(57)【要約】【課題】  安定性に優れた磁性特性を有する磁性流体等を提供する。【解決手段】  有機金属化合物をその有機金属化合物が溶解可能な溶媒で洗浄した後、当該有機金属化合物を平均粒径が０．２ｍｍ以下となるまで粉砕し、有機金属化合物の表面活性度を高くする。この有機金属化合物と界面活性剤を溶媒中で加熱する。有機金属化合物が加熱分解されることにより生成される金属微粒子の平均粒径は５ｎｍ以下と小さなものとなり、界面活性剤の存在により溶媒中に均一に分散するため、安定した磁性流体を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塊状の有機金属化合物を粉砕するステップと、
粉砕された前記有機金属化合物と界面活性剤とを溶媒中で加熱して磁性流体を得るステップと
を有することを特徴とする磁性流体の製造方法。
【請求項２】
前記有機金属化合物を粉砕するステップでは、前記有機金属化合物が溶解可能な溶媒中で、当該有機金属化合物を粉砕することを特徴とする請求項１に記載の磁性流体の製造方法。
【請求項３】
平均粒径が０．２ｍｍ以下の粒子状の有機金属化合物を得るステップと、
前記有機金属化合物と界面活性剤とを溶媒中で加熱して磁性流体を得るステップと
を有することを特徴とする磁性流体の製造方法。
【請求項４】
粒子状の有機金属化合物の表面活性度を高めるステップと、
表面活性度が高められた前記有機金属化合物と界面活性剤とを溶媒中で加熱して磁性流体を得るステップと
を有することを特徴とする磁性流体の製造方法。
【請求項５】
前記表面活性度を高めるステップでは、前記有機金属化合物を平均粒径が０．２ｍｍ以下となるまで粉砕することを特徴とする請求項４に記載の磁性流体の製造方法。
【請求項６】
前記表面活性度を高めるステップでは、前記有機金属化合物を当該有機金属化合物が溶解可能な溶媒で洗浄することを特徴とする請求項４または５に記載の磁性流体の製造方法。
【請求項７】
有機金属化合物を加熱分解して得られる金属微粒子と界面活性剤と溶媒とを含む磁性流体であって、
前記有機金属化合物は、当該有機金属化合物が溶解可能な溶媒で洗浄することにより表面活性度が高められたものであることを特徴とする磁性流体。
【請求項８】
表面活性度を高められた有機金属化合物を加熱分解して得られる金属微粒子と、界面活性剤と、溶媒とを含み、
前記金属微粒子の平均粒径は５ｎｍ以下であることを特徴とする磁性流体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性流体の製造方法および磁性流体に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性流体とは、例えば鉄やコバルトの金属微粒子の表面を界面活性剤で処理し、油類や水等の媒体中にコロイド状に分散させたものである。このような磁性流体は角度センサー、傾斜センサー、回転軸のシール、振動系のダンパー等、多くの場所で使用されており、磁性流体の特性を改良する研究が進められている。例えば磁性流体の飽和磁化を大きくする研究では、コバルトの金属微粒子と界面活性剤と炭素系触媒とからなる磁性流体に関する技術が開示されている（特許文献１）。この技術では、界面活性剤を溶解させた炭化水素媒体中に金属カルボニルを加えて加熱して熱分解することにより、平均粒径が７〜１２ｎｍの金属微粒子を高濃度で含む磁性流体を得ることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−３６９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、磁性流体中の金属微粒子は、外部の磁力に引き付けられて媒体とともに移動する。しかしながら、その磁力が強力な場合、媒体中に均一に分散していた金属微粒子が磁力に引き付けられ、媒体中で金属微粒子の濃度勾配が生じ、その結果、磁性流体に磁気勾配が生じてしまう。また、磁性流体は重力の影響も受けるので、同様に磁気勾配が生じることがある。その他、金属微粒子同士の引力（ファンデスワールス力）により、金属微粒子が凝集することがある。
【０００５】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、安定性に優れた磁気特性を有する磁性流体等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の磁性流体の製造方法は、塊状の有機金属化合物を粉砕するステップと、粉砕された有機金属化合物と界面活性剤とを溶媒中で加熱して磁性流体を得るステップとを有することを特徴とする。有機金属化合物を粉砕するステップでは、有機金属化合物が溶解可能な溶媒中で、有機金属化合物を粉砕するのが好ましい。このとき、有機金属化合物は、元々粒径が例えば２〜３ｍｍの塊状であったものを、粉砕することで、平均粒径が０．２ｍｍ以下とするのが好ましく、さらに、平均粒径が０．１ｍｍ以下となるまで粉砕するのがより好ましい。
このようにして、予め塊状とされた有機金属化合物をさらに粉砕することで、平均粒径を小さくすることにより有機金属化合物の表面活性度が高くなり、平均粒径が５ｎｍ以下といった、微小な金属微粒子を含む磁性流体を得ることができる。粒径が小さい金属微粒子は溶媒中に均一に分散するので、磁性流体の安定性が向上する。
【０００７】
本発明は、平均粒径が０．２ｍｍ以下である有機金属化合物を得るステップと、この有機金属化合物と界面活性剤とを溶媒中で加熱して磁性流体を得るステップとを有することを特徴とした磁性流体の製造方法として捉えることも可能である。ここで、有機金属化合物は、平均粒径が０．２ｍｍ以下のコバルトの有機化合物であるのが好ましい。
【０００８】
また本発明の磁性流体の製造方法は、粒子状の有機金属化合物の表面活性度を高めるステップと、表面活性度を高められた有機金属化合物と界面活性剤とを溶媒中で加熱して磁性流体を得るステップとを有することを特徴とする方法として捉えることもできる。
表面活性度を高めるステップでは、有機金属化合物を平均粒径が０．２ｍｍ以下となるまで粉砕することが好ましい。また表面活性度を高めるステップでは、有機金属化合物を有機金属化合物が溶解可能な溶媒で洗浄することが好ましい。特に、有機金属化合物を有機金属化合物が溶解可能な溶媒で洗浄した「後」に、有機金属化合物を平均粒径が０．２ｍｍ以下となるまで粉砕することが好ましい。
【０００９】
本発明の磁性流体は、有機金属化合物を加熱分解して得られる金属微粒子と界面活性剤と溶媒とを含む磁性流体であって、有機金属化合物は、有機金属化合物が溶解可能な溶媒で洗浄することにより表面活性度が高められたものであることを特徴としている。金属微粒子の表面活性度が高められた有機金属化合物から生成されるため、粒径が小さなものとなる。
【００１０】
本発明の磁性流体は、表面活性度を高められた有機金属化合物を加熱分解して得られる金属微粒子と界面活性剤と溶媒とを含む磁性流体であって、金属微粒子の平均粒径は５ｎｍ以下であることを特徴とするものとして捉えることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安定性に優れた磁気特性を有する磁性流体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明では、表面活性度を高めた有機金属化合物と、界面活性剤とを溶媒中で加熱することにより、粒径の小さな金属微粒子が溶媒中に分散した磁性流体を得ることができる。本発明に使用される有機金属化合物は、粒径が数ミリの塊状となっており、有機金属化合物が溶解しない溶媒中で保存されている。このような有機金属化合物を加熱分解して金属微粒子を生成する際に、分解しやすいように表面活性度を高めることで、粒径の小さな金属微粒子を得る。粒径が小さい金属微粒子は溶媒中に均一に分散するので、安定性に優れた磁性流体を得ることができる。なお金属微粒子の粒径は５ｎｍ以下となると、磁性流体の安定性が優れ大変好ましい。粒径が５ｎｍ以下の金属微粒子を得るためには、例えば以下に挙げるような方法において有機金属化合物の表面活性度を高めることが好ましい。
【００１３】
まず有機金属化合物の表面活性度を高める方法として、例えば有機金属化合物が溶解可能な溶媒で、有機金属化合物を洗浄する方法が挙げられる。洗浄することで、不純物が取り除かれ、また有機金属化合物の表面を少し溶解させることで酸化されていた表面が取り除かれるので、その結果、表面活性度が高められ、より熱分解しやすいものとなる。
【００１４】
また、有機金属化合物の表面活性度を高める他の方法として、平均粒径が０．２ｍｍ以下となるように有機金属化合物の塊を予め粉砕する方法が挙げられる。粉砕することにより粒状の有機金属化合物の内部が粒表面に露出し、また粒径が小さくなることで全体として溶媒と接触する表面積も多くなるので、表面活性度が高められ、より熱分解しやすいものとなる。
【００１５】
なお、上記述べた表面活性度を高めるには上記述べた二つの方法の両方を行うと、得られる金属微粒子の粒径を小さくすることができる。例えば、有機金属化合物の表面を洗浄した後、平均粒径を０．２ｍｍ以下となるように粉砕することが好ましい。
【００１６】
有機金属化合物としては、加熱により分解されて磁性を有する金属微粒子を生成することが可能な化合物であり、例えばコバルトカルボニル等の有機コバルトを挙げることができる。例えばコバルトカルボニルであるオクタカルボニルコバルト（Ｃｏ2（ＣＯ）8）からコバルトの金属微粒子を得る際の熱分解反応の化学式を以下のようになる。
２Ｃｏ2（ＣＯ）8→Ｃｏ4（ＣＯ）12＋４ＣＯ
Ｃｏ4（ＣＯ）12→４Ｃｏ＋２ＣＯ
【００１７】
溶媒は、トルエン、ケロシン、デカン、テレピン油、およびこれらの２種以上の混合物等を挙げることができる。特に高沸点溶媒は最終的に得られる磁性流体の溶媒となるので、金属微粒子が安定して分散できるような無極性の溶媒であることが好ましい。
【００１８】
また金属微粒子を溶媒中に分散させるための界面活性剤としては、従来使用されているものを適宜使用することができ、例えば、デカグリセリルペンタオレート、デカグリセリルペンタステアレート、デカグリセリルペンタイソステアレート、デカグリセリルヘプタステアレート、デカグリセリルヘプタイソステアレート、デカグリセリルヘプタオレート、デカグリセリルデカイソステアレート、デカグリセリルデカステアレート、デカグリセリルデカオレート、ジグリセリルモノオレート、ジグリセリルジオレート、テトラグリセリルトリステアレート、テトラグリセリルテトラステアレート、テトラグリセリルペンタオレート、ヘキサグリセリルトリステアレート、ヘキサグリセリルペンタオレート、ヘキサグリセリルペンタステアレート等のポリグリセリン脂肪酸エステルを挙げることができる。また、１，５−ソルビタンモノオレート、１，４−ソルビタンモノオレート、１，４−ソルビタンモノステアレート、１，４−ソルビタンモノイソステアレート、１，４−ソルビタンセスキオレート、１，４−ソルビタンセスキイソステアレート等のソルビタン不飽和脂肪酸エステルを挙げることができる。
【００１９】
上記のようにして本発明では、表面活性度を高めた有機金属化合物を加熱分解することで、粒径の小さな、好ましくは粒径が５ｎｍ以下の金属微粒子を生成する。このようにして得られた粒径の小さな金属微粒子を含む磁性流体では、従来の磁性流体と比較して金属微粒子が溶媒中へより均一に分散する。したがって、外部からの磁力、重力、金属微粒子間の引力等の影響を受けにくい、安定した磁性流体を得ることができる。なお、磁性流体の飽和磁化は７０ｍＴ以上となるように粒径を調節することが好ましい。
【００２０】
その他、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【実施例１】
【００２１】
（実施例１）
市販のオクタカルボニルコバルト（（Ｃｏ2（ＣＯ）8）、ｓｔｒｅｍケミカル社製）５００ｇにヘキサンを約２５０ｇ加え、ボールミル中で１０分間粉砕した後、ヘキサンを取り除いた。この状態でオクタカルボニルコバルトは２ｍｍの塊状から平均粒径が０．１ｍｍ以下の粒状となり、得られた粒状のオクタカルボニルコバルトの量は４５０ｇであった。溶媒としてケロシン１０７ｇと界面活性剤としてデカグリセリルヘプタオレート６０ｇを溶解させた溶液を、冷却器、温度計、攪拌装置を取付けた三口フラスコに入れた。そして、この三口フラスコに、粒状のオクタカルボニルコバルトを入れ、この混合した溶液を攪拌しながら、加熱装置（マントルヒーター）で徐々に加熱し、攪拌しながらコバルトカルボニルの熱分解を行った。この際、オクタカルボニルコバルトの分解により生成したＣＯが発生した。このときの反応温度は１１０℃であった。反応が終了すると、温度が上昇し、１６０℃になったところで反応を終了させ、冷却して黒色の流体（磁性流体）を得た。
【００２２】
得られた磁性流体の飽和磁化は９２．５ｍＴであり、金属微粒子の平均粒径はＴＥＭ観察により測定したところ、約４．５ｎｍであった。得られた磁性流体中のコバルト微粒子のＴＥＭ像を図１に示す。
【００２３】
（比較例１）
実施例１と同じ市販のオクタカルボニルコバルト４５０ｇを粉砕せずに用いた点以外は、実施例１と同様に試験を行った。反応温度は１３０℃であり、実施例１より高かった。
得られた磁性流体の飽和磁化は１２６ｍＴであり、金属微粒子の平均粒径はＴＥＭ観察により測定したところ、約１０ｎｍであった。得られた磁性流体中のコバルト微粒子のＴＥＭ像を図２に示す。
（比較例２）
実施例１と同じ市販のオクタカルボニルコバルト４５０ｇを粉砕せず、単にヘキサン２５０ｇに浸漬させ、１０分放置後にヘキサンを取り除いた以外は、実施例１と同様に試験を行った。
反応温度は１２０℃であった。
得られた磁性流体の飽和磁化は１２４ｍＴであり、金属微粒子の平均粒径はＴＥＭ観察により測定したところ、約８ｎｍであった。
（比較例３）
実施例１と同じ市販のオクタカルボニルコバルト４５０ｇに、ヘキサンの代わりにケロシン２５０ｇを加え、ボールミル中で１０分間粉砕した後、ケロシンを取り除いた。この点以外は、実施例１と同様に試験を行った。
反応温度は１１５℃であった。
得られた磁性流体の飽和磁化は９７ｍＴであり、金属微粒子の平均粒径はＴＥＭ観察により測定したところ、約７ｎｍであった。
【００２４】
以上の結果に基づき、実施例１および比較例１〜３の反応温度と反応時間の関係を図３に示す。
この図３に示すように、オクタカルボニルコバルトを粉砕したり、溶媒中に浸漬することで、反応温度が低くなることがわかる。特に、オクタカルボニルコバルトに溶媒を加えて、粉砕することで、反応温度が最も低くなることがわかる。また、溶媒としては、ケロシンよりもヘキサンを用いることで、反応温度がより低くなることがわかる。そして、反応温度と金属微粒子の平均粒径とは相関関係があり、反応が低いほど平均粒径が小さくできることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１における金属微粒子のＴＥＭ像である。
【図２】比較例における金属微粒子のＴＥＭ像である。
【図３】実施例における反応温度と反応時間の関係を示すグラフである。
【図１】
2005123453.tif 000003
【図２】
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【図３】
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