JPH0441715B2 - - Google Patents

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JPH0441715B2
JPH0441715B2 JP61025671A JP2567186A JPH0441715B2 JP H0441715 B2 JPH0441715 B2 JP H0441715B2 JP 61025671 A JP61025671 A JP 61025671A JP 2567186 A JP2567186 A JP 2567186A JP H0441715 B2 JPH0441715 B2 JP H0441715B2
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electrorheological fluid
electrorheological
fluid
fluid according
electric field
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JPS61216202A (en
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Burotsuku Haaman
Fuiritsupu Kerii Jefurii
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NAT RES DEV
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はエレクトロレオロジー流体
(electrorheological fluids)に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to electrorheological fluids.

従来の技術および発明が解決しようとする問題点 ウインズロー(Winslow)による米国特許第
2417850号明細書には、微細に分割された固体、
例えばスターチ、石灰石もしくはその誘導体、石
膏、小麦粉、ゼラチンまたはカーボンを非伝導性
液体、例えば軽量トランス油、トランス絶縁体、
オリーブ油または鉱油に分散させた特定の懸濁液
が、該懸濁液に電位差が印加されるならば流動抵
抗を増大させる技術が開示されている。この効果
はウインズロー効果と呼ばれることもある。電場
の印加による流動抵抗の増加は最初は粘度増加と
して解釈され、このような効果を示す物質は「電
気粘性流体」と呼ばれていた。しかしながらその
後の研究によつて、流動抵抗の増大はニユートン
流体におけるような粘度の増加のみによるのでは
なく、印加電場によつて誘発されるビングハム塑
性(Bingham plasticity)にもよることが判明
し、このようなウインズロー効果を示す懸濁液は
「エレクトロレオロジー流体」と呼ばれるように
なつている。
Prior Art and Problems to be Solved by the Invention U.S. Patent No. 1 by Winslow
No. 2417850 describes finely divided solids,
For example, starch, limestone or its derivatives, gypsum, flour, gelatin or carbon can be added to non-conductive liquids, such as light transformer oils, transformer insulators,
Techniques have been disclosed in which certain suspensions dispersed in olive oil or mineral oil increase the flow resistance if a potential difference is applied to the suspension. This effect is sometimes called the Winslow effect. The increase in flow resistance caused by the application of an electric field was initially interpreted as an increase in viscosity, and materials exhibiting this effect were called "electrorheological fluids." However, subsequent research has shown that the increase in flow resistance is not only due to an increase in viscosity as in Newtonian fluids, but also due to Bingham plasticity induced by an applied electric field. Suspensions that exhibit such a Winslow effect have come to be called "electrorheological fluids."

エレクトロレオロジー流体の分散相と連続相の
両方の相を改良するための研究がさかんにおこな
われている(例えば、英国特許第1501635号、同
等1570234号、英国特許出願第2100740A号、同第
2119392A号および同第2153372A各明細書参照)。
しかしながら、エレクトロレオロジー現象の発生
する機構は十分に解明されていない。この機構に
関する解明不足および特にこの現象を解明するた
めの定量的理論の欠如によつて改良されたエレク
トロレオロジー流体の開発が妨げられている。
Much research has been carried out to improve both the dispersed and continuous phases of electrorheological fluids (e.g. UK Patent No. 1501635, Equivalent No. 1570234, UK Patent Application No. 2100740A, Equivalent No.
2119392A and 2153372A).
However, the mechanism by which electrorheological phenomena occur has not been fully elucidated. The lack of understanding regarding this mechanism and especially the lack of quantitative theory to explain this phenomenon has hindered the development of improved electrorheological fluids.

実用に供するための従前の全てのエレクトロレ
オロジー流体は、主として分散相と結合している
と考えられる少量の水を含有する。乾燥を厳密に
おこなうと、エレクトロレオロジー流体は十分な
エレクトロレオロジー現象を示さない。しかしな
がら実用的な見地からは、水の存在は望ましくな
い。即ち、水の存在によつて装置の腐食、作動温
度の制限および有意な電力消費(このこと自体は
装置の熱的安定性を悪くする)をもたらす。
All prior electrorheological fluids for practical use contain a small amount of water, which is believed to be primarily associated with the dispersed phase. If drying is strictly performed, electrorheological fluids do not exhibit sufficient electrorheological phenomena. However, from a practical point of view, the presence of water is undesirable. That is, the presence of water results in corrosion of the device, limitations in operating temperature, and significant power consumption (which in itself impairs the thermal stability of the device).

本発明は少なくとも上記の問題点を改良するエ
レクトロレオロジー流体を提供するためになされ
たものである。
The present invention has been made to provide an electrorheological fluid that improves at least the above-mentioned problems.

問題点を解決するための手段 即ち本発明によれば、液状連続相および該液状
連続相内に分散された少なくとも1種の分散相を
含有し、少なくとも該分散相が実質上無水のとき
にエレクトロレオロジー流体としての挙動を示す
エレクトロレオロジー流体が提供される。好まし
いエレクトロレオロジー流体は、該流体が実質上
無水のときにエレクトロレオロジー流体としての
挙動を示すものである。
Means for Solving the Problems According to the present invention, the present invention comprises a liquid continuous phase and at least one dispersed phase dispersed within the liquid continuous phase, and when at least the dispersed phase is substantially anhydrous. Electrorheological fluids are provided that behave as rheological fluids. Preferred electrorheological fluids are those that behave as electrorheological fluids when the fluid is substantially anhydrous.

本明細書において「無水」という用語は、特定
のもしくは各々の分散相に関しては、触媒除去後
に該分散相を真空下で70℃で3日間乾燥させて恒
量にした状態を意味し、連続相に関しては、該連
続相を所望により昇温(例えば70℃)させた活性
アルミナカラムを通過させた状態を意味する。
As used herein, the term "anhydrous", with respect to a particular or each dispersed phase, means that after removal of the catalyst, the dispersed phase is dried under vacuum at 70° C. for 3 days to a constant weight; with respect to the continuous phase, the term "anhydrous" refers to means that the continuous phase is passed through an activated alumina column at an elevated temperature (for example, 70° C.) as desired.

適当には、本発明によるエレクトロレオロジー
流体はその分散相に電子伝導体を含有する。ここ
で「電子伝導体」とは、イオンよりも電子もしく
はホールによつて電気を伝導させる物質を意味す
る。このような伝導体としては半導体、特に有機
半導体が例示されるが、有機半導体が好ましい。
ここで「半導体」とは、周囲温度における電気伝
導度が100〜10-11mhocm-1、例えば10-2
10-10mhocm-1、典型的には10-4〜10-9mhoicm-1
であり、温度−伝導度係数が正である物質を意味
する。
Suitably, the electrorheological fluid according to the invention contains an electron conductor in its dispersed phase. Here, the term "electronic conductor" refers to a substance that conducts electricity using electrons or holes rather than ions. Examples of such conductors include semiconductors, particularly organic semiconductors, and organic semiconductors are preferred.
Here, "semiconductor" means an electrical conductivity of 10 0 to 10 -11 mhocm -1 at ambient temperature, for example 10 -2 to
10 -10 mhocm -1 , typically 10 -4 to 10 -9 mhoicm -1
, meaning a substance with a positive temperature-conductivity coefficient.

特に好ましい有機半導体としてはビオラントロ
ンBのような不飽和な縮合多環式系含有物質系が
例示される。不飽和縮合多環式系は好ましくは電
子リツチのものである。好ましくは、不飽和結合
は共役π結合を有し、特に少なくとも1個のヘテ
ロ原子、例えば窒素原子もしくは酸素原子を含ん
でいてもよい芳香族の縮合多環式系が好ましい。
Particularly preferred organic semiconductors include unsaturated condensed polycyclic system-containing substance systems such as violanthrone B. The unsaturated fused polycyclic system is preferably electron rich. Preferably, the unsaturated bonds have conjugated π bonds, in particular aromatic fused polycyclic systems which may contain at least one heteroatom, for example a nitrogen atom or an oxygen atom.

本発明に使用するのに適した一群のこの種の電
子伝導体には、縮合多環式系が置換もしくは非置
換のポルフインもしくはアザポルフイン系を含む
有機半導体、例えば縮合多環式系がメタロフタロ
シアニン系のようなフタロシアニン系を含有する
有機半導体等が含まれる。このような系において
は、金属は遷移金属であるのが適当である。ここ
で「遷移金属」とは周期表のVA族からV族
およびIB族に属する金属、例えば銅等を意味す
る。銅フタロシアニンの周囲温度での電気伝導度
は約10-7mhocm-1である。
A group of such electron conductors suitable for use in the present invention includes organic semiconductors in which the fused polycyclic system comprises substituted or unsubstituted porphine or azaporphin systems, e.g. This includes organic semiconductors containing phthalocyanines such as. In such systems, the metal is suitably a transition metal. Here, the term "transition metal" refers to metals belonging to groups VA to V and IB of the periodic table, such as copper. The electrical conductivity of copper phthalocyanine at ambient temperature is about 10 -7 mhocm -1 .

有機半導体はモノマー、通常は結晶性モノマー
であつてもよく、あるいはポリマーであつてもよ
い。
The organic semiconductor may be a monomer, usually a crystalline monomer, or it may be a polymer.

フタロシアニン部分を有する本発明に有用な有
機ポリマー半導体は、常套の合成法において使用
される無水フタル酸の代りに1,2,4,5−ベ
ンゼンテトラカルボン酸ジ無水物を用いて調整し
てもよい。
Organic polymeric semiconductors useful in the present invention having phthalocyanine moieties can also be prepared using 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride in place of the phthalic anhydride used in conventional synthetic methods. good.

本発明において使用できる電子伝導体の他の群
には、縮合多環式系がポリ(アセン−キノン)ポ
リマーに含まれた有機半導体が含まれる。このよ
うなポリマーはフリーデル・クラフツ反応を利用
して、少なくとも1種の置換もしくは非置換アセ
ン、例えばビフエニル、テルフエニル、ナフタレ
ン、アントラセン、フエナントレン、ピレン、ク
リセン、トリフエニルクロロメタン、トリフエニ
ルメタン、フルオランテン、ペリシン、ジベンズ
ピランおよびピセンまたはフエロンのようなサン
ドイツチ化合物を、少なくとも1種の置換もしく
は非置換ポリアシル化芳香族化合物、例えば置換
もしくは非置換芳香族ポリカルボン酸もしくはそ
の前駆体、例えば1,2,4,5−ベンゼンテト
ラカルボン酸ジ無水物のような相当する酸無水物
もしくは酸クロリドと、過剰のルイス酸、例えば
塩化亜鉛または塩化アルミニウムの存在下に縮合
させることによつて調整してもよい。ポリマシル
化化合物は好ましくは、フリーデル・クラフツ反
応において環形成に関与する各ペアと釣り合つた
ビシナル炭素原子に結合したアシル基もしくはそ
の前駆体をペアで、好ましくは2つのペアで有す
る。ポリ(アセン−キノン)ポリマーの周囲温度
での電気伝導度は約10-8〜10-9mhocm-1である。
Another group of electron conductors that can be used in the present invention includes organic semiconductors in which fused polycyclic systems are included in poly(acene-quinone) polymers. Such polymers utilize Friedel-Crafts reactions to synthesize at least one substituted or unsubstituted acene, such as biphenyl, terphenyl, naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, chrysene, triphenylchloromethane, triphenylmethane, fluoranthene. , pericin, dibenzpyran and sanderutsch compounds such as picene or ferron with at least one substituted or unsubstituted polyacylated aromatic compound, such as a substituted or unsubstituted aromatic polycarboxylic acid or its precursor, such as 1,2,4 , 5-benzenetetracarboxylic dianhydride or acid chloride in the presence of an excess of a Lewis acid such as zinc chloride or aluminum chloride. The polymerylated compound preferably has pairs, preferably two pairs, of acyl groups or precursors thereof attached to the vicinal carbon atoms, each pair participating in ring formation in the Friedel-Crafts reaction. The electrical conductivity of poly(acene-quinone) polymers at ambient temperature is about 10 -8 to 10 -9 mhocm -1 .

本発明に使用するのに適した有機半導体のさら
に別の群にはポリマー性シツフ塩基が含まれる。
これらはある種のサーモトロピツクポリマーの調
整法と類似の方法によつて調整してもよい(例え
ば、英国特許第1545106号明細書参照)。アニリン
ブラツクもこの種のポリマーであり、既知の方
法、例えば水性塩酸アニリンを塩素酸ナトリウム
で酸化する方法によつて調整してもよい。
Yet another group of organic semiconductors suitable for use in the present invention includes polymeric Schiff bases.
These may be prepared by methods analogous to those for the preparation of certain thermotropic polymers (see, for example, GB 1545106). Aniline black is also a polymer of this type and may be prepared by known methods, such as the oxidation of aqueous aniline hydrochloride with sodium chlorate.

この種のポリマーおよびさらに別の適当な有機
半導体はエイチ・エー・ポール(H.A.Pohl)ら
による次の文献に開示されている;ジエー・フイ
ズ・ケム(J.Phys.Chem.)、第66巻(1962年)、
第2085頁〜第2095頁。全てのこれらの物質の電気
的特性はドーピングによつて修正してもよい。
Polymers of this type and further suitable organic semiconductors are disclosed in the following article by HA Pohl et al.; J. Phys. Chem., Vol. 66 ( 1962),
Pages 2085-2095. The electrical properties of all these materials may be modified by doping.

本発明によるエレクトロレオロジー流体の連続
相はこの役割に関して前述したいずれの液体であ
つてもよい。
The continuous phase of the electrorheological fluid according to the invention can be any of the liquids mentioned above in this role.

このような液体の望ましい特性は次の通りであ
る。
Desirable properties of such liquids are as follows.

1 エレクトロレオロジー流体がその特性を広範
囲の温度(理想的には−40℃以下から少なくと
も150℃以上)にわたつて維持するような高い
沸点と低い凝固点、および標準的作動温度にお
ける低い蒸気圧。
1. High boiling point and low freezing point such that the electrorheological fluid maintains its properties over a wide range of temperatures (ideally from below -40°C to at least 150°C and above) and low vapor pressure at standard operating temperatures.

2 エレクトロレオロジー流体が低いノーフイー
ルド(no−fied)粘度を有するような低粘度、
あるいはより多量の固体分をエレクトロレオロ
ジー流体中に、ノーフイールド粘度を過度にす
ることなく含有させてウインズロー効果を高め
るような低粘度。
2 low viscosity, such that the electrorheological fluid has a low no-fied viscosity;
Or low viscosities that allow higher amounts of solids to be included in electrorheological fluids without excessive no-field viscosity to enhance the Winslow effect.

3 エレクトロレオロジー流体が電流をほとんど
通さず、広範囲の印加される電解強度にわたつ
て使用できるような高い電気抵抗および高い絶
縁耐力。
3. High electrical resistance and high dielectric strength such that the electrorheological fluid conducts little current and can be used over a wide range of applied field strengths.

4 一般に1.2gcm-3以上、典型的には1.3〜1.6g
cm-3の高い密度(高密度はエレクトロレオロジ
ー流体の固体および液体成分が同じ密度を有し
て作動休止中の沈澱を減少させるので好まし
い)。
4 Generally 1.2 gcm -3 or more, typically 1.3 to 1.6 g
cm -3 high density (high density is preferred because the solid and liquid components of the electrorheological fluid have the same density to reduce precipitation during downtime).

5 有害な分解生成物を増加させるエレクトロレ
オロジー流体中の粒子によつて提供される多く
の潜在的な触媒表面の存材にもかかわらず、貯
蔵中および使用中の崩壊を防ぐような化学的安
定性。
5. Chemical stability to prevent degradation during storage and use, despite the presence of many potential catalytic surfaces provided by particles in electrorheological fluids that increase harmful decomposition products. sex.

一般に、これらの特性の全ての所定の液体が有
しているとは限らないことは明らかである。しか
しながら、これらは、該液体がエレクトロレオロ
ジー流体の連続相として使用されることを妨げる
には及ばない。従つて、分散相とはかなり異なつ
た密度を有する液体であつても、流体が不使用時
に循環されて懸濁液中に分散相を保持するなら
ば、エレクトロレオロジー流体になり得るフオー
ミユレーシヨンに使用してもよい。
It is clear that, in general, not all of these properties are possessed by a given liquid. However, these do not prevent the liquid from being used as the continuous phase of an electrorheological fluid. Therefore, even liquids with densities that are significantly different from the dispersed phase can become electrorheological fluids if the fluid is circulated when not in use to keep the dispersed phase in suspension. May be used for

非常に好適な連続相物質としては流動性炭化水
素または本件出願人による英国特許第1501635号、
同第1570234号、英国特許出願第2100740A号およ
び同第2153372A号明細書に開示されている流動
性炭化水素が例示される。ハロゲン化された芳香
族の液体は特に好ましい連続相物質である。
Very suitable continuous phase materials include fluid hydrocarbons or our British Patent No. 1501635;
Examples include the fluid hydrocarbons disclosed in British Patent Application No. 1570234, British Patent Application No. 2100740A and British Patent Application No. 2153372A. Halogenated aromatic liquids are particularly preferred continuous phase materials.

本発明によるエレクトロレオロジー流体は分散
相を所望の粒子径に細分化し、次いで細分化した
分散相を選択された連続相と混合することによつ
て調整される。分散相の含有量は、実用的なエレ
クトロレオロジー流体に対しては少なくとも15〜
45%v/v、特に25〜35%v/vが好ましいが、
5%v/vもしくは1%v/v程度の少量でも効
果がある。
Electrorheological fluids according to the present invention are prepared by comminution of the dispersed phase to the desired particle size and then mixing the comminutionated dispersed phase with the selected continuous phase. The content of the dispersed phase should be at least 15~15 for practical electrorheological fluids.
45% v/v, especially 25-35% v/v is preferred,
Even a small amount of 5% v/v or 1% v/v is effective.

本発明によれば、流体が実質上無水のときに、
3MVm-1を越えない印加電場のもとで少なくと
も0.5Pa、適当には0.5kPa、例えば1〜3kPa、好
ましくは5kPaもしくはそれ以上の静的降伏応力
を発現する前記のようなエレクトロレオロジー流
体が提供される。また、本発明によれば、流体が
実質上無水のときに、1MVm-1を越えない印加
電場のもとで400Am-2を越えない密度、好まし
くは40Am-2を越えない密度の電流を通すことの
できる前記のようなエレクトロレオロジー流体が
提供される。
According to the invention, when the fluid is substantially anhydrous,
An electrorheological fluid as described above is provided which develops a static yield stress of at least 0.5 Pa, suitably 0.5 kPa, such as 1 to 3 kPa, preferably 5 kPa or more under an applied electric field not exceeding 3 MVm -1 be done. Also according to the invention, when the fluid is substantially anhydrous, an electric current of a density not exceeding 400 Am -2 , preferably not exceeding 40 Am -2 is passed under an applied electric field not exceeding 1 MVm -1 . There is provided an electrorheological fluid as described above which can be used.

本発明は初めて実用的な無水のエレクトロレオ
ロジー流体を提供するものであるが、流体中に水
を少量、典型的には1〜5%v/vを越えない量
で含有する前記のようなエレクトロレオロジー流
体を提供することも本発明の1つの側面である。
Although the present invention provides for the first time a practical anhydrous electrorheological fluid, it is possible to use electrorheological fluids such as those described above that contain small amounts of water in the fluid, typically not exceeding 1-5% v/v. It is also an aspect of the invention to provide a rheological fluid.

第1図は、本発明によるエレクトロレオロジー
流体に対して印加される電界強度によつて発現す
る静的な降伏応力の変化を測定するのに用いられ
る降伏点メーターの側断面図である。
FIG. 1 is a side cross-sectional view of a yield point meter used to measure the change in static yield stress developed by electric field strength applied to an electrorheological fluid according to the present invention.

第2図〜第16図は本発明による流体に関して
得られた電界強度(横軸)と降伏応力もしくは電
流密度(縦軸)との関係を示すグラフである。
2 to 16 are graphs showing the relationship between electric field strength (horizontal axis) and yield stress or current density (vertical axis) obtained for the fluid according to the present invention.

第1図において、降伏点メーター1は試験に供
されるエレクトロレオロジー流体3を収容する伝
導性レセプタクル2を有し、該レセプタクルは第
1電極として作用する。レセプタクルの上部に
は、シリコングリースを用いて磨いたガラス棒4
が平行水平に2本配設され、該ガラス棒には第2
電極5が摺動可能に取り付けられる。2個の電極
間のギヤツプは0.5mmである。測微ねじ6はサー
ドオーダーレバー7に作用力を伝えるように設置
され、該レバーの一部は第2電極とピボツト9と
の間で屈撓可能なビーム8として配設される。こ
のビームは歪ゲージブリツジ10を保有し、その
歪は関連する記録装置(図示せず)によつてモニ
ターされる。
In FIG. 1, a yield point meter 1 has a conductive receptacle 2 containing an electrorheological fluid 3 to be tested, which receptacle acts as a first electrode. The top of the receptacle has a glass rod 4 polished with silicone grease.
are arranged parallel and horizontally, and a second glass rod is installed on the glass rod.
An electrode 5 is slidably mounted. The gap between the two electrodes is 0.5 mm. The micromeasuring screw 6 is arranged to transmit the acting force to a third order lever 7, a part of which is arranged as a deflectable beam 8 between the second electrode and the pivot 9. This beam carries a strain gauge bridge 10, the strain of which is monitored by an associated recording device (not shown).

使用に際しては、被測定エレクトロレオロジー
流体3をレセプタクル2内に入れ、第2電極5を
ガラス棒4に設置し、前述のギヤツプを設けてエ
レクトロレオロジー流体と接触させる。次いで側
微ねじ6を回転させることによつてビーム8を作
動させ、第2電極を該棒に沿つて移動させ、従つ
て該流体中を移動させる。摩擦抵抗はビームを滑
り(slip)に先だつて偏更(deflection)させる。
この最大の偏向はグラフ式に記録され、ピークx0
は装置の摩擦抵抗に比例する。2個の電極2およ
び5を2kVの単向性可変電源装置および電流計1
5(図示せず)に直流接続する。この操作を一連
の印加電界強度について繰り返す。記録されるピ
ークxは摩擦抵抗および流体内に発現される静的
降伏応力に比例する。電界強度に対する(x−
x0)のプロツトは、発現される静的降伏応力の印
加電界強度に対する依存尺度となる。
In use, the electrorheological fluid 3 to be measured is placed in the receptacle 2, and the second electrode 5 is placed on the glass rod 4, with the aforementioned gap provided for contact with the electrorheological fluid. The beam 8 is then actuated by rotating the side screw 6, causing the second electrode to move along the rod and thus through the fluid. Frictional drag causes deflection of the beam prior to slip.
This maximum deflection is recorded graphically and peak x 0
is proportional to the frictional resistance of the device. Two electrodes 2 and 5 are connected to a 2kV unidirectional variable power supply and an ammeter 1.
5 (not shown) for direct current connection. This operation is repeated for a series of applied electric field strengths. The peak x recorded is proportional to the frictional resistance and the static yield stress developed in the fluid. (x-
The plot of x 0 ) is a measure of the dependence of the developed static yield stress on the applied electric field strength.

絶対的な数値を降伏点メーターをカリブレート
することによつて得てもよい。この操作は、側微
ねじを変化させないで、一連の異なつた負荷、例
えば重量Wを加えて第2電極5に作用力を与える
ことによつておこなわれる。第2電極の面積は4
×10-4m2であるので、降伏応力xは負荷/面積の
商から定量化できる。
Absolute values may be obtained by calibrating a yield point meter. This operation is carried out by applying a series of different loads, for example a weight W, to apply a force to the second electrode 5 without changing the side fine screws. The area of the second electrode is 4
×10 −4 m 2 , so the yield stress x can be quantified from the quotient of load/area.

以下、本発明を実施例によつて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained with reference to Examples.

実施例 1 本発明による一連のエレクトロレオロジー流体
を種々の異なつた量の銅フタロシアニン〔イース
トマン・コダツク社(Eastman Kodak)市販
品;50℃で72時間乾燥〕または金属不含フタロシ
アニン[アイ・シー・アイ社(ICI plc)市販品]
を、70℃でアルミナカラム〔ウエルム・フアルマ
(Woelm Phama)市販品〕を通過させることに
よつて乾燥させたパラフインオイルとパラフイン
グルース〔ビー・デイー・エイチ・ケミカルズ社
(BDH Chemicals Ltd.)市販品〕の3:1混合
物(周囲温度での粘度:約50cs)と配合させるこ
とによつて調整した。これらの流体は前述の降伏
点メーターを用いて試験した。試験の結果を第2
図〜第6図に示す。
EXAMPLE 1 A series of electrorheological fluids according to the invention were mixed with different amounts of copper phthalocyanine (commercially available from Eastman Kodak; dried at 50° C. for 72 hours) or metal-free phthalocyanine (I.C. commercially available from ICI plc]
Paraffin oil and paraffin glue (commercial product from BDH Chemicals Ltd.) were dried by passing through an alumina column (commercial product from Woelm Phama) at 70°C. ) (viscosity at ambient temperature: approximately 50 cs). These fluids were tested using the yield point meter described above. Second test result
As shown in FIGS.

第2図は15%v/vの銅フタロシアニン懸濁液
についての、発現した静的降伏強度(kPa)(縦
軸)の印加電界強度(MVm-1)(横軸)による
変化を示すグラフである。
Figure 2 is a graph showing the change in developed static yield strength (kPa) (vertical axis) with applied electric field strength (MVm -1 ) (horizontal axis) for a 15% v/v copper phthalocyanine suspension. be.

第3図は22%v/vの銅フタロシアニン懸濁液
についての、発現した静的降伏強度(kPa)(縦
軸)の印加電界強度(MVm-1)(横軸)による
変化を示すグラフである。
Figure 3 is a graph showing the change in developed static yield strength (kPa) (vertical axis) with applied electric field strength (MVm -1 ) (horizontal axis) for a 22% v/v copper phthalocyanine suspension. be.

第4図は銅フタロシアニン懸濁液の濃度が25%
v/v(▲)、15%v/v(○)または8%v/v
(●)の場合についての、発現した静的降伏強度
(kPa)(縦軸)の印加電界強度の二乗
(MVm-12(横軸)による変化を示すグラフであ
る。
Figure 4 shows the concentration of copper phthalocyanine suspension at 25%.
v/v (▲), 15% v/v (○) or 8% v/v
It is a graph showing the change in the developed static yield strength (kPa) (vertical axis) depending on the square of the applied electric field strength (MVm -1 ) 2 (horizontal axis) for the case (●).

第5図は第2図に関する流体についての、電流
密度(Am-2)(縦軸)と印加電界強度
(MVm-1)(横軸)との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between current density (Am −2 ) (vertical axis) and applied electric field strength (MVm −1 ) (horizontal axis) for the fluid related to FIG. 2.

第6図は7%v/vの金属不含フタロシアニン
懸濁液についての、発現した静的降伏強度
(kPa)(縦軸)の印加電界強度(MVm-1)(横
軸)による変化を示すグラフである。
Figure 6 shows the change in developed static yield strength (kPa) (vertical axis) with applied electric field strength (MVm -1 ) (horizontal axis) for a 7% v/v metal-free phthalocyanine suspension. It is a graph.

実施例 2 本実施例は一連のポリ(アセン−キノン)類の
調整および本発明によるエレクトロレオロジー流
体としてのこれらの配合処方および試験に関す
る。
Example 2 This example relates to the preparation of a series of poly(acene-quinones) and their formulation and testing as electrorheological fluids according to the present invention.

等モル量の1,2,4,5−ベンゼンテトラカ
ルボン酸ジ無水物〔アルドリツヒ・ケミカルズ社
(Aldrich Chemicals Co.Ltd)市販品〕および芳
香族アセン〔ホプキン・アンド・ウイリアムズ社
(Hopkin and Williams Ltd)〕から市販されて
いるナフタレンまたはアルドリツヒ・ケミカルズ
社から市販されているピレンを乳鉢中で摩砕混合
する。該ジ無水物1モルあたり2モルの塩化亜鉛
(ビー・デイー・エイチ・ケミカルズ社市販品)
を触媒として混合物に添加し、次いでこの混合物
をパイレツクス管〔パイレツクス(PYREX)は
登録商標である〕内へ移し、恒温浴中において
300℃で24時間加熱した。ポールらの実験(前記
文献参照)によつて、反応容器内の酸素の散在も
しくは不存在は得られるポリマーの伝導度にほと
んど影響を及ぼさないことが明らかにされている
ので、この一連のポリマー調整においてはパイレ
ツクス管には栓を取り付けるにとどめた。
Equimolar amounts of 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride (commercially available from Aldrich Chemicals Co. Ltd.) and aromatic acene (Hopkin and Williams Ltd.) )] or pyrene, available from Aldrich Chemicals, Inc., are ground and mixed in a mortar. 2 moles of zinc chloride (commercially available from BDH Chemicals) per mole of the dianhydride.
was added to the mixture as a catalyst, and the mixture was then transferred into a Pyrex tube (PYREX is a registered trademark) and placed in a constant temperature bath.
Heated at 300°C for 24 hours. Experiments by Paul et al. (see above) have shown that the presence or absence of oxygen in the reaction vessel has little effect on the conductivity of the resulting polymer; therefore, this series of polymer adjustments was In this case, only a stopper was attached to the Pyrex pipe.

加熱終了後、得られたポリマーを濾取し、微粉
末に摩砕した。この粉末を2N塩酸を用いる浸出
処理に24時間付して塩化亜鉛の除去を補足した。
浸出処理に付して粉末をソツクスレー抽出機を用
いて蒸溜脱イオン水で24時間、エタノール〔メ
イ・アンド・ベーカー社(May and Baker
Ltd.)市販品〕で24時間、およびベンゼン(メ
イ・アンド・ベーカー社市販品)で72時間抽出し
た。
After heating, the obtained polymer was collected by filtration and ground into a fine powder. This powder was subjected to a leaching treatment using 2N hydrochloric acid for 24 hours to supplement the removal of zinc chloride.
After leaching, the powder was extracted with distilled deionized water using a Soxhlet extractor for 24 hours, then extracted with ethanol (May and Baker).
Ltd. (commercial product) for 24 hours and benzene (May & Baker, commercial product) for 72 hours.

ポリ(アセン−キノン)を真空オーブン中、50
℃で72時間乾燥した。乾燥後の黒色ポリマーを微
粉化ミル(micronising mill)を用いて微細に摩
砕し、デシケーター内に保存した。
Poly(acene-quinone) in a vacuum oven for 50 min.
Dry at ℃ for 72 hours. The dried black polymer was finely ground using a micronising mill and stored in a desiccator.

ポリ(ピレン−キノン)およびポリ(ナフタレ
ン−キノン)の密度はそれぞれ1.51gcm-3および
1.50gcm-3であつた。安定なポリマー分散液の調
整を可能にする粘度を有する前記のパラフインオ
イルとパラフイングリースの3:1混合物中に、
各ポリマーを以下に述べる異なつた体積分率で分
散させた。また、各ポリマーを以下に述べる異な
つた体積分率でポリ塩化炭化水素〔アイ・シー・
アイ社の市販品セレクロル(CERECLOR)50エ
ル・ブイ(LV)〕中に分散させて安定なポリマー
分散液を調整した。各ポリマーをさらに別の体積
分率でシリコンオイル〔ホプキン・アンド・ウイ
リアムズ社市販品、デイー・シー(DC)550〕中
に分散させて安定なポリマー分散液を調整した。
The densities of poly(pyrene-quinone) and poly(naphthalene-quinone) are 1.51 g cm -3 and
It was 1.50 gcm -3 . in a 3:1 mixture of paraffin oil and paraffin grease with a viscosity that allows the preparation of a stable polymer dispersion.
Each polymer was dispersed at different volume fractions as described below. Additionally, polychlorinated hydrocarbons (IC) were added to each polymer at different volume fractions as described below.
A stable polymer dispersion was prepared by dispersing it in CERECLOR 50 LV, a commercially available product from Eye Corporation. Stable polymer dispersions were prepared by further dispersing each polymer in different volume fractions in silicone oil (DC 550, commercially available from Hopkin & Williams).

これらの分散液は本発明によるエレクトロレオ
ロジー流体であり、前述の降伏点メーターを用い
て試験した。試験の結果を第7図〜第16図に示
す。
These dispersions are electrorheological fluids according to the invention and were tested using the yield point meter described above. The results of the test are shown in FIGS. 7 to 16.

第7図はポリ(ピレン−キノン)の17%v/v
パラフイン懸濁液についての、発現した静的降伏
強度(kPa)(縦軸)の印加電界強度(MVm-1
(横軸)による変化を示すグラフである。
Figure 7 shows 17% v/v of poly(pyrene-quinone)
Applied electric field strength (MVm -1 ) of developed static yield strength (kPa) (vertical axis) for paraffin suspension
(horizontal axis).

第8図、第9図および第10図はパラフイン懸
濁液中のポリ(ピレン−キノン)濃度がそれぞれ
21%v/v、33%v/vおよび40%v/vの場合
の、発現した静的降伏強度(kPa)(縦軸)の印
加電界強度(MVm-1)(横軸)による変化を示
すグラフである。
Figures 8, 9 and 10 show the concentration of poly(pyrene-quinone) in the paraffin suspension, respectively.
Changes in the developed static yield strength (kPa) (vertical axis) depending on the applied electric field strength (MVm -1 ) (horizontal axis) in the cases of 21% v/v, 33% v/v and 40% v/v are shown below. This is a graph showing.

第11図はポリ(ピレン−キノン)の30%v/
vシリコンオイル懸濁液についての、発現した静
的降伏強度(kPa)(縦軸)の印加電界強度
(MVm-1)(横軸)による変化を示すグラフであ
る。
Figure 11 shows 30%v/poly(pyrene-quinone)
3 is a graph showing the change in the developed static yield strength (kPa) (vertical axis) depending on the applied electric field strength (MVm −1 ) (horizontal axis) for the v silicone oil suspension.

第12図はポリ(ピレン−キノン)の40%v/
vポリ塩化炭化水素懸濁液についての、発現した
静的降伏強度(kPa)(縦軸)の印加電界強度
(MVm-1)(横軸)による変化を示すグラフであ
る。
Figure 12 shows 40%v/poly(pyrene-quinone)
5 is a graph showing the change in the developed static yield strength (kPa) (vertical axis) depending on the applied electric field strength (MVm −1 ) (horizontal axis) for a polychlorinated hydrocarbon suspension.

第13図および第14図はパラフイン懸濁液中
のポリ(ナフタレン−キノン)の濃度がそれぞれ
30%v/vおよび38%v/vの場合の、発現した
静的降伏強度(kPa)(縦軸)の印加電界強度
(MVm-1)(横軸)による変化を示すグラフであ
る。
Figures 13 and 14 show the concentration of poly(naphthalene-quinone) in the paraffin suspension, respectively.
It is a graph showing changes in the developed static yield strength (kPa) (vertical axis) depending on the applied electric field strength (MVm −1 ) (horizontal axis) in the cases of 30% v/v and 38% v/v.

第15図はポリ(ナフタレン−キノン)の40%
v/vポリ塩化炭化水素懸濁液についての、発現
した静的降伏強度(kPa)(縦軸)の印加界圧強
度(MVm-1)(横軸)による変化を示すグラフ
である。
Figure 15 shows 40% of poly(naphthalene-quinone)
It is a graph showing a change in the developed static yield strength (kPa) (vertical axis) depending on the applied field pressure intensity (MVm −1 ) (horizontal axis) for a v/v polychlorinated hydrocarbon suspension.

第16図は第15図に関する流体についての、
電流密度(Am-2)(縦軸)と印加電界強度
(MVm-1)との関係を示すグラフである。
FIG. 16 shows the fluid related to FIG. 15.
It is a graph showing the relationship between current density (Am −2 ) (vertical axis) and applied electric field strength (MVm −1 ).

上記の各場合において、水を存在しない場合で
降伏応力は発現した。塩化炭化水素に分散させた
ポリ(アセン−キノン)の塩化炭化水素分散液か
ら発現される降伏応力は特に顕著であつた。
In each of the above cases, the yield stress was expressed in the absence of water. The yield stress developed from chlorinated hydrocarbon dispersions of poly(acene-quinone) in chlorinated hydrocarbons was particularly pronounced.

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

第1図は、本発明によるエレクトロレオロジー
流体に対して印加される電界強度によつて発現す
る静的な降伏応力の変化を測定するのに用いられ
る降伏点メーターの側断面図である。第2図〜第
16図は本発明による流体に関して得られた電界
強度(横軸)と降伏応力もしくは電流密度(縦
軸)との関係を示すグラフである。 1は降伏点メーター、2は伝導性レセプタク
ル、3はエレクトロレオロジー流体、4はガラス
棒、5は第2電極、6な測微ねじ、7はサードオ
ーダーレバー、8はビーム、9はピボツトを示
す。
FIG. 1 is a side cross-sectional view of a yield point meter used to measure the change in static yield stress developed by electric field strength applied to an electrorheological fluid according to the present invention. 2 to 16 are graphs showing the relationship between electric field strength (horizontal axis) and yield stress or current density (vertical axis) obtained for the fluid according to the present invention. 1 is a yield point meter, 2 is a conductive receptacle, 3 is an electrorheological fluid, 4 is a glass rod, 5 is a second electrode, 6 is a micrometer screw, 7 is a third order lever, 8 is a beam, and 9 is a pivot. .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 液状連続相内に、分散相として、周囲温度に
おける電気伝導度が100〜10-11mhocm-1である半
導体を少なくとも1種含有し、該分散相が実質上
無水の状態でもエレクトロレオロジー流体として
の挙動を示すエレクトロレオロジー流体。 2 流体が実質上無水のときにエレクトロレオロ
ジー流体としての挙動を示す第1項記載のエレク
トロレオロジー流体。 3 半導体が不飽和縮合多環式系を含有する第1
項記載のエレクトロレオロジー流体。 4 不飽和縮合多環式系が電子リツチである第3
項記載のエレクトロレオロジー流体。 5 不飽和縮合多環式系が芳香族縮合多環式系で
ある第3項記載または第4項記載のエレクトロレ
オロジー流体。 6 有機半導体がポリマーである第3項から第5
項いずれかに記載のエレクトロレオロジー流体。 7 有機半導体がポリ(アセン−キノン)ポリマ
ーである第6項記載のエレクトロレオロジー流
体。 8 ポリ(アセン−キノン)ポリマーがフリーデ
ル・クラフツ反応によるアシル化条件下に、少な
くとも1種の置換もしくは非置換アセンおよび少
なくとも1種の置換もしくは非置換ポリアシル化
芳香族化合物を反応させることによつて誘導され
るポリマーである第7項記載のエレクトロレオロ
ジー流体。 9 連続相がハロゲン化芳香族体を含有する第1
項から第8項いずれかに記載のエレクトロレオロ
ジー流体。 10 連続相中の分散相の含有量が15〜40%v/
vである第1項から第9項いずれかに記載のエレ
クトロレオロジー流体。 11 流体が実質上無水のときに、3MVm-1
越えない印加電場のもとで少なくとも0.5kPaの
静的降伏応力を発現する第1項から第10項いず
れかに記載のエレクトロレオロジー流体。 12 流体が実質上無水のときに、1MVm-1
越えない印加電場のもとで400Am-2を越えない
密度の電流を通す第1項から第11項いずれかに
記載のエレクトロレオロジー流体。 13 水を含有する第1項から第12項いずれか
に記載のエレクトロレオロジー流体。 14 流体中の含水量が5%v/vを越えない第
13項記載のエレクトロレオロジー流体。
[Scope of Claims] 1. The liquid continuous phase contains at least one semiconductor having an electrical conductivity of 10 0 to 10 -11 mhocm -1 at ambient temperature as a dispersed phase, and the dispersed phase is substantially anhydrous. An electrorheological fluid that behaves as an electrorheological fluid even in . 2. The electrorheological fluid of claim 1, which behaves as an electrorheological fluid when the fluid is substantially anhydrous. 3. The first semiconductor in which the semiconductor contains an unsaturated fused polycyclic system
Electrorheological fluids as described in Section. 4 The third type in which the unsaturated fused polycyclic system is electron rich
Electrorheological fluids as described in Section. 5. The electrorheological fluid according to item 3 or 4, wherein the unsaturated fused polycyclic system is an aromatic fused polycyclic system. 6 Items 3 to 5 where the organic semiconductor is a polymer
The electrorheological fluid according to any one of paragraphs. 7. The electrorheological fluid of claim 6, wherein the organic semiconductor is a poly(acene-quinone) polymer. 8 Poly(acene-quinone) polymers are prepared by reacting at least one substituted or unsubstituted acene and at least one substituted or unsubstituted polyacylated aromatic compound under Friedel-Crafts acylation conditions. 8. The electrorheological fluid of claim 7, wherein the electrorheological fluid is a polyester-derived polymer. 9 The first phase in which the continuous phase contains a halogenated aromatic substance
The electrorheological fluid according to any one of items 8 to 8. 10 The content of the dispersed phase in the continuous phase is 15 to 40% v/
The electrorheological fluid according to any one of clauses 1 to 9, wherein v. 11. An electrorheological fluid according to any one of clauses 1 to 10, which develops a static yield stress of at least 0.5 kPa under an applied electric field of not more than 3 MVm -1 when the fluid is substantially anhydrous. 12. An electrorheological fluid according to any one of clauses 1 to 11, which conducts an electric current with a density not exceeding 400 Am -2 under an applied electric field not exceeding 1 MVm -1 when the fluid is substantially anhydrous. 13. The electrorheological fluid according to any one of items 1 to 12, which contains water. 14. The electrorheological fluid according to clause 13, wherein the water content in the fluid does not exceed 5% v/v.
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