させる上で有効である。

分散処理後は、第２の界面活性剤を添加した後の処理の
如く、必要によって混合溶媒による洗浄が行われる。分
散時に低沸点炭化水素溶媒が添加されあるいは混合溶媒
による洗浄が行われた場合には、磁性流体の分散濃度や
蒸発成分の制御などの観点から、得られた磁性流体を減
圧下で加熱処理し、低沸点成分を留去することが好まし
く、これによって磁性流体の分散性が損われることはな
い、更に、前記の如き遠心分離あるいは磁界勾配中への
静置による精製法も、必要に応じて適用することかでき
る。

〔発明の効果〕

本発明方法により、まずフェライト類微粒子が凝集しな
いように界面活性剤を吸着させた状態で低沸点炭化水素
溶媒分散サスペンションとした後、第２および第３の特
定の界面活性剤で被覆することにより、磁性流体シール
を始めとする各種用途にとって必要条件である低蒸気圧
基油に簡単にかつ安定に磁性体微粒子を分散させた磁性
流体を効率良く製造することができる。しかも、得られ
た磁性流体は、約４０〜５０重量Ｘの高濃度で磁性体微
粒子を分散させることができるので、それの飽和磁化値
も高めることができる。

かかる本発明方法は、共沈法フェライト類微粒子に好適
に適用され、共沈法の最大の弱点であった水溶性界面活
性剤しか使用できず、換言すればそれによって分散基油
が低沸点炭化水素溶媒に限定されるという制約から開放
され、低蒸気圧基油の使用を可能とさせる。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例Ｉ ＦｅＣＱ　２・４Ｈ２０１８４ｇおよびＦｅＣＱ　３　
・６Ｈｚ　０５００ｇを溶解させた水溶液１８５０ｍ　
Ｑに、攪拌しなから６Ｎ　Ｎａ０ＩＩ水溶液をｐｌｌが
１１になる迄滴下し、その後８０℃で３０分間熟成、冷
却し、塩をデカンテーションで除去してマグネタイトけ
ん濁液を得た。

このけん濁液に、オレイン酸ナトリウム７０ｇを溶かし
た水溶液を加え、９０℃で３０分間吸着反応を行ない、
その後攪拌下にＩＮＨ（ｌをＰＨが６になる迄滴下し、
静置した。上澄液の電導塵が５，５　Ｘ　１０−’／Ω
・Ｃｌ１１になる迄脱塩水でデカンテーションした後、
口過、乾燥して、オレイン酸被覆マグネタイト微粒子を
得た。

得られたオレイン酸被覆マグネタイト微粒子４０ｇをキ
シレン２５０ｇ中に添加し、ホモジナイザー（日本精機
製作新製エクセルホモジナイザーＤＸ型）を用いて攪拌
（１００００ｒｐｍ、６０分間）し、キシレンベースサ
スペンションを得た。このサスペンション１００ｇにポ
リブテニルコハク酸イミドテ１〜ラエチレンペンタミン
（ポリブテニル基分子量約１３００）　１．８ｇを加え
て攪拌（１００００ｒｐｍ、　３０分間）した後、ロー
タリーエバポレーターを用いて、常圧下１６０℃に加熱
しながらキシレンを除去し、残渣のマグネタイト微粒子
をアセトン−キシレン（１：１）混合液で５回洗浄して
乾燥した。

得られたポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペ
ンタミン吸着マグネタイト微粒子２ｇに、リン酸トリク
レジル４．１ｇおよびポリブテニルコハク酸イミドテト
ラエチレンペンタミン０．４ｇを加えた後、１２時間超
音波照射による分散処理を行ない、リン酸トリクレジル
中にマグネタイト微粒子が安定に分散し、飽和磁化（１
６Ｋ　Ｏｅ）が２４７Ｇの磁性流体を得た。

実施例２ 実施例１記載の方法で得られたオレイン酸被覆マグネタ
イト微粒子４０ｇおよびポリブテニルコハク酸イミドテ
トラエチレンペンタミン４ｇをイソオクタン２００ｇ中
に加え、ホモジナイザーを用いて攪拌（１００００ｒｐ
ｍ、６０分子ＩＩｊ）シ、イソオクタンベースサスペン
ションを得た。これを還流冷却器を備えたナス型フラス
コに移し、窒素ガスバブル攪拌雰囲気下で９９℃に３０
分間加熱した。ロータリーエバポレーターを用い、減圧
下に５０℃に加熱してイソオクタンを留去、分離したマ
グネタイト微粒子は、アセトン−トルエン（１：１）混
合液で５回洗浄し、乾燥させた。

得られたポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペ
ンタミン吸着マグネタイト微粒子２５ｇに、ポリオキシ
エチレンノニルフェニルエーテル２．５ｇを溶解させた
アルキルナフタレン（ライオン製品ポンプオイル−５）
２２．５ｇを添加し、ホモジナイザーを用いて攪拌（１
００００ｒｐｍ、６０分間）した後、１２時間超音波照
射による分散処理を行ない、アルキルナフタレン中にマ
グネタイト微粒子が５０重量％の高濃度で安定に分散し
、飽和磁化が５００Ｇの磁性流体を得た。

実施例３ 実施例１記載の方法で得られたオレイン酸被覆マグネタ
イト微粒子４０ｇをｎ−オクタン２５０ｇ中に添加し、
ホモジナイザーを用いて攪拌（１００００ｒｐｍ、６０
分間）した後、遠心分離処理（１００００ｒｐｍ、３０
分間）し、その上澄液を採取してｎ−オクタンベースサ
スペンションを得た。このサスペンション２００ｇに、
ポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペンタミン
４ｇを溶解させたアルキルナフタレン１６ｇを添加し、
ホモジナイザーを用いて攪拌（１００００ｒｐｍ。

６０分間）した。その後ナス型フラスコに移し、アルゴ
ンガスバブル攪拌雰囲気下で、２８０℃で３０分加熱し
、その際ｎ−オクタンを蒸留回収した。冷却後、残渣の
マグネタイト微粒子を、アセトン−トルエン（１：１）
混合液で５回洗浄し、乾燥させた。

得られたポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペ
ンタミン吸着マグネタイト微粒子１６ｇおよびポリブテ
ニルコハク酸イミドテトラエチレンペンタミン１．６ｇ
をアルキルナフタレン１４．４ｇ中に添加し、ホモジナ
イザーを用いて攪拌（１００００ｒｐｍ。

６０分間）し、アルキルナフタレン中にマグネタイト微
粒子が安定に分散し、飽和磁化が５００Ｇの磁性流体を
得た。

実施例４〜５ 実施例３記載の方法で得られたポリブテニルコハク酸イ
ミドテトラエチレンペンタミン吸着マグネタイト微粒子
１０ｇおよびポリオキシエチレンリン酸エステル（実施
例４）またはポリオキシエチレンソルビタンオレイルエ
ステル（実施例５）１ｇをアルキルナフタレン９ｇ中に
添加し、ホモジナイザーを用いて攪拌（ｌｏｏｏｏｒｐ
ｍ、　６０分間）した後、１２時間超音波照射による分
散処理を行ない、それぞれアルキルナフタレン中に微粒
子が５０重量％の高１度で安定に分散し、飽和磁化が４
７０Ｇ（実施例４）または３２０Ｇ（実施例５）の磁性
流体を得た。

実施例６ 実施例３記載の方法で得られたポリブテニルコハク酸イ
ミドテトラエチレンペンタミン吸着マグネタイト微粒子
１０ｇおよびポリオキシエチレンノニルフェニルエーテ
ル１ｇをジオクチルセバケート９ｇ中に添加し、ホモジ
ナイザーを用いて攪拌（１００００ｒｐｍ、６０分間）
した後、１２時間超音波照射による分散処理を行ない、
ジオクチルセバケート中に微粒子が５０重量％の高濃度
で安定に分散し、飽和磁化が２４０Ｇの磁性流体を得た
。

実施例７ 実施例１記載の方法で得られたオレイン酸被覆マグネタ
イト微粒子２５０ｇをリグロイン７５０ｇ中に添加し、
ホモジナイザーを用いて攪拌（１００００ｒｐｍ、　３
０分間）した後、遠心分離処理（５０００ｒｐｍ、　３
０分間）し、その上澄液を採取してリグロインベースサ
スペンションを得た。このサスペンション７００ｇに、
ポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペンタミン
７ｇを溶解させたアルキルナフタレン６３ｇを混合し、
超音波を１０分間照射した後、ロータリーエバポレータ
ーを用いて、アスピレータ−減圧下に２００℃で３０分
間加熱し、リグロインを留去した。残渣を、アセトン−
トルエン（１：１）混合液で３回洗浄し、減圧乾燥した
。

得られたポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペ
ンタミン吸着マグネタイト微粒子に、これと同重量の１
０重量％ポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペ
ンタミンのアルキルナフタレン溶液を混合し、７２時間
超音波を照射した後遠心分離（５０００ｒｐｍ、３０分
間）して、アルキルナフタレン中に微粒子が５０重量％
の高濃度で安定に分散し、飽和磁化が４２７Ｇの磁性流
体を得た。

比較例 実施例１記載の方法で得られたオレイン酸被覆マグネタ
イト微粒子２０ｇをイソオクタン２５０ｇ中に加え、ホ
モジナイザーを用いて攪拌（１００００ｒｐｍ、６０分
間）した後、遠心分離処理（１００００ｒｐｍ、３０分
間）し、その上澄液を採取してイソオクタンベースサス
ペンションを得た。このサスペンション２５０ｇに、ポ
リブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペンタミン４
ｇを添加し、ホモジナイザーを用いて攪拌（１００００
ｒｐｍ、６０分間）した。これに等量のアセトンを加え
て沈降させた微粒子を、アセトン−イソオクタン（Ｉｌ
ｌ）混合液で洗浄後、ポリオキシエチレンノニルフェニ
ルエーテル１ｇおよびアルキルナフタレン９ｇを添加し
、ホモジナイザー処４　（ｔｏｏｏ。

ｒｐｍ、６０分間）および超音波処理（７２時間）行っ
たが、上澄液がやや茶褐色になる程度で殆んど分散しな
かった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．界面活性剤吸着フェライト類微粒子の低沸点炭化水
   素溶媒分散サスペンションに、Ｎ−アルキレンポリアミ
   ン置換アルケニルコハク酸イミドを添加して約７０℃以
   上の温度で加熱処理した後、低沸点炭化水素溶媒を分離
   し、分離されたＮ−アルキレンポリアミン置換アルケニ
   ルコハク酸イミド被覆フェライト類微粒子に２５℃にお
   いて０．１ｍｍＨｇ以下の蒸気圧を有する低蒸気圧基油
   およびＮ−アルキレンポリアミン置換アルケニルコハク
   酸イミド、モノ−またはジ−オキシアルキレン置換基を
   有するリン酸エステルまたは非イオン界面活性剤である
   分散剤を添加し、分散処理することを特徴とする低蒸気
   圧基油中にフェライト類微粒子を安定に分散せしめた磁
   性流体の製造方法。
2. ２．界面活性剤吸着フェライト類微粒子の低沸点炭化水
   素溶媒分散サスペンションに、Ｎ−アルキレンポリアミ
   ン置換アルケニルコハク酸イミドおよび２５℃において
   ０．１ｍｍＨｇ以下の蒸気圧を有する低蒸気圧基油を添
   加して約２００〜３００℃の温度で加熱処理した後、低
   沸点炭化水素溶媒を分離し、分離されたＮ−アルキレン
   ポリアミン置換アルケニルコハク酸イミド被覆フェライ
   ト類微粒子に２５℃において０．１ｍｍＨｇ以下の蒸気
   圧を有する低蒸気圧基油およびＮ−アルキレンポリアミ
   ン置換アルケニルコハク酸イミド、モノ−またはジ−オ
   キシアルキレン置換基を有するリン酸エステルまたは非
   イオン界面活性剤である分散剤を添加し、分散処理する
   ことを特徴とする低蒸気圧基油中にフェライト類微粒子
   を安定に分散せしめた磁性流体の製造方法。