JPH01304187A - Electroviscous liquid - Google Patents

Electroviscous liquid

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Publication number
JPH01304187A
JPH01304187A JP13286888A JP13286888A JPH01304187A JP H01304187 A JPH01304187 A JP H01304187A JP 13286888 A JP13286888 A JP 13286888A JP 13286888 A JP13286888 A JP 13286888A JP H01304187 A JPH01304187 A JP H01304187A
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JP
Japan
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silicone oil
solvent
electrorheological
group
silica sol
Prior art date
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Pending
Application number
JP13286888A
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Japanese (ja)
Inventor
Takatsugu Hashimoto
隆次 橋本
Taisuke Fukuda
泰典 福田
Seisuke Tomita
誠介 冨田
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide an electroviscous liq. having excellent stability and electrical response characteristics by conducting solvent replacement of a silica sol comprising a predetermined amt. of SiO2 dispersed in water or an org. solvent and using a non-reactive (modified) silicone oil having a predetermined specific gravity as a dispersion medium. CONSTITUTION:A silica sol comprising 5-50wt.% SiO2 dispersed in water or an org. solvent (e.g., methanol) is provided. Then, an electroviscous liq. is produced by conducting solvent replacement of the silica sol and using a non- reactive silicone oil or modified silicone oil having a specific gravity of 0.9-1.3 as a dispersion medium. Such solvent replacement can be attained by a method comprising distilling off water and low b.p. substances, a method comprising using an ultrafilter membrane, or other methods. The obtd. electroviscous liq. can be used in such a state that it is in direct contact with a rubber-like elastic material, because the electroviscous liq. does not contain any oil, solvent or the like which swells or dissolves the rubber-like elastic material.

Description

【発明の詳細な説明】 イ1発明の目的 ・−・ の1 本発明は電圧の印加によって粘性を増大する電気粘性液
体に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Objects of the Invention (1) The present invention relates to an electrorheological liquid whose viscosity is increased by the application of voltage.

【土立上遣 電気粘性液体は、疎水性で非導電性の、所謂、絶縁油の
中に微細に分割した親水性の固体が分散している懸濁液
で、充分に強い電場の作用の下で極めて速やかに、しか
も可逆的に液体の粘度が増加し、あたかもプラスチック
又は固体の状態になるものである。
[A soil-surfacing electrorheological liquid is a suspension in which finely divided hydrophilic solids are dispersed in a hydrophobic, non-conductive, so-called insulating oil, and is capable of resisting the action of a sufficiently strong electric field. The viscosity of the liquid increases very quickly and reversibly at the bottom, making it appear as if it were a plastic or a solid.

粘度を変化させるためには直流の電場たけてはなく交流
の電場も使用することができ、必要な電流は非常に小さ
く、少ない電力によって強力なカを与えるので、例えば
、クラッチ、水圧弁、ショックアブソーバ−、バイブレ
ータ−1防概ゴム、或はワークピースを正常な位置に保
持するシステムを制御するための電気−機械のインター
フェイス等における構成要素として使用することができ
る。電気粘性液体を利用する多くの構成要素において、
電気粘性液体はゴム状の弾性を有する材料と直接接触す
る状態で使用される。
In order to change the viscosity, an alternating current electric field can be used instead of a direct current electric field.The required current is very small, and it provides a strong force with a small amount of electric power, so it can be used, for example, in clutches, hydraulic valves, shock It can be used as a component in absorbers, vibrator-1 insulation rubbers, or electro-mechanical interfaces for controlling systems that hold workpieces in place. In many components that utilize electrorheological liquids,
Electrorheological liquids are used in direct contact with materials having rubber-like elasticity.

従来、電気粘性液体の構成成分の−っである固体微粒子
としては、表面に水を吸着させたセルロース、デンプン
、シリカゲル、イオン交換樹脂等を、また他の構成成分
である分散媒体としては、塩化ジフェニール、セバシン
酸ジブチル、トランス油、塩化パラフィン、シリコーン
油等を使用したものが存在するが、実用価値に乏しく、
使用可能な実用価値のある極めて高性能かつ安定度の高
い電気粘性液体は未だ存在しない状況である。
Conventionally, the solid particles that are the constituent components of electrorheological liquids have been made of cellulose, starch, silica gel, ion exchange resins, etc. that have water adsorbed on their surfaces, and the dispersion media that are the other constituents have been made of chloride. There are products that use diphenyl, dibutyl sebacate, trans oil, chlorinated paraffin, silicone oil, etc., but they have little practical value.
There is still no usable electrorheological liquid with extremely high performance and high stability that has practical value.

電気粘性液体が実用に供せられていない主たる理由は、
一般に分散相となる微粉末の比重が液相成分の比重より
も大きい等の理由により、長期間放置した時相分離を起
こして沈降し、再び分散させるのが困難な沈殿物を形成
するためである。
The main reason why electrorheological liquids are not put into practical use is
Generally, due to reasons such as the specific gravity of the fine powder that becomes the dispersed phase being greater than the specific gravity of the liquid phase components, when left for a long time, phase separation occurs and settles, forming a precipitate that is difficult to disperse again. be.

このような問題を解決する手段として、比重差を小さく
する方法と、分散相表面を変性し溶解性を上げる方法が
ある。
As means for solving such problems, there are a method of reducing the difference in specific gravity and a method of modifying the surface of the dispersed phase to increase solubility.

前者の例としては、日本特開昭53−93186のよう
に比重の高いハロゲン化した絶縁油と、ポリアクリル酸
リチウムの微粒子の組合せが提案されている。
As an example of the former, a combination of halogenated insulating oil with high specific gravity and fine particles of lithium polyacrylate has been proposed as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-93186.

また後者の例として日本特開昭61−44998では、
シリカゲルとシリコーン油を基にし、分散剤としてアミ
ノ官能性、ヒドロキシ官能性、アセトキシ官能性又はア
ルコキシ官能性のポリシロキサンを用いた電気粘性液体
が提案されている。
As an example of the latter, in Japanese Patent Application Publication No. 61-44998,
Electrorheological fluids based on silica gels and silicone oils have been proposed using amino-, hydroxy-, acetoxy- or alkoxy-functional polysiloxanes as dispersants.

しかし、いずれも長期間にわたワて静置した時に分散相
の粒子が沈降して相分離を起こし、再び分散させるのに
労力を要するなど、上述の沈降性に関しては依然として
実用に耐えないのが実情であった。
However, when these methods are left standing for a long period of time, the particles of the dispersed phase settle, causing phase separation, and it takes effort to re-disperse them. That was the reality.

上記実情を鑑み本発明者等は、分散相として使用される
べき微粒子が分散安定性及び荷電性を合わせ持つことを
指向し、所謂シリカゾルの微粒子が安定に分散している
ことに着目し、該シリカゾルの利用という観点より鋭意
検討してきた結果、SiO□として5〜50重量%を供
給する量の水又は有機溶剤に分散したシリカゾルを溶媒
置換により分散媒体を絶縁油とする事により良好な電気
粘性液体を調製できる事、更に本発明のシリカゾルを用
いた電気粘性液体は粉体から調製した電気粘性液体に比
べ初期粘度を極めて低く抑えられる事を見い出し本発明
に到達した。
In view of the above-mentioned circumstances, the present inventors aimed to make fine particles to be used as a dispersed phase have both dispersion stability and chargeability, and focused on the fact that fine particles of so-called silica sol are stably dispersed. As a result of intensive studies from the perspective of the use of silica sol, we have found that silica sol dispersed in water or organic solvent in an amount of 5 to 50% by weight as SiO□ can be replaced with an insulating oil as the dispersion medium to achieve good electroviscosity. The present invention was achieved by discovering that a liquid can be prepared, and that the electrorheological liquid using the silica sol of the present invention has an extremely low initial viscosity compared to the electrorheological liquid prepared from powder.

が   ′   よ   と     口重発明は、長
期間にわたって安定で、且つ高い電気応答性を示し、さ
らにゴム状弾性材料と直接接触させて使用することがで
きる電気粘性液体を提供する事を目的とする。
The object of the present invention is to provide an electrorheological liquid that is stable over a long period of time, exhibits high electrical responsiveness, and can be used in direct contact with a rubber-like elastic material.

口0発明の構成 I占 ゛  た の 本発明に係る電気粘性液体は、5〜50重量%のS i
 O*が水又は有機溶媒に分散されたシリカゾルを溶媒
置換して比重0.90〜1.30の非反応性のシリコー
ン油又は変性シリコーン油を分散媒体として成ることを
特徴とする。
Structure of the Invention The electrorheological liquid according to the present invention contains 5 to 50% by weight of Si
It is characterized in that a silica sol in which O* is dispersed in water or an organic solvent is replaced with a non-reactive silicone oil or modified silicone oil having a specific gravity of 0.90 to 1.30 as a dispersion medium.

一般にシリカゾルはstagを0.01〜50重量%含
み、アルカリ金属をS i O* / M e * 0
(M eは1価アルカリ金属原子)のモル比として5〜
5000、場合によっては無限大になる程度含み、シリ
カ粒子径1〜150mμ、分散媒としては一般には水又
はメタノール、エタノール、l−プロパツール、t−ブ
タノール、エチレングリコールやポリエチレングリコー
ル等のグリコール類、アセトン、ジメチルホルムアミド
、テトラヒドロフラン等の親水性の有機溶剤、若しくは
水と親水性の有機溶剤の混合溶剤が用いられている。
Generally, silica sol contains 0.01 to 50% by weight of stag and alkali metal in SiO*/Me*0
(M e is a monovalent alkali metal atom) as a molar ratio of 5 to
5,000, including infinity in some cases, silica particle size 1 to 150 mμ, dispersion medium generally water or glycols such as methanol, ethanol, l-propanol, t-butanol, ethylene glycol and polyethylene glycol, Hydrophilic organic solvents such as acetone, dimethylformamide, and tetrahydrofuran, or mixed solvents of water and hydrophilic organic solvents are used.

これらはすべて本発明の電気粘性液体の原料となるシリ
カゾルの範晴に属するものである。またエチルシリケー
ト等のアルキルシリケート又はその加水分解物も同−範
鴫に属する。
All of these belong to the category of silica sol, which is a raw material for the electrorheological liquid of the present invention. Furthermore, alkyl silicates such as ethyl silicate or hydrolysates thereof also belong to the same category.

該シリカゾルの固形分は、Sin、として5〜60重量
%、好ましくは10〜50重量%であることが、電気粘
性液体中にStO,を5〜50重量%供給するために必
要である。
The solid content of the silica sol is 5 to 60% by weight as Sin, preferably 10 to 50% by weight, in order to supply 5 to 50% by weight of StO into the electrorheological liquid.

本発明の電気粘性液体は上記シリカゾルを溶媒置換する
ことによって得られる。溶媒の置換方法としては、蒸溜
により水及び低沸点物を留去する方法、限外濾過膜を用
いる方法、又はモレキュラシーブスを用いる方法等を採
用することができるが、溶媒M換できる方法であればこ
れらに限定されるものではない、但し一般的には、蒸溜
法では比較的沸点の低い溶剤、例えば水、メタノール、
エタノール、■−プロパツール、アセトン等を使用した
シリカゾルであることが好ましく、限外濾過法では比較
的粘度の低い溶剤を用いたシリカゾルであることが望ま
しい。
The electrorheological liquid of the present invention can be obtained by replacing the silica sol with a solvent. As a method for replacing the solvent, a method of removing water and low-boiling substances by distillation, a method of using an ultrafiltration membrane, a method of using molecular sieves, etc. can be adopted, but any method that can replace the solvent M can be used. However, in general, distillation methods use solvents with relatively low boiling points, such as water, methanol,
A silica sol using ethanol, ①-propertool, acetone, etc. is preferable, and in the ultrafiltration method, a silica sol using a relatively low viscosity solvent is preferable.

このようにして溶媒置換されて得られた電気粘性液体は
、その溶媒置換の方法による差はあっても多少の水を含
有する0本発明の電気粘性液体において残存する水の量
は、固形分である8102100重量部当り0.003
〜10重量部、好ましくは0.03〜8重量部、更に好
ましくは0゜05〜5重量部の水が吸着している事が必
要である。水の量が0.003重量部以下だと電気粘性
効果が不十分であり、また10.0重量部以上たと電流
が流れ過ぎ電気粘性効果が阻害されると同時に耐久性も
著しく悪くなってしまう。
The electrorheological liquid obtained by replacing the solvent in this way contains some water, although it differs depending on the method of solvent replacement.The amount of water remaining in the electrorheological liquid of the present invention is determined by 0.003 per 100 parts by weight of 8102
It is necessary that up to 10 parts by weight of water be adsorbed, preferably 0.03 to 8 parts by weight, and more preferably 0.05 to 5 parts by weight. If the amount of water is less than 0.003 parts by weight, the electrorheological effect will be insufficient, and if it is more than 10.0 parts by weight, the current will flow too much and the electrorheological effect will be inhibited, and at the same time the durability will deteriorate significantly. .

本発明の電気粘性液体に用いられるべき分散媒体として
は、原理的には、鉱油、高引火点炭化水素油、ポリ1−
オクテン等の炭化水素油、イソプロピルビフェニル、ジ
イソプロピルナフタレン等の芳香族系油、塩化ジフェニ
ール、塩化パラフィン等のハロゲン化油、セバシン酸ジ
ブチル、ベンジルネオデカプレート、フタル酸エステル
等のエステル系油、弗素化油、シリコーン系油が挙げら
れるが、電気粘性液体を利用する多くの構成要素におい
て、電気粘性液体はゴム状の弾性を有する材料と直接接
触する状態で使用されるので、ゴム状弾性材料に対して
劣化、膨潤、場合によっては溶解等の悪影響を及ぼして
しまう物を避けるという観点、及び熱、力等の刺激によ
りハロゲン化水素を発生し、電気粘性液体を利用する多
くの構成要素において用いられる金属類を腐食してしま
う物を避けるという2つの観点より、ポリジメチルシロ
キサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジフェニ
ルシロキサン、ポリメチルクロロフェニルシロキサン、
ポリメチル長鎖アルキルシロキサン、ポリメチルシアノ
プロピルシロキサン、ポリメチル−3,3,3−)リフ
ルオロメチルシロキサンより選ばれたユニットの単独も
しくは共重合体の少なくとも一つまたはそれらの混合物
より選ばれた物等で例示されるシリコーン油又は変性シ
リコーン油の中で非反応性の物が好ましく用いられる。
In principle, the dispersion medium to be used for the electrorheological liquid of the present invention can be mineral oil, high flash point hydrocarbon oil, poly(1-1)
Hydrocarbon oils such as octene, aromatic oils such as isopropylbiphenyl and diisopropylnaphthalene, halogenated oils such as chlorinated diphenyl and chlorinated paraffin, ester oils such as dibutyl sebacate, benzyl neodecaprate, and phthalate esters, and fluorinated oils. These include oil and silicone oil, but in many components that utilize electrorheological fluids, electrorheological fluids are used in direct contact with materials that have rubber-like elasticity, so they are not suitable for rubber-like elastic materials. It is used in many components that utilize electrorheological liquids, from the viewpoint of avoiding substances that have adverse effects such as deterioration, swelling, and in some cases, dissolution, and because it generates hydrogen halide when stimulated by heat, force, etc. From the two viewpoints of avoiding substances that corrode metals, polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, polydiphenylsiloxane, polymethylchlorophenylsiloxane,
At least one unit selected from polymethyl long-chain alkylsiloxane, polymethylcyanopropylsiloxane, polymethyl-3,3,3-)lifluoromethylsiloxane or a copolymer thereof, or a mixture thereof, etc. Among the silicone oils and modified silicone oils exemplified above, non-reactive ones are preferably used.

分散媒体として用いるシリコーン油又は変性シリコーン
油の中で非反応性の物の比重は、0.90〜1.30、
好ましくは0.91〜1.10、更に好ましくは0.9
3〜1.05である事が望ましい。
The specific gravity of non-reactive silicone oil or modified silicone oil used as a dispersion medium is 0.90 to 1.30,
Preferably 0.91 to 1.10, more preferably 0.9
It is desirable that it is 3 to 1.05.

また分散媒体として用いるシリコーン油又は変性シリコ
ーン油の中で非反応性の物の粘度は、室温において3〜
300センチボイズ(cp)、好ましくは5〜250セ
ンチボイス(cp)、更に好ましくは5〜50センチボ
イズ(cp)の粘度を有する物を用いる事が必要である
。該分散媒体の粘度が適当な範囲にある場合、その粘度
は低いほど、該分散媒体を用いた電気粘性液体の粘度も
低くなり、結果として電気応答による粘度変化のダイナ
ミックレンジを大きくする事、すなわち電気粘性液体に
高い電気応答性を付与することができる0分散媒体の粘
度が3センチボイズ(cp)以下だと分散媒体の熱安定
性が極端に悪くなってしまい、300センチボイズ(c
p)以上だと初期粘度が高くなってしまい、結果として
電気応答性が悪くなってしまう。
In addition, the viscosity of non-reactive silicone oil or modified silicone oil used as a dispersion medium is 3 to 3 at room temperature.
It is necessary to use a material having a viscosity of 300 centivoise (cp), preferably 5 to 250 centivoise (cp), more preferably 5 to 50 centivoise (cp). When the viscosity of the dispersion medium is within an appropriate range, the lower the viscosity, the lower the viscosity of the electrorheological liquid using the dispersion medium, and as a result, the dynamic range of viscosity change due to electrical response is increased. If the viscosity of the dispersion medium, which can impart high electrical responsiveness to electrorheological liquids, is less than 3 centivoises (cp), the thermal stability of the dispersion medium will be extremely poor;
If it is more than p), the initial viscosity will become high, resulting in poor electrical response.

本発明の電気粘性液体においては上述した構成要件のほ
かに、電気粘性液体を安定化する為に適当な分散安定剤
を用いる事が望ましい。
In the electrorheological liquid of the present invention, in addition to the above-mentioned constituent requirements, it is desirable to use a suitable dispersion stabilizer in order to stabilize the electrorheological liquid.

本発明において分散安定剤は次のような役割を果たす、
即ち、 ア、電気粘性液体における分散相の沈降に暴く相分離の
原因となる、ゾル中の存在している微粒子間における凝
集を防ぎ、結果として電気粘性液体の安定性を高める役
割。
In the present invention, the dispersion stabilizer plays the following roles:
That is, a. The role of preventing agglomeration between fine particles existing in the sol, which causes phase separation due to sedimentation of the dispersed phase in the electrorheological liquid, and as a result increasing the stability of the electrorheological liquid.

イ、電気粘性液体中に存在する微量の塩基成分により引
き起こされるゾル中の存在している微粒子劣化もしくは
溶解を防ぎ、結果として電気粘性液体の安定性を高める
役割。
B. The role of preventing the deterioration or dissolution of fine particles present in the sol caused by trace amounts of base components present in the electrorheological liquid, and as a result, increasing the stability of the electrorheological liquid.

の2点である。There are two points.

このような役割を果たす分散安定剤としては、下記の(
a)〜(f)の様な物が使用できる。
Dispersion stabilizers that play this role include the following (
Items such as a) to (f) can be used.

(a)少なくとも1種類以上の 一般式 %式%() で表される珪素元素を分子内に含有する化合物。(a) At least one type or more general formula %formula%() A compound containing silicon element in the molecule.

上記の珪素元素を分子内に含有する化合物としては、上
記一般式(I)及び(n)に於ける置換基Xが疎水性の
構造であることが必要である。
In the compound containing the silicon element in the molecule, it is necessary that the substituent X in the general formulas (I) and (n) have a hydrophobic structure.

疎水性の置換基としては、(I)の構造に対してはメチ
ル基、エチル基、n−プロピル基、l−プロピル基、n
−ブチル基、1−ブチル基、s −ブチル基、t−ブチ
ル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、C−ヘキシル
基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、
n−デシル基、n−ドデシル基、ステアリル基等の飽和
炭化水素基、ビニル基、アリル基等の不飽和炭化水素基
、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基、ビフェニル基
等の芳香族炭化水素基、ハロゲン化炭化水素基、ポリシ
ロキサンの構造等を有する1官能性の疎水性置換基が代
表的なものであり、(Il)の構造に対してはメチレン
基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、
ペンタメチレン基、オクタメチレン基、プロピレン基、
エチリデン基等の飽和炭化水素基、ビニレン基、プロペ
ニレン基等の不飽和炭化水素基、フェニレン基、ナフチ
レン基等の芳香族炭化水素基、ハロゲン化炭化水素基、
ポリシロキサンの構造等を有する2官能性の疎水性置換
基が代表的なものである。
Examples of hydrophobic substituents for the structure (I) include methyl group, ethyl group, n-propyl group, l-propyl group, n-propyl group,
-butyl group, 1-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, C-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group,
Saturated hydrocarbon groups such as n-decyl group, n-dodecyl group, stearyl group, unsaturated hydrocarbon groups such as vinyl group, allyl group, aromatic hydrocarbon groups such as phenyl group, benzyl group, naphthyl group, biphenyl group , a halogenated hydrocarbon group, a monofunctional hydrophobic substituent having a polysiloxane structure, etc. are typical examples, and for the structure of (Il), a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, etc. basis,
Pentamethylene group, octamethylene group, propylene group,
Saturated hydrocarbon groups such as ethylidene groups, unsaturated hydrocarbon groups such as vinylene groups and propenylene groups, aromatic hydrocarbon groups such as phenylene groups and naphthylene groups, halogenated hydrocarbon groups,
A typical example is a bifunctional hydrophobic substituent having a polysiloxane structure or the like.

(b)塩基性の反応基を持つ変性シリコーン油。(b) Modified silicone oil with basic reactive groups.

塩基性の反応基を持つ変性シリコーン油としては、 一般式 %式% で表される3つの構造ユニットの内の少なくとも■を有
するもの又は■と■及び/又は■との組み合わせを有す
るもの、或はそれらの混合物より選ばれたものが用いら
れる。
Examples of the modified silicone oil having a basic reactive group include those having at least ■ out of the three structural units represented by the general formula %, or those having a combination of ■ and ■ and/or ■. is selected from a mixture thereof.

また該アミノ変性シリコーン、油の粘度は、室温におい
て5〜300センチボイズ(cp)、好ましくは8〜2
50センチボイズ(cp)、更に好°ましくは5〜50
センチボイス(cp)の粘度を有する物を用いる事が必
要である。該アミノ変性シリコーン油の粘度が5センチ
ボイズ(cp)以下だと分散安定性能が極端に悪くなり
てしまい、300センチボイス(cp)以上だと初期粘
度が高くなってしまい、結果として電気応答性が悪くな
ってしまう。
The viscosity of the amino-modified silicone or oil is 5 to 300 centivoise (cp) at room temperature, preferably 8 to 2.
50 centivoise (cp), more preferably 5 to 50
It is necessary to use a material having a viscosity of centivoice (cp). If the viscosity of the amino-modified silicone oil is less than 5 centivoise (cp), the dispersion stability performance will be extremely poor, and if it is more than 300 centivoice (cp), the initial viscosity will become high, resulting in poor electrical response. It gets worse.

(C)ポリエチレングリコール構造及び/又はポリプロ
ピレングリコール構造を分子内に持つ変性シリコーン油
(C) Modified silicone oil having a polyethylene glycol structure and/or a polypropylene glycol structure in the molecule.

該変性シリコーン油としては、 一般式 %式% で表される3つの構造ユニットの内の少なくとも■を有
するもの又は■と■及び/又は■との組み合わせを有す
るもの、或はそれらの混合物より選ばれたものが用いら
れる。
The modified silicone oil is selected from those having at least ■ out of the three structural units represented by the general formula %, those having a combination of ■ and ■ and/or ■, or a mixture thereof. The one prepared is used.

また該変性シリコーン油の粘度は、室温において5〜3
00センチボイズ(c’p)、好ましくは8〜250セ
ンチボイズ(cp)、更に好ましくは5〜50センチボ
イズ(cp)の粘度を有する物を用いる事が必要である
。該変性シリコーン油の粘度が5センチボイズ(cp)
以下だと分散安定性能が極端に悪くなってしまい、30
0センチボイス(c p)以上だと初期粘度が高くなっ
てしまい、結果として電気応答性が悪くなってしまう。
The viscosity of the modified silicone oil is 5 to 3 at room temperature.
It is necessary to use a material having a viscosity of 0.00 centivoise (c'p), preferably 8 to 250 centivoise (cp), more preferably 5 to 50 centivoise (cp). The viscosity of the modified silicone oil is 5 centiboise (cp)
If it is less than 30, the dispersion stability performance will be extremely poor.
If it exceeds 0 centivoice (cp), the initial viscosity will become high, resulting in poor electrical response.

(d)アルコール類又はグリコール類。(d) Alcohols or glycols.

これらの例としては、メタノール、エタノール、l−プ
ロパツール、n−プロパツール、n−ブチルアルコール
、エチレングリコール、トリメチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ポリエチレングリコール、ヒドロキ
シエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレー
ト、ポリビニルアルコールアクリレート、ポリビニルア
ルコールメタクリレート、ポリビニルアルコールジアク
リレート、ポリビニルアルコールジメタクリレート、ア
リルオキシポリビニルアルコール、ジアリルオキシポリ
ビニルアルコール等の水酸基構造を分子内に有するもの
が挙げられる。
Examples of these include methanol, ethanol, l-propertool, n-propertool, n-butyl alcohol, ethylene glycol, trimethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, polyvinyl alcohol acrylate, Examples include those having a hydroxyl group structure in the molecule, such as polyvinyl alcohol methacrylate, polyvinyl alcohol diacrylate, polyvinyl alcohol dimethacrylate, allyloxy polyvinyl alcohol, and diallyloxy polyvinyl alcohol.

(e)ポリエチレングリコール構造及び/又はポリプロ
ピレングリコール構造を分子内に持つオリゴマー。
(e) An oligomer having a polyethylene glycol structure and/or a polypropylene glycol structure in its molecule.

これらの例としては、ポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール、ポリエチレングリコールアクリレ
ート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、
ポリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリ
エチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリ
コールジアクリレート、メトキシポリエチレングリコー
ルジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリ
レート、メトキシポリエチレングリコールジメタクリレ
ート、アリルオキシポリエチレングリコール、メトキシ
アリルオキシポリエチレングリコール、ジアリルオキシ
ポリエチレングリコール等が挙げられる。
Examples of these include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol acrylate, methoxypolyethylene glycol acrylate,
Examples include polyethylene glycol methacrylate, methoxypolyethylene glycol methacrylate, polyethylene glycol diacrylate, methoxypolyethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, methoxypolyethylene glycol dimethacrylate, allyloxypolyethylene glycol, methoxyallyloxypolyethylene glycol, diallyloxypolyethylene glycol, etc. .

(f)長鎖アルキルアミン又はポリアミンの4級アンモ
ニウム塩。
(f) Quaternary ammonium salts of long chain alkyl amines or polyamines.

上記した(a)〜(f)の分散安定剤は、それぞれ単独
でも、併用しても構わない。
The dispersion stabilizers (a) to (f) described above may be used alone or in combination.

また本発明の電気粘性液体には、S10.で構成されて
いる微粒子表面の荷電の量を制御し、結果として電気粘
性液体の性能を高める役割を果たす荷電増量剤を混合す
る事ができる。
Further, the electrorheological liquid of the present invention includes S10. It is possible to mix a charge extender that plays a role in controlling the amount of charge on the surface of the fine particles composed of and, as a result, improving the performance of the electrorheological liquid.

微粒子表面に電気粘性?に体を高める為に荷電構造を付
与する役割を果たす荷電増量剤としては、アンモニウム
塩構造、フォスフオニウム塩構造で代表されるカチオン
構造、カルボン酸金属塩、スルフォン酸金属塩、燐酸金
属塩1代表されるアニオン構造のいずれかもしくは両方
の構造を有しているものが好ましく用いられる。
Electrorheological properties on the surface of microparticles? Charge extenders that play a role in imparting a charged structure to increase the body strength include cationic structures represented by ammonium salt structures and phosphonium salt structures, metal carboxylates, metal sulfonates, and metal phosphates. Those having one or both of the representative anion structures are preferably used.

該荷電増量剤の具体例としては、 一般式  X−8l−+OR)!   (m)で表され
る珪素元素を分子内に含有する化合物で、置換基Xが、
アンモニウム塩構造、フォスフオニウム塩構造で代表さ
れるカチオン構造、カルボン酸金属塩、スルフォン酸金
属塩、燐酸金属塩で代表されるアニオン構造のいずれか
、もしくは両方の構造を有しているか、もしくは有する
可能性を持つ物、N、N−ジメチルアミノエチルアクリ
レート及びその4級塩、N、N−ジメチルアミノエチル
メタクリレート及びその4級塩、N、N−ジメチルアミ
ノエチルアクリルアミド及びその4級塩、N、N−ジメ
チルアミノエチルメタクリルアミド及びその4級塩、N
、N−ジメチルアミノプロピルアクリレート及びその4
級塩、N、N−ジメチルアミノプロピルメタクリレート
及びその4級塩、N、N−ジメチルアミノプロピルアク
リルアミド及びその4級塩、N、N−ジメチルアミノプ
ロピルメタクリルアミド及びその4級塩、アリルアミン
及びその4級塩、アクリルアミド及びその誘導体、メタ
クリルアミド及びその誘導体、アクリロイルモルフォリ
ンで代表されるアミン若しくは・4級アンモニウム塩の
誘導体が挙げられる。
Specific examples of the charge extender include the following general formula: X-8l-+OR)! A compound containing silicon element represented by (m) in the molecule, in which the substituent X is
It has either or both of the following structures: an ammonium salt structure, a cation structure represented by a phosphonium salt structure, an anion structure represented by a metal carboxylate salt, a metal sulfonate salt, a metal phosphate structure, or N,N-dimethylaminoethyl acrylate and its quaternary salt, N,N-dimethylaminoethyl methacrylate and its quaternary salt, N,N-dimethylaminoethyl acrylamide and its quaternary salt, N,N-dimethylaminoethyl acrylate and its quaternary salt, , N-dimethylaminoethyl methacrylamide and its quaternary salt, N
, N-dimethylaminopropyl acrylate and its 4
N,N-dimethylaminopropyl methacrylate and its quaternary salt, N,N-dimethylaminopropylacrylamide and its quaternary salt, N,N-dimethylaminopropyl methacrylamide and its quaternary salt, allylamine and its quaternary salt Examples include derivatives of amine or quaternary ammonium salts represented by acrylamide, acrylamide and its derivatives, methacrylamide and its derivatives, and acryloylmorpholine.

電気粘性液体の性能向上という観点より、上記荷電増量
剤と前記した分散安定剤は、それぞれ−方だけの使用に
際しても、もちろんその結果は発揮されるが、両者の併
用時に最もその効果を認識することができる。
From the perspective of improving the performance of electrorheological liquids, the above charge extenders and the above dispersion stabilizers can of course produce good results even when used alone, but their effects are most noticeable when both are used in combination. be able to.

また分散安定剤と荷電増量剤の種類は、本発明の主旨に
外れない範囲で上記具体例に拘束されるものではない。
Furthermore, the types of dispersion stabilizer and charge extender are not limited to the above specific examples as long as they do not depart from the spirit of the present invention.

該分散安定剤と荷電増量剤のトータルの量は、ゾル中の
固形分100重量部に対して1〜80重量部であること
が望ましく、好ましくは5〜50重量部、さらに好まし
くは8〜40重量部であることが望ましい。
The total amount of the dispersion stabilizer and charge extender is desirably 1 to 80 parts by weight, preferably 5 to 50 parts by weight, and more preferably 8 to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of solid content in the sol. Parts by weight are preferred.

また分散安定剤と荷電増量剤の比率は、100:0〜5
:95、好ましくは90:10〜15:85、更に好ま
しくは80 : 20〜30 : 70である0分散安
定剤の比率が0%だと電気粘性液体の安定性が悪くなる
The ratio of dispersion stabilizer and charge extender is 100:0 to 5.
:95, preferably 90:10 to 15:85, more preferably 80:20 to 30:70. If the dispersion stabilizer ratio is 0%, the stability of the electrorheological liquid will deteriorate.

本発明の電気粘性液体において分散相の量は、5〜45
重量%、好ましくは10〜40重景%、重量に好ましく
は15〜35重量%であることが必要である0分散相の
量が5重量%未満だと電気粘性効果が乏しく、45重量
%を越えると初期粘度が高くなってしまい、結果として
電気応答性が悪くなってしまう。
In the electrorheological liquid of the present invention, the amount of dispersed phase is 5 to 45
If the amount of the dispersed phase is less than 5% by weight, the electrorheological effect will be poor; If it exceeds this, the initial viscosity will increase, resulting in poor electrical response.

実施例 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、本発明の要旨を越えない限り以下の実施例
に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples below, but the present invention is not limited to the following Examples unless the gist of the present invention is exceeded.

大」L医」2 市販のシリカゾル(スノーテックスC:日産化学−製;
Si0.20重量%)を蒸溜法により、市販されている
室温において粘度20cp、比重0.95のシリコーン
油(東芝シリコーン■製:TSF451−10)を用い
溶媒置換して電気粘性液体を調製した。この時分散剤と
してオクタデシルジメチル(3−()リメトキシシリル
)プロピル]アンモニウムクロリド(トーレ・シリコー
ン■製:AY43−021)及びステアリルトリメトキ
シシラン(東芝シリコーン■製:TSL8185)を用
いた。
``L Doctor'' 2 Commercially available silica sol (Snowtex C: manufactured by Nissan Chemical;
An electrorheological liquid was prepared by distilling Si0.20% by weight using a commercially available silicone oil (manufactured by Toshiba Silicone ■: TSF451-10) having a viscosity of 20 cp and a specific gravity of 0.95 at room temperature. At this time, octadecyldimethyl(3-()rimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride (manufactured by Toray Silicone ■: AY43-021) and stearyltrimethoxysilane (manufactured by Toshiba Silicone ■: TSL8185) were used as dispersants.

え立■ユ 市販のシリカゾル(スノーテックスC:日産化学輛製;
5i0220重量%)を蒸溜法により、市販されている
室温において粘度20cp、比重0.95のシリコーン
油(東芝シリコーン■製:TSF451−10)を用い
溶媒置換して電気粘性液体を調製した。この時分散剤と
してγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(東芝シリ
コーン■製:TSL8185)を用いた。
Commercially available silica sol (Snowtex C: manufactured by Nissan Chemical);
An electrorheological liquid was prepared by replacing the solvent with a commercially available silicone oil (manufactured by Toshiba Silicone ■: TSF451-10) having a viscosity of 20 cp and a specific gravity of 0.95 at room temperature. At this time, γ-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Toshiba Silicone ■: TSL8185) was used as a dispersant.

比」虹思」2 市販されているポリアクリル酸を水酸化リチウムで中和
して得られたポリアクリル酸リチウム100重量部に水
分を30重量部含有させ粉砕分粒して得られた平均粒径
約10μmの含水ポリアクリル酸リチウム30重量%を
、室温において粘度20cp、比重0.95のシリコー
ン油(東芝シリコーン■製:TSF451−20)に分
散させ懸濁液とした。
Hi "Nijishi" 2 Average grains obtained by adding 30 parts by weight of water to 100 parts by weight of lithium polyacrylate obtained by neutralizing commercially available polyacrylic acid with lithium hydroxide, and crushing and sizing the mixture. 30% by weight of hydrated lithium polyacrylate having a diameter of about 10 μm was dispersed in silicone oil (manufactured by Toshiba Silicone ■: TSF451-20) having a viscosity of 20 cp and a specific gravity of 0.95 at room temperature to form a suspension.

1且1」 市販されている粒径200mμのシリカ粉体な分散剤と
してアミノ変性ポリシロキサンを用い、室温において粘
度20cp、比重0.95のシリコーン油(東芝シリコ
ーン■製:TSF451−20)分散させ懸濁液とした
1 and 1'' Using amino-modified polysiloxane as a commercially available silica powder dispersant with a particle size of 200 mμ, silicone oil (manufactured by Toshiba Silicone ■: TSF451-20) with a viscosity of 20 cp and a specific gravity of 0.95 at room temperature was dispersed. It was made into a suspension.

L1立ユ 各サンプルの粘度測定は二重円筒型回転粘度計を使用し
、内外円筒間に電圧を印加し、同一剪断速度(375s
、e c−’)に於ける当該粘度計の軸力(トルク)で
表した値を第1表に示した。
The viscosity of each L1 sample was measured using a double cylindrical rotational viscometer, applying voltage between the inner and outer cylinders, and applying the same shear rate (375 s).
, e c-'), the values expressed in terms of axial force (torque) of the viscometer are shown in Table 1.

第  1  表 *1ニ一定の剪断速度における電場の強さEとトルクT
との関係を示した第1図において、T、は電場をかけて
いない時のトルク、Sは印加電場に対するトルクの変化
の割合、E、は臨界電場を表し、E、以下では電気粘性
効果は観測されない。
Table 1 *1D Electric field strength E and torque T at a constant shear rate
In Figure 1, which shows the relationship between Not observed.

また沈降性の評価は、メスシリンダーに電気粘性液体を
入れ3日間室温にて放置し、その沈降状況を目視にて評
価した。評価した値は第2表に示した通りである。
For evaluation of sedimentation, an electrorheological liquid was placed in a measuring cylinder and left at room temperature for 3 days, and the sedimentation status was visually evaluated. The evaluated values are shown in Table 2.

第  2  表 第1表及び第2表で明かなように、本発明の分散相を用
いた電気粘性液体は、沈降・分離などの現象が極端に制
御され、初期粘度も低く、結果として安定性に非常に優
れ、かつ電気応答性にも優れた物であった。
Table 2 As is clear from Tables 1 and 2, the electrorheological liquid using the dispersed phase of the present invention has extremely controlled phenomena such as sedimentation and separation, has a low initial viscosity, and has a high stability as a result. It was extremely excellent in electrical response.

ハ1発明の効果 本発明の電気粘性液体は、長期間にわたって安定で、優
れた電気応答性を示し、且つゴム状の弾性を示す材料な
膨潤・溶解させる油又は溶剤な含まないために、ゴム状
弾性材料と直接接触する状態で使用することができ、更
に分散相が軽量な為電気粘性液体の軽量化をも可能にし
、各種デバイスに有用に用いることができる。
C1 Effects of the Invention The electrorheological liquid of the present invention is stable over a long period of time, exhibits excellent electrical responsiveness, and contains no oil or solvent that causes swelling or dissolution of materials exhibiting rubber-like elasticity. It can be used in direct contact with a shaped elastic material, and furthermore, since the dispersed phase is lightweight, it is possible to reduce the weight of the electrorheological liquid, and it can be usefully used in various devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は一定の剪断速度における電場の強さEとトルク
Tとの関係を示す図で、Toは電場をかけていない時の
トルク、Sは印加電場に対するトルクの変化の割合、E
oは臨界電場を表し、E。 以下では電気粘性効果は観測されない。
Figure 1 shows the relationship between electric field strength E and torque T at a constant shear rate, where To is the torque when no electric field is applied, S is the rate of change in torque with respect to the applied electric field, and E
o represents the critical electric field and E. No electrorheological effect is observed below.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 5〜50重量%のSiO_2が水又は有機溶媒に分散さ
れたシリカゾルを溶媒置換して比重0.90〜1.30
の非反応性のシリコーン油又は変性シリコーン油を分散
媒体として成ることを特徴とする電気粘性液体。
A silica sol in which 5 to 50% by weight of SiO_2 is dispersed in water or an organic solvent is replaced with a solvent to obtain a specific gravity of 0.90 to 1.30.
An electrorheological liquid characterized by comprising a non-reactive silicone oil or a modified silicone oil as a dispersion medium.
JP13286888A 1988-06-01 1988-06-01 Electroviscous liquid Pending JPH01304187A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5294426A (en) * 1990-08-02 1994-03-15 Colloid Research Institute Electrorheological fluid compositions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5294426A (en) * 1990-08-02 1994-03-15 Colloid Research Institute Electrorheological fluid compositions

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