JPH04221808A - 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】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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、一般に共
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水性サスペンションの状
態で得られる。

【０００３】一方、磁性流体用の磁性微粒子は、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。

【０００４】このように水溶性界面活性剤を吸着させた
磁性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。

【０００５】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。

【０００６】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１Ｃｓｔ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、分散さるべきフェライト類
微粒子すべてが安定なサスペンションを形成する訳では
なく、か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かれ、効率が非常に悪いという問題
もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】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
。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
フェライト類微粒子の水性サスペンションに超音波を照
射した後、そこにＮ−ポリアルキレンポリアミン置換ア
ルケニルコハク酸イミドの炭化水素溶液を添加し、Ｎ−
ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミ
ドをフェライト類微粒子に吸着させた後、水および炭化
水素溶媒を留去し、残渣のＮ−ポリアルキレンポリアミ
ン置換アルケニルコハク酸イミド吸着フェライト類微粒
子を、２５℃において０．１ｍｍＨｇ以下の蒸気圧を有
する低蒸気圧基油中に分散せしめて磁性流体を製造する
ことによって達成される。

【０００９】フェライト類微粒子としては、純度、粒径
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、水性サスペンションそ
のままの形で用いられる。即ち、共沈法での水性サスペ
ンションの形成は、鉄塩混合物水溶液へのＮａＯＨ水溶
液の滴下、熟成、冷却および塩のデカンテーションとい
う一連の工程を経ることにより行われ、そこに粒径約５
０〜３００Å、好ましくは約７０〜１２０Åのフェライ
ト類を約０．１〜５０重量％、好ましくは約１〜３０重
量％の濃度で分散させたサスペンションが得られる。

【００１０】そして、水相中におけるフェライト類微粒
子の凝集を可能な限り解消し、効率的にＮ−ポリアルキ
レンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドをフェラ
イト類微粒子に吸着させるため、形成された水性サスペ
ンションは、約０．５〜１０時間超音波を照射してから
用いられる。超音波照射された水性サスペンションは、
照射後直ちにＮ−ポリアルキレンポリアミン置換アルケ
ニルコハク酸イミドの炭化水素溶液と混合される。

【００１１】Ｎ−ポリアルキレンポリアミン置換アルケ
ニルコハク酸イミドとしては、次のようなものが用いら
れる。（以下余白） Ｒ：炭素数１２〜２４の炭化水素基 分子量約３００〜２０００のポリブテニル基Ｒ´：炭素
数１〜６のアルキレン基 Ｒ´が２個以上くり返される時互いに同一または異なり
得る ｎ：１〜５ ｍ：０〜４

【００１２】Ｎ−ポリアルキレンポリアミン置換アルケ
ニルコハク酸イミドは、それを沸点約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−ヘプタン、ｎ−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
、メチシレン、石油エーテル、石油ベンジン、リグロイ
ン、ナフサなどに、約０．０１〜０．５モル、好ましく
は約０．１〜０．５モルの濃度で溶解させた溶液として
用いられる。

【００１３】そして、これらの有機溶媒溶液は、水性サ
スペンションに対し、一般に容積比で約０．０１〜１０
０、好ましくは約１〜１００の割合で用いられる。これ
ら両者の混合は、ホモジナイザなどを用い、エマルジョ
ンが形成されるような撹拌条件下で行われる。このよう
な撹拌条件下で撹拌することにより、Ｎ−ポリアルキレ
ンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドがエマルジ
ョンの界面においてフェライト類微粒子に吸着されるが
、この吸着を迅速に行わせるために、約４０〜９０℃の
温度条件下で撹拌処理されることが望ましく、そのよう
な処理は約３０〜６０分間行われる。

【００１４】その後、水および炭化水素溶媒は留去され
、残渣をトルエン−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、一般には当量混合溶媒で洗浄される。この
ような洗浄により、磁性流体に調製したときに粘度を増
大させたり、あるいはフェライト類微粒子の分散濃度低
下の原因となる余分のＮ−ポリ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除去する。洗浄後は、フ
ェライト類微粒子は、必要に応じて乾燥させる。

【００１５】このようにして得られたＮ−ポリアルキレ
ンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドで被覆され
たフェライト類微粒子は、そこに低蒸気圧基油を添加し
て分散処理されるが、それの低蒸気圧基油への分散性は
良好な状態となっている。

【００１６】低蒸気圧基油としては、２５℃において０
．１ｍｍＨｇ以下、好ましくは０．０１ｍｍＨｇ以下の
蒸気圧を有する液体、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）
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。

【００１７】低蒸気圧基油を添加しての分散処理は、常
法での如く、ホモジナイザ、超音波、振動ミルなどの少
なくとも一種を用いて行われる。分散処理後は、遠心分
離あるいは磁場勾配中への静置による精製が行われる。 吸着処理および洗浄後に乾燥工程を経ずに分散処理する
こともでき、その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い。

【００１８】

【発明の効果】本発明方法により、フェライト類水性サ
スペンションに予め超音波を照射した後、Ｎ−ポリアル
キレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドの炭化
水素溶液を添加し、撹拌条件下でエマルジョンを形成さ
せて、Ｎ−ポリアルキレンポリアミン置換アルケニルコ
ハク酸イミドをフェライト類微粒子に吸着させることに
より、磁性流体シールを始めとする各種用途にとって必
要な条件である、低蒸気圧基油に安定にかつ簡単に磁性
微粒子を分散させた磁性流体を好率よく製造することが
できる。

【００１９】しかも、約４０〜５０重量％の高濃度で磁
性微粒子を低蒸気圧基油中に分散させることができるの
で、磁性流体の飽和磁化も高めることができる。

【００２０】その上、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、共沈法での最大の弱点であっ
た水溶性界面活性剤しか使用できないという制約からも
開放される。

【００２１】

【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。

【００２２】実施例１ ＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ　１８４ｇおよびＦｅＣｌ３・６
Ｈ２Ｏ　５００ｇを溶解させた水溶液１８５０ｍｌに、
撹拌しながら６Ｎ　ＮａＯＨ水溶液をｐＨ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、マグネタイトのサスペン
ション（マグネタイト濃度１０重量％）を得た。

【００２３】このサスペンションに超音波を１時間照射
した後、直ちにその４５ｍｌに、０．１モル濃度のポリ
ブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペンタミン−ト
ルエン溶液１００ｍｌを加え、６０℃で６０分間、容量
３００ｍｌの丸底セパラブルフラスコ中において５０ｍ
ｍ径のプロペラを用いて８００ｒｐｍで撹拌してエマル
ジョンを形成させた。その後、ロータリエバポレータを
用いて、減圧下に５０℃に加熱しながら、水およびトル
エンを留去し、残渣のマグネタイト微粒子をトルエン−
アセトン（１：１）混合溶媒で５回洗浄して乾燥させた
。

【００２４】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被覆マグネタイト３．０ｇに、ア
ルキルナフタレン５．０ｇを加えた後、ホモジナイザ（
日本精機製作所製エクセルオートホモジナイザ　ＤＸ型
）を用いて撹拌（１００００ｒｐｍ、６０分間）し、更
に１２時間超音波による分散処理を行ない、遠心分離（
５０００Ｇ、３０分間）して沈降物を除去し、飽和磁化
（１６Ｋ　Ｏｅ）２８０Ｇの磁性流体を得た。

【００２５】実施例２ 実施例１記載の方法で得られたマグネタイトのサスペン
ション６０ｍｌに、超音波を３時間照射した後、そこに
０．２モル濃度の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−ｎ−ヘキサン溶液１００ｍｌを加え
、４０℃で６０分間、実施例１と同様の撹拌条件下で撹
拌してエマルジョンを形成させた。その後、エバポレー
タを用いて、減圧下に６０℃に加熱しながら、水および
ｎ−ヘキサンを留去し、残渣のマグネタイト微粒子をキ
シレン−アセトン（１：１）混合溶媒で５回洗浄し、乾
燥させた。

【００２６】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被覆マグネタイト５．０ｇに、ア
ルキルナフタレン５．０ｇを加えた後、２４時間超音波
照射による分散処理を行ない、遠心分離（５０００Ｇ、
３０分間）して沈降物を除去し、飽和磁化４２０Ｇの磁
性流体を得た。

【００２７】実施例３ 実施例１記載の方法で得られたマグネタイトのサスペン
ション５０ｍｌに、超音波を３時間照射した後、そこに
０．４モル濃度の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−リグロイン溶液１００ｍｌを加え、
７０℃で３０分間、実施例１と同様の撹拌条件下で撹拌
してエマルジョンを形成させた。その後、エバポレータ
を用いて、減圧下に６０℃に加熱しながら、水およびリ
グロインを留去し、残渣のマグネタイト微粒子をトルエ
ン−メタノール（１：１）混合溶媒で５回洗浄し、乾燥
させた。

【００２８】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被覆マグネタイト４．０ｇに、ア
ルキルナフタレン４．０ｇを加えた後、２４時間超音波
照射による分散処理を行ない、遠心分離（５０００Ｇ、
３０分間）して沈降物を除去し、飽和磁化４３０Ｇの磁
性流体を得た。

【００２９】比較例 実施例１記載の方法で得られたマグネタイトのサスペン
ション１５ｍｌに、０．００５モル濃度のポリブテニル
コハク酸イミドテトラエチレンペンタミン−トルエン溶
液１００ｍｌを加え、撹拌した。エマルジョンは形成さ
れなかったが、そのまま６０℃で６０分間処理し、その
後エバポレータを用いて、減圧下に５０℃に加熱しなが
ら、水およびトルエンを留去し、残渣のマグネタイト微
粒子をトルエン−アセトン（１：１）混合溶媒で５回洗
浄して乾燥させた。

【００３０】得られたマグネタイト微粒子３．０ｇに、
アルキルナフタレン５．０ｇを加えた後、ホモジナイザ
を用いて撹拌（１００００ｒｐｍ、６０分間）し、更に
１２時間超音波照射による分散処理を行ない、遠心分離
（５０００Ｇ、３０分間）して沈降物を除去したところ
、殆んど透明の上澄みとなった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　フェライト類微粒子の水性サスペンシ
   ョンに超音波を照射した後、そこにＮ−ポリアルキレン
   ポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドの炭化水素溶
   液を添加し、Ｎ−ポリ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フェライト類微粒子に吸着させた
   後、水および炭化水素溶媒を留去し、残渣のＮ−ポリア
   ルキレンポリアミン置換アルケニルコハク酸イミド吸着
   フェライト類微粒子を、２５℃において０．１ｍｍＨｇ
   以下の蒸気圧を有する低蒸気圧基油中に分散せしめるこ
   とを特徴とする磁性流体の製造方法。
2. 【請求項２】　　フェライト類微粒子の水性サスペンシ
   ョンに超音波を照射した後、そこにＮ−ポリアルキレン
   ポリアミン置換アルケニルコハク酸イミドの炭化水素溶
   液を添加し、撹拌条件下でエマルジョンを形成させるこ
   とにより、Ｎ−ポリ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フェライト類微粒子に吸着させるこ
   とを特徴とする請求項１記載の磁性流体の製造方法。