JPS63140505A - 磁性流体組成物とその製造方法 - 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］ この発明は、強磁性体の微粒子を分散媒中に極めて安定
に分散させてなる磁性流体組成物とその製造方法に関し
、特に真空シール等に好適な低蒸気圧、低粘度の磁性流
体組成物とその製造方法に関する。

〔従来の技術］ 磁性流体は強磁性体微粒子の極めて安定したコロイド溶
液であり、その液体自体が見掛は上強い磁性を示すとい
う特性を有する。

これをシーリング剤に用いるときは、シール機構を構成
する磁石の磁束に拘束された磁性流体によりシール作用
がなされる。従って磁性流体の磁化が強い程、強固なシ
ールが可能である。ところで磁性流体の磁化の強さは、
流体中に含まれる磁性粒子の濃度に左右されるから、磁
性粒子の濃度の高い磁性流体を得ることは極めて重要な
課題である。しかし一般には、粒子濃度を高めれば高め
る程、粒子間隔が小さくなるため凝集し易くなる。

よって最適の分散性を全ての粒子がもつようにしないと
高濃度の磁性流体は得られない。また流体中に凝集しや
すい大きな粒子や、界面活性剤の吸着が完全でない粒子
が多いと、濃度の向上には限界が生じてしまう。

本出願人はこの点に着目して、高い磁性粒子濃度を有す
る磁性流体組成物とその製造方法を先に提案した（特開
昭５９−１０５０９３号）。これは、炭素数が２５〜４
５のオリゴマーを主成分とするポリアルファオレフィン
油を分散媒とし、この分散媒中に、界面活性剤で被覆さ
れた強磁性体粒子を分散させた磁性流体組成物である。

そして高濃度でかつ安定した磁性粒体組成物とするため
、先ず強磁性体粒子を低沸点有機溶媒中に分散させた中
間媒体をつくり、次いでその中間媒体中の分散性の悪い
微粒子を分離した後、前記低沸点有機溶媒を加熱蒸発せ
しめることにより、強磁性体粒子を濃縮した状態で分散
媒のポリアルファオレフィン油中に分散させるようにし
たものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の、ポリアルファオレフィン油を分散媒とした
磁性流体は、低揮発性であり、かつ同じ程度の蒸発速度
をもつ鉱油を分散媒とする磁性流体に比べて、より低粘
度である。然し、より一層低揮発性で、熱安定性があり
、吸湿性も低いことが要求される分野、例えば真空技術
の分野においてシーリング剤として使用するには、なお
不適当であった。

この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、低粘度でしかも蒸気圧、吸湿性が極めて低
く、かつ高い熱安定性を有し、真空シーリング剤として
最適な磁性流体組成物とその製造方法を提供することを
目的としてしいる。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の組成物は、有機溶液からなる分散媒中に界面
活性剤を吸着した強磁性体微粒子を分散させてなる磁性
流体組成物において、前記分散媒はアルキルナフタレン
類またはアルキルポリフェニルエーテル類のうちの少な
くとも一種からなることを特徴とする磁性流体組成物で
ある。

またこの発明の第１の製造方法は、強磁性体微粒子に界
面活性剤と低沸点有機溶媒とを加えることにより表面を
前記界面活性剤で被覆した強磁性体微粒子を低沸点有機
溶媒中に分散させた中間媒体を得る工程と、該中間媒体
中の分散性の悪い微粒子を分離した後アルキルナフタレ
ン類またはアルキルポリフェニルエーテル類のうちの少
なくとも一種を該中間媒体に加えて混合物とする工程と
、該混合物を加熱し前記低沸点有機溶媒を蒸発させる工
程とを包含する磁性流体組成物の製造方法である。

更にこの発明の第２の製造方法は、強磁性体微粒子に界
面活性剤と低沸点有機溶媒とを加えることにより表面を
前記界面活性剤で被覆した強磁性体微粒子を低沸点有機
溶媒中に分散させた中間媒体を得る工程と、該中間媒体
中の分散性の悪い微粒子を分離した後、中間媒体を加熱
して低沸点有機溶媒を蒸発させる工程と、該工程を経た
強磁性体微粒子にアルキルナフタレン類またはアルキル
ポリフェニルエーテル類のうちの少なくとも一種を加え
る工程とを包含する磁性流体組成物の製造方法である。

（作用） この発明の分散媒として用いるアルキルナフタレン類や
アルキルポリフェニルエーテル類は、超高真空を形成す
る拡散ポンプ用の真空ポンプ油としても利用される極め
て蒸気圧の低い安定した油であり、これを分散媒として
利用することにより、低蒸気圧、低粘度、低流動点で熱
・酸化安定性に優れた高真空用シーリング剤に最適の磁
性流体が得られる。

以下、この発明の磁性流体組成物とその製造方法を詳細
に説明する。

この発明の強磁性体微粒子の分散媒は、その蒸気圧が１
×１０−’ｔｏｒｒ以下と極めて低く、かつ低粘度であ
ることが望ましく、アルキルポリフェニルエーテル類、
ジアルキルポリフェニルエーテル類が好適である。例え
ば、ヘキサデシルジフェニルエーテル（蒸気圧：５Ｘ１
０−”ｔｏｒｒ）。

オクタデシルジフェニルエーテル（ＩＸＩＯ−”ｔｏｒ
ｒ）、ヘキサデシルトリフェニルエーテル（ＩＸＩＯ−
９ｔｏｒｒ）、ヘキサデシルテトラフェニルエーテル（
ＩＸＩＯ−”　　ｔｏｒｒ）、　ジヘキサデシルテトラ
フェニルエーテル（ＩＸＩＯ−’”ｔｏｒｒ）などであ
る。

これらのアルキルポリフェニルエーテル油は、従来から
超高真空用油として用いられているポリフェニルエーテ
ルにアルキル基を付加させることで、蒸気圧と粘度とが
共に低いという特性を実現している。ちなみに、ポリフ
ェニルエーテルに属するテトラフェニルエーテルは蒸気
圧：　３Ｘ１０−９ｔｏｒｒ、粘度：　１２０ｃＳｔ　
（ａ　ｔ４０℃、以下同じ）である。これに対して、ア
ルキルポリフェニルエーテルに属するオクタデシルジフ
ェニルエーテル及びヘキサデシルトリフェニルエーテル
は、同程度の低蒸気圧（上記）で、しかも粘度、　はそ
れぞれ２５ｃＳｔ及び６０Ｃ５Ｌと１１５ないし１／２
に過ぎない。

その他の低蒸気圧で低粘度の分散媒としては、超高真空
用の拡散ポンプとして使用されているアルキルナフタレ
ン類もまた好適に用いることができる。もっともポリフ
ェニルエーテルと同程度の蒸気圧を期待するためには、
アルキル鎖の炭素数は２０以上のものが望ましく、例え
ばエイコシルナフタレン（蒸気圧：　５ＸＩ　Ｑ−’ｔ
　ｏ　ｒ　ｒ、粘度：３８ｃＳｔ）である。

以上のアルキルナフタレン類、或いはアルキルポリフェ
ニルエーテル類のうちの何れかを、単独か又は混合して
用いる。

この発明の強磁性体微粒子としては、周知の湿式法によ
り得られるマグネタイトコロイドを用い得る。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で
粉砕するいわゆる湿式粉砕法で得られるものでもよい。

湿式粉砕法を利用する場合、研削液として水以外に例え
ばヘキサン等の有機溶媒を用いるときは、強磁性体粉末
とその粒子表面に単分子層を形成できる量の界面活性剤
を加えたうえでボールミル中で数時間以上粉砕してもよ
い。

また、マグネフィト以外のマンガンフェライト。

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酸化物、さら
に鉄、コバルトなどの金属微粒子を用いることもできる
。

更にまた、強磁性体微粒子として上記湿式性成いは湿式
粉砕法によるもののほか、乾式法で得たものを用いるこ
ともできる。

この発明の界面活性剤は、アルキルポリフェニルエーテ
ル類、ジアルキルポリフェニルエーテル類、アルキルナ
フタレン類から選定されるこの発明の分散媒との親和性
が大きいものが好ましい。

そこでこの発明の界面活性剤は、脂肪族炭化水素と芳香
族炭化水素とから成り立つ化合物の一端に極性基（例え
ばスルホン基、　−８Ｏ３Ｈ）をもつ界面活性剤であり
、石油スルホン酸またはその塩、もしくは合成スルホン
酸またはその塩のうちの少なくとも一種が適当である。

特に、石油スルホン酸か合成スルホン酸の何れか一種を
単独で用いる場合は、石油スルホン酸に比べて分子量分
布が狭く、成分数の少ない合成スルホン酸が適当である
。もっとも、極性基としては上記のスルホン基に限らず
、ヒドロキシル基、カルボキシル基。

アミノ基、リン酸エステル基などでもよく、　それらの
うちいずれかを有する酸若しくは塩基又はそれらの塩の
少なくとも一種を用いることができる。

更にまた、この発明の界面活性剤は、不飽和結合を１つ
以上有する脂肪族炭化水素の重合体の一端に上記と同様
の極性基のうちの何れかを１つ以上有する酸若しくは塩
基又はそれらの塩、または不飽和結合を１つ以上有する
脂肪族炭化水素の重合体の一端に酸無水物を１つ以上有
する化合物のうち少なくとも一種を用いることも可能で
あり、例えばポリブテンコハク酸、ポリブテンコハク酸
無水物、ポリブテンスルホン酸、或いはエチレンとα−
オレフィンとのコオリゴマーカルボン酸等がある。

この発明の磁性流体組成物の製造方法は、上記強磁性体
微粒子に上記の界面活性剤と低沸点ｆ機溶媒とを加える
ことにより、表面を上記界面活性剤で被覆した強磁性体
微粒子が低沸点有機溶媒中に分散された中間媒体を得る
工程と、該中間媒体中の分散性の悪い微粒子を分離した
後、アルキルナフタレン類またはアルキルポリフェニル
エーテル類の少なくとも一種を該中間媒体に加えて混合
物とする工程と、該混合物を加熱し低沸点有機溶媒を蒸
発させる工程とを包含するものである。

もっとも、上記製造方法において、中間媒体中の分散性
の悪い微粒子を分離した後は、先にその中間媒体を加熱
することで低沸点有機溶媒を蒸発させて除去し、残され
た強磁性体微粒子に分散媒であるアルキルナフタレン類
またはアルキルポリフェニルエーテル類の少なくとも一
種を加えて磁性流体組成物を得てもよい。

以下に、この発明の実施例を挙げる。

〔実施例１〕 まず、硫酸第１鉄と硫酸第２鉄とをそれぞれ０゜３　ｍ
　ｏ　ｌづつ含む水溶液ＩＩｌに、６ＮのＮａ　０Ｈａ
ｑをｐＨ１１以上になるまで加えた後、その溶液を６０
℃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に３ＮのＨ
ＣＩＩ　ａ　ｑを加えてそのｐＨを３に調整した後、こ
れに界面活性剤として石油スルホン酸ナトリウムを３０
ｇ添加し、６０°Ｃで３０分間撹拌することにより、マ
グネタイト粒子の表面に界面活性剤を吸着させた。その
後静置することにより、液中のマグネタイト粒子は凝集
して沈澱するから、その上澄み液を捨てる。更に水を加
えて撹拌してから静置し、上澄み液を捨てる。この水洗
を数回繰り返して、水溶液中の電界質を除去した後、濾
過脱水し乾燥して、表面が界面活性剤で覆われた粉末状
のマグネタイト微粒子とした。

次に、このマグネタイト粉末に、低沸点溶媒としてヘキ
サンを加えて十分に振とうすることにより、マグネタイ
ト粒子がヘキサン中に分散した中間媒体が得られた。こ
の中間媒体を遠心分離機にかけて、８０００Ｇの遠心力
下で３０−分間遠心分離し、マグネタイト分散粒子のう
ちの比較的大きな分散性の悪い粒子を沈降せしめて除去
する。次いで、沈降せずに残ったマグネタイト微粒子が
分散しているその上澄み液を、ロータリーエバポレータ
に移し、９０°Ｃに保って低沸点溶媒成分すなわちヘキ
サンを蒸発除去して、親油性のマグネタイト微粒子を得
た。

このマグネタイト微粒子を５ｇ採取し、ヘキサン中に再
分散させた後、これにキャリアとなるヘキサデシルジフ
ェニルエーテル４ｇを加えて混合する。この混合液をロ
ータリーエバポレータに移し、９０゛Ｃに保って低沸点
溶媒成分すなわちヘキサンを蒸発除去する。その結果、
マグネフィトはキャリア中に分散する。これを更に遠心
分離機にかけ、８０００Ｇの遠心力下に３０分間処理し
た。

この操作によって非分散固形物はとり除かれ、その上部
のコロイド溶液は極めて安定な磁性流体であった。

〔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
コロイドを製造した。

そのマグネタイトコロイド液に３ＮのＨＣｌａｑを加え
てそのｐＨを３に調整した後、これに界面活性剤として
ポリブテンスルホン酸ナトリウム（帝国化工社製、ＰＯ
３Ｕ）を４０ｇ添加し、６０″Ｃで３０分間撹拌するこ
とにより、マグネタイト粒子の表面に界面活性剤を吸着
させた。その後静置することにより、液中のマグネタイ
ト粒子は凝集して沈澱するから、その上澄み液を捨てる
。

更に水を加えて撹拌してから静置し、上澄み液を捨てる
。この水洗を数回繰り返して、水溶液中の電界質を除去
した後、濾過脱水し乾燥して、表面が界面活性剤で覆わ
れた粉末状のマグネタイト微粒子とした。

次に、このマグネタイト粉末に、低沸点溶媒としてヘキ
サンを加えて十分に振とうすることにより、マグネタイ
ト粒子がヘキサン中に分散した中間媒体が得られた。こ
の中間媒体を遠心分離機にかけて、８０００Ｇの遠心力
下で３０分間遠心分離し、マグネタイト分散粒子のうち
の比較的大きな分散性の悪い粒子を沈降せしめて除去す
る。次いで、沈降せずに残ったマグネタイト微粒子が分
散しているその上澄み液を、ロータリーエバポレータに
移し、９０°Ｃに保って低沸点溶媒成分すなわちヘキサ
ンを蒸発除去して、親油性のマグネタイト微粒子を得た
。

このマグネタイト微粒子を５ｇ採取し、ヘキサン中に再
分散させた後、これにキャリアとなるエイコシルナフタ
レン４ｇを加えて混合する。この混合液をロータリーエ
バポレータに移し、９０°Ｃに保って低沸点溶媒成分す
なわちへ゛キサンを蒸発除去する。その結果、マグネタ
イトはキャリア中に分散する。これを更に遠心分離機に
かけ、８０００Ｇの遠心力下に３０分間処理した。この
操作によって非分散固形物はとり除かれ、その上部のコ
ロイド溶液は極めて安定な磁性流体であった。

〔実施例３〕 上記実施例２においてキャリアとして用いたエイコシル
ナフタレンを、ヘキサデシルジフェニルエーテルに変え
た以外は、実施例２と全く同様にして、界面活性剤であ
るポリブテンスルホン酸ナトリウムを吸着したマグネタ
イト強磁性体微粒子をヘキサデシルジフェニルエーテル
中に分散せしめた磁性流体を製造した。得られたものは
極めて安定な磁性流体であった。

〔実施例４〕 実施例１と同様にして、湿式法によりマグネタイトコロ
イドを製造した。

そのマグネタイトコロイド液に３ＮのＨＣｌａｑを加え
てそのｐＨを５に調整した後、これに界面活性剤として
ポリブテンコハク酸（エッソ社製：Ｐ、Ｂ、Ｓ、Ａ）３
０ｇをあらかじめナトリウム塩にした後その水溶液を添
加し、６０°Ｃで３０分間撹拌することにより、マグネ
タイト粒子の表面に界面活性剤を吸着させた。その後静
置することにより、液中のマグネタイト粒子は凝集して
沈澱するから、その上澄み液を捨てる。更に水を加えて
撹拌してから静置し、上澄み液を捨てる。

この水洗を数回繰り返して、水溶液中の電界質を除去し
た後、濾過脱水し乾燥して、表面が界面活性剤で覆われ
た粉末状のマグネタイト微粒子とした。

次に、このマグネタイト粉末に、低沸点溶媒としてヘキ
サンを加えて十分に振とうすることにより、マグネタイ
ト粒子がヘキサン中に分散した中間媒体が得られた。こ
の中間媒体を遠心分離機にかけて、８０００Ｇの遠心力
下で３０分間遠心分離し、マグネタイト分散粒子のうち
の比較的大きな分散性の悪い粒子を沈降せしめて除去す
る。次いで、沈降せずに残ったマグネタイト微粒子が分
散しているその上澄み液を、ロータリーエバポレータに
移し、９０”Ｃに保って低沸点溶媒成分すなわちヘキサ
ンを蒸発除去して、親油性のマグネタイト微粒子を得た
。

このマグネタイ１１粒子を５ｇ採取し、ヘキサン中に再
分散させた後、これにキャリアとなるヘキサデシルジフ
ェニルエーテル４ｇを加えて混合する。この混合液をロ
ータリーエバポレータに移し、９０℃に保って低沸点溶
媒成分すなわちヘキサンを蒸発除去する。その結果、マ
グネタイトはキャリア中に分散する。これを更に遠心分
離機にかけ、８０００Ｇの遠心力下に３０分間処理した
。

この操作によって非分散固形物はとり除かれ、その上部
のコロイド溶液は極めて安定な磁性流体であった。

〔実施例５］ 実施例１と同様にして、湿式法によりマグネタイトコロ
イドを製造した。

そのマグネタイトコロイド液に３ＮのＨＣｌｔａｑを加
えてそのｐＨを３に調整した後、これに界面活性剤とし
て合成スルホン酸ナトリウムを３０ｇ添加した。

以下は、上記の実施例４と全く同様に処理して、界面活
性剤である合成スルホン酸ナトリウムを吸着したマグネ
タイト強磁性体微粒子をヘキサデシルジフェニルエーテ
ル中に分散せしめた磁性流体を製造した。得られたもの
は極めて安定な磁性流体であった。

その上部のコロイド溶液は極めて安定な磁性流体であっ
た。

〔実施例６〕 上記実施例５においてキャリアとして用いたヘキサデシ
ルジフェニルエーテルを、エイコシルナフタレンに変え
た以外は、実施例５と全く同様にして、界面活性剤であ
る合成スルホン酸ナトリウムを吸着したマグネタイト強
磁性体微粒子をヘキサデシルジフェニルエーテル中に分
散せしめた磁性流体を製造した。得られたものは極めて
安定な磁性流体であった。

〔実施例７〕 実施例１と同様にして、湿式法によりマグネタイトコロ
イドを製造した。

これを脱水、乾燥して得たマグネタイトの粉末５ｇを取
り、低沸点溶媒であるヘキサンと、エチレンとα−オレ
フィンとのコオリゴマーカルボン酸からなる界面活性剤
２．５ｇを加え、ボールミルで２時間粉砕混合した。

次に、この液を遠心分離器にかけてａｏｏｏｒｐｍで１
時間処理した後、その上澄みを取ってキャリアとしての
エイコシルナフタレン３ｇを加えた。これを、ロータリ
ーエバポレータに採取して９０°Ｃに保ち、ヘキサンを
蒸発除去した後、更に８０００ｒｐｍの遠心分離器にか
けて１時間処理した。その上澄み液は、界面活性剤であ
るエチレン・α−オレフィン・コオリゴマーカルボン酸
を吸着したマグネタイト強磁性体微粒子がエイコシルナ
フタレン中に分散した、極めて安定な磁性流体であった
。

なお、上記の各実施例によれば、強磁性体微粒子を一旦
、低沸点の溶媒中に分散させたものを中間媒体とし、こ
れを遠心分離して分散性の悪い微粒子を予め除去する。

その後、低沸点の溶媒を加熱除去するものとしたため、
低蒸気圧で安定した磁性流体が高濃度で効率よ（得られ
る。

〔実施例８〕 この発明で得られた磁性流体と、従来技術で得られた磁
性流体（ポリアルファオレフィンをキャリアとするもの
）との性能を比較した結果を第１表に示す。

この発明で得られた磁性流体としては、実施例５で製造
した磁性流体を用いた。すなわち、界面活性剤である合
成スルホン酸ナトリウムを吸着したマグネタイト強磁性
体微粒子をヘキサデシルジフェニルエーテル中に分散せ
しめた磁性流体である。

第１表 （注）：直径５　ｃｍのシャーレに５　ｃｃ取り、真空
装置中で１昼夜放置した後の値。

〔発明の効果］ この発明によれば、アルキルポリフェニルエーテル類ま
たはアルキルナフタレン類のうちの少なくとも一種から
なる分散媒中に界面活性剤を介して強磁性体微粒子分散
させたものとしたため、低粘度でしかも揮発性、吸湿性
が極めて低く、かつ高い熱安定性を有する、真空シーリ
ング剤として最適な磁性流体組成物を提供できるという
効果が得られる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機溶液からなる分散媒中に界面活性剤を吸着し
   た強磁性体微粒子を分散させてなる磁性流体組成物にお
   いて、前記分散媒は１×１０＾−＾７Ｔｏｒｒ以下の蒸
   気圧をもつアルキルナフタレン類、アルキルポリフェニ
   ルエーテル類のうちの少なくとも一種からなることを特
   徴とする磁性流体組成物。
2. （２）界面活性剤は、脂肪族炭化水素と芳香族炭化水素
   とからなる化合物の一端にスルホン基、リン酸エステル
   基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基のうち
   の何れかを１つ以上有する酸若しくは塩基又はそれらの
   塩のうち少なくとも一種である特許請求の範囲第１項記
   載の磁性流体組成物。
3. （３）界面活性剤は、不飽和結合を一つ以上有する脂肪
   族炭化水素の重合体の一端にカルボキシル基、スルホン
   基、硫酸エステル基、ヒドロキシル基、リン酸エステル
   基、アミノ基のうちの何れかを１つ以上有する酸若しく
   は塩基又はそれらの塩、または前記重合体の一端に酸無
   水物を１つ以上有する化合物のうち少なくとも一種であ
   る特許請求の範囲第１項記載の磁性流体組成物。
4. （４）強磁性体微粒子に界面活性剤と低沸点有機溶媒と
   を加えることにより表面を前記界面活性剤で被覆した強
   磁性体微粒子を低沸点有機溶媒中に分散させた中間媒体
   を得る工程と、該中間媒体中の分散性の悪い微粒子を分
   離した後アルキルナフタレン類またはアルキルポリフェ
   ニルエーテル類のうちの少なくとも一種を該中間媒体に
   加えて混合物とする工程と、該混合物を加熱し前記低沸
   点有機溶媒を蒸発させる工程とを包含する磁性流体組成
   物の製造方法。
5. （５）強磁性体微粒子に界面活性剤と低沸点有機溶媒と
   を加えることにより表面を前記界面活性剤で被覆した強
   磁性体微粒子を低沸点有機溶媒中に分散させた中間媒体
   を得る工程と、該中間媒体中の分散性の悪い微粒子を分
   離した後、中間媒体を加熱して低沸点有機溶媒を蒸発さ
   せる工程と、該工程を経た強磁性体微粒子にアルキルナ
   フタレン類またはアルキルポリフェニルエーテル類のう
   ちの少なくとも一種を加える工程とを包含する磁性流体
   組成物の製造方法。