DE69737625T2

DE69737625T2 - Organomolybdän enthaltende magnetorheologische flüssigkeit

Info

Publication number: DE69737625T2
Application number: DE69737625T
Authority: DE
Inventors: Beth C. Apex MUNOZ; Anthony J. Scandia MARGIDA; Thomas J. Norwalk Karol
Original assignee: Lord Corp; RT Vanderbilt Co Inc
Current assignee: Lord Corp; Vanderbilt Chemicals LLC
Priority date: 1996-06-13
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2017-06-11
Also published as: US5705085A; CA2258050A1; JP3893449B2; JP2000514598A; EP0904591B1; DE69737625D1; EP0904591A1; WO1997048109A1

Description

Diese Erfindung betrifft Fluide, die eine wesentliche Zunahme des Strömungswiderstands aufweisen, wenn sie Magnetfeldern ausgesetzt werden.
Fluidzusammensetzungen, die in der Gegenwart eines Magnetfelds einer Änderung der scheinbaren Viskosität unterliegen, werden gewöhnlich als Bingham'sche magnetische Fluide oder magnetorheologische Fluide bezeichnet. Magnetorheologische Fluide umfassen typischerweise magnetisch-reaktive Teilchen, die in einem Trägerfluid dispergiert oder suspendiert sind. In der Gegenwart eines Magnetfelds werden die magnetisch-reaktiven Teilchen polarisiert und dadurch zu Ketten von Teilchen oder Teilchenfibrillen innerhalb des Trägerfluids organisiert. Die Ketten von Teilchen wirken dahingehend, dass sie die scheinbare Viskosität oder den Strömungswiderstand der Gesamtmaterialien erhöhen, was zur Entwicklung einer festen Masse mit einer Fließspannung führt, die überschritten werden muss, um den Beginn des Strömens des magnetorheologischen Fluids zu induzieren. Die Kraft, die zum Überschreiten der Fließspannung erforderlich ist, wird als „praktische Fließgrenze" bezeichnet. Bei einem Fehlen eines Magnetfelds kehren die Teilchen in einen unorganisierten oder freien Zustand zurück und die scheinbare Viskosität oder der Strömungswiderstand der Gesamtmaterialien wird entsprechend vermindert. Ein solches Fehlen eines Magnetfelds wird hier als der „Aus-Zustand" bezeichnet.
Magnetorheologische Fluide sind in Vorrichtungen oder Systemen zur Steuerung bzw. Kontrolle von Schwingungen und/oder Geräuschen geeignet. Beispielsweise sind magnetorheologische Fluide zur Bereitstellung steuerbarer bzw. kontrollierbarer Kräfte geeignet, die auf einen Kolben in linearen Vorrichtungen, wie z.B. Dämpfern, Lagerungen bzw. Halterungen und entsprechenden Vorrichtungen, wirken. Magnetorheologische Fluide sind auch zur Bereitstellung eines steuerbaren bzw. kontrollierbaren Drehmoments geeignet, das auf einen Rotor in rotierenden Vorrichtungen wirkt. Mögliche lineare oder rotierende Vorrichtungen können Kupplungen, Bremsen, Ventile, Dämpfer, Lagerungen bzw. Halterungen und entsprechende Vorrichtungen sein. In diesen Anwendungen kann ein magnetorheologisches Fluid Scherkräften, die einen hohen Wert von 70 kPa aufweisen können und häufig signifikant hoch sind, und Schergeschwindigkeiten in der Größenordnung von 20000 bis 50000 s^-1 ausgesetzt sein, was einen extremen Verschleiß der magnetisch-reaktiven Teilchen verursacht. Als Ergebnis verdickt sich das magnetorheologische Fluid im Zeitverlauf erheblich, was zu einer zunehmenden Viskosität im Aus-Zustand führt. Die zunehmende Viskosität im Aus-Zustand führt zu einer Zunahme der Kraft im Aus-Zustand, die auf den Kolben oder den Rotor ausgeübt wird. Diese Zunahme der Kraft im Aus-Zustand beeinträchtigt die Bewegungsfreiheit des Kolbens oder des Rotors bei Bedingungen im Aus-Zustand. Darüber hinaus ist es bevorzugt, das Verhältnis der Kraft im Ein-Zustand zur Kraft im Aus-Zustand zu maximieren, um die Steuerbarkeit bzw. Kontrollierbarkeit, die durch die Vorrichtung bereitgestellt wird, zu maximieren. Da die Kraft im Ein-Zustand von der Größe des angelegten Magnetfelds abhängt, sollte die Kraft im Ein-Zustand bei jedwedem gegebenen angelegten Magnetfeld konstant bleiben. Wenn die Kraft im Aus-Zustand im Zeitverlauf zunimmt, da die Viskosität im Aus-Zustand zunimmt, jedoch die Kraft im Ein-Zustand konstant bleibt, wird das Verhältnis Ein-Zustand/Aus-Zustand abnehmen. Diese Abnahme des Verhältnisses Ein-Zustand/Aus-Zustand führt zu einer unerwünschten Minimierung der Steuerbarkeit bzw. Kontrollierbarkeit, die durch die Vorrichtung bereitgestellt wird. Ein magnetorheologisches Fluid mit einer besseren Dauerbeständigkeit, das sich über einen längeren Zeitraum, vorzugsweise während der Lebensdauer der Vorrichtung, die das Fluid umfasst, nicht verdickt, wäre sehr nützlich.
Magnetorheologische Fluide sind z.B. in US-A-5,382,373 und in den veröffentlichten internationalen PCT-Patentanmeldungen WO 94/10692, WO 94/10693 und WO 94/10694 beschrieben.
WO 94/10694 betrifft ein magnetorheologisches Fluid, das magnetische Teilchen in einem Trägerfluid umfasst, wobei die magnetischen Teilchen mit einer Schutzbeschichtung versehen worden sind, welche die Teilchen im Wesentlichen einkapselt. Mögliche Beschichtungsmaterialien umfassen nicht-magnetische Metalle, Keramiken, thermoplastische Hochleistungskunststoffe und wärmehärtende Polymere.
US-A-4,356,098 betrifft eine kolloidale Suspension von Teilchen mit einer Teilchengröße von höchstens 800 Angstrom, die ein Silikonölträgerfluid und ein grenzflä chenaktives Mittel des Silikonöl-Typs umfasst. Obwohl das Patent Ferrofluide betrifft, beschreibt ein Abschnitt, dass das System zur Bereitstellung einer stabilen Zusammensetzung nicht-magnetischer kolloidaler Teilchen verwendet werden könnte. Oxide und Sulfide von Molybdän sind von der Liste möglicher nicht-magnetischer kolloidaler Teilchen umfasst.
US-A-4,889,647 betrifft einen Organomolybdänkomplex, der durch Umsetzen eines fetten Öls mit 12 oder mehr Kohlenstoffatomen, von Diethanolamin und einer Molybdänquelle hergestellt wird. Bezüglich dieses Organomolybdänkomplexes wird davon ausgegangen, dass er als Komponente in Schmierzusammensetzungen zur Verwendung in Verbrennungsmotoren geeignet ist.
US-A-5,412,130 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2,4-Heteroatomsubstituierten Molybdän-3,3-dioxacycloalkanverbindungen. Es wird keinerlei Verwendung für die Molybdatverbindungen genannt.
US-A-5,271,858 und US-A-5,326,633 betreffen ein elektrorheologisches Fluid, das Kohlenstoff-, Glas-, Silikat- oder Keramikteilchen mit einer elektrisch leitfähigen Zinndioxidbeschichtung umfasst.
US-A-5,147,573 betrifft ein Ferrofluid, das superparamagnetische Teilchen mit einer maximalen durchschnittlichen Teilchengröße von 500 Angstrom, ein elektrisch leitfähiges, oberflächenaktives Mittel, das als leitfähige Hülle um die superparamagnetischen Teilchen adsorbiert ist, ein Dispergier- oder Suspendiermittel und ein Trägerfluid umfasst. Das elektrisch leitfähige, oberflächenaktive Mittel kann eine Alkyloder Alkoxid-Organometallverbindung sein. Die angegebenen Möglichkeiten für den Metallteil der Organometallverbindungen sind Titan, Antimon, Zinn, Hafnium und Zirkonium.
US-A-5,354,488 betrifft ein elektrorheologisches magnetisches Fluid, das magnetisierbare Teilchen, ein Trägerfluid und ein Dispergiermittel, das aus Teilchen besteht, die keine Abmessungen von größer als 10 nm aufweisen, umfasst. Die Dispergiermittelteilchen können aus Einelementmetallen oder Nichtmetallsubstanzen, wie z.B. Kohlenstoff, Bor, Aluminium, nicht-magnetisierbarem Eisen, Germanium und Silizi um, oder anorganischen Verbindungen, wie z.B. Metallcarbiden, -oxiden, -nitriden und anderen Salzen von Aluminium, Bor, Germanium, Hafnium, Eisen, Silizium, Tantal, Titan, Wolfram, Yttrium und Zirkonium, hergestellt sein.
JP-A-52-77981 betrifft eine Dispersion eines superparamagnetischen Kolloids in Wasser oder Petroleum, das 5 bis 30 Vol.-% eines Molybdän- oder Wolframpulvers mit Teilchendurchmessern im Bereich von 0,1 bis 10 μm umfasst. Die Dispersion wird zum Abdichten von rotierenden Wellen verwendet, wobei es sich um eine bekannte Verwendung für Ferrofluide handelt.
Erfindungsgemäß wird ein magnetorheologisches Fluid gemäß den Ansprüchen 1 und 11 und die Verwendung mindestens einer Organomolybdänverbindung gemäß Anspruch 20 bereitgestellt.
Das erfindungsgemäße magnetorheologische Fluid zeigt aufgrund einer wesentlichen Verminderung des Verdickens des Fluids während eines Gebrauchszeitraums eine hervorragende Dauerbeständigkeit.
Erfindungsgemäß wird auch ein magnetorheologischer Dämpfer bereitgestellt, der ein Gehäuse umfasst, welches das vorstehend beschriebene magnetorheologische Fluid enthält.
Die Organomolybdänkomponente kann eine Verbindung oder ein Komplex sein, deren bzw. dessen Struktur mindestens ein Molybdänatom umfasst, das an mindestens einen organischen Rest gebunden ist oder mit diesem koordiniert ist. Der organische Rest kann z.B. von einem gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoff, wie z.B. einem Alkan, Alken, Alkadien oder Cycloalkan, einem aromatischen Kohlenwasserstoff, wie z.B. Phenol oder Thiophenol, einer Sauerstoff-enthaltenden Verbindung, wie z.B. einer Carbonsäure oder einem Carbonsäureanhydrid, einem Ester, Ether, Peroxid oder Alkohol, einer Stickstoff-enthaltenden Verbindung, wie z.B. einem Amidin, Amin oder Imin, oder einer Verbindung, die mehr als eine funktionelle Gruppe enthält, wie z.B. einer Thiocarbonsäure, einer Imidsäure, einem Thiol, Amid, Imid, Alkoxy- oder Hydroxyamin und einem Aminothiolalkohol abgeleitet sein. Die Vorstufe für den organischen Rest kann eine monomere Verbindung, ein Oligomer oder ein Polymer sein. Ein Heteroatom, wie z.B. =O, -S oder =N, kann zusätzlich zu dem organischen Rest ebenfalls an das Molybdänatom gebunden oder mit diesem koordiniert sein. Eine besonders bevorzugte Gruppe von Organomolybdänverbindungen ist in US-A-4,889,647 und US-A-5,412,130 beschrieben. US-A-4,889,647 beschreibt einen Organomolybdänkomplex, der durch Umsetzen eines fetten Öls, von Diethanolamin und einer Molybdänquelle hergestellt wird. US-A-5,412,130 beschreibt heterocyclische Organomolybdate, die durch Umsetzen eines Diols, eines Diaminothiolalkohols und von Aminoalkoholverbindungen mit einer Molybdänquelle in der Gegenwart eines Phasentransfermittels hergestellt werden. Eine Organomolybdänverbindung, die gemäß US-A-4,889,647 und US-A-5,412,130 hergestellt wird, ist von R.T. Vanderbilt Inc. unter der Handelsbezeichnung Molyvan^® 855 erhältlich.
Organomolybdänverbindungen, die ebenfalls geeignet sein können, sind in US-A-5,137,647, das eine Organomolybdänverbindung beschreibt, die durch Umsetzen eines Aminamids mit einer Molybdänquelle hergestellt wird, US-A-4,990,271, das ein Molybdänhexacarbonyldixanthogen beschreibt, US-A-4,164,473, das eine Organomolybdänverbindung beschreibt, die durch Umsetzen eines hydrocarbylsubstituierten, hydroxyalkylierten Amins mit einer Molybdänquelle hergestellt wird, und US-A-2,805,997 beschrieben, das Alkylester von Molybdän(VI)-säure beschreibt.
Die Organomolybdänkomponente, die dem magnetorheologischen Fluid zugesetzt wird, liegt bei Raumtemperatur vorzugsweise in einem flüssigen Zustand vor und enthält keinerlei Teilchen oberhalb der molekularen Größe.
Die Organomolybdänverbindung kann in einer Menge von 0,1 bis 12, vorzugsweise von 0,25 bis 10 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetorheologischen Fluids, vorliegen.
Besonders dauerbeständige magnetorheologische Fluide können erhalten werden, wenn die Organomolybdänkomponente in einer Kombination mit einem zweiten Additiv vorliegt. Das zweite Additiv kann in einer Menge von 0,25 bis 12, vorzugsweise von 0,5 bis 10 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetorheologischen Fluids, vorliegen.
Für Fluide, wie sie im Anspruch 11 definiert sind, umfassen geeignete zweite Additive Phosphate und Schwefel-enthaltende Verbindungen. Für alle Fluide, die Phosphate enthalten, umfassen Beispiele Alkyl-, Aryl-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Amin- und Alkylaminphosphate. Beispiele für solche Phosphate sind Trikresylphosphat, Trixylenylphosphat, Dilaurylphosphat, Octadecylphosphat, Hexadecylphosphat, Dodecylphosphat und Didodecylphosphat. Ein besonders bevorzugtes Alkylaminphosphat ist von R.T. Vanderbilt Inc. unter der Handelsbezeichnung Vanlube^® 9123 erhältlich. In allen Fluiden, die eine Schwefel-enthaltende Verbindung aufweisen, umfassen Beispiele Thioester, wie z.B. Tetrakisthioglykolat, Tetrakis(3-mercaptopropionyl)pentaerythrit, Ethylenglykoldimercaptoacetat, 1,2,6-Hexantrioltrithioglykolat, Trimethylolethantri(3-mercaptopropionat), Glykoldimercaptopropionat, Bisthioglykolat, Trimethylolethantrithioglykolat, Trimethylolpropantris(3-mercaptopropionat) und entsprechende Verbindungen, und Thiole, wie z.B. 1-Dodecylthiol, 1-Decanthiol, 1-Methyl-1-decanthiol, 2-Methyl-2-decanthiol, 1-Hexadecylthiol, 2-Propyl-2-decanthiol, 1-Butylthiol, 2-Hexadecylthiol und entsprechende Verbindungen.
Die magnetisch-reaktive Teilchenkomponente des magnetorheologischen Materials der Erfindung kann im Wesentlichen jedweden Feststoff umfassen, von dem bekannt ist, dass er eine magnetorheologische Aktivität zeigt. Typische magnetisch-reaktive Teilchenkomponenten, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen z.B. paramagnetische, superparamagnetische oder ferromagnetische Verbindungen. Superparamagnetische Verbindungen sind besonders bevorzugt. Spezielle Beispiele für magnetisch-reaktive Teilchenkomponenten umfassen Teilchen, die Materialien wie z.B. Eisen, Eisenoxid, Eisennitrid, Eisencarbid, Eisencarbonyl, Chromdioxid, Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Siliziumstahl, Nickel, Cobalt und Gemische davon umfassen. Das Eisenoxid umfasst alle bekannten reinen Eisenoxide, wie z.B. Fe₂O₃ und Fe₃O₄, sowie diejenigen, die kleine Mengen anderer Elemente, wie z.B. Mangan, Zink oder Barium, enthalten. Spezielle Beispiele für Eisenoxid umfassen Ferrite und Magnetite. Darüber hinaus kann die magnetisch-reaktive Teilchenkomponente jedwede der bekannten Legierungen von Eisen umfassen, wie z.B. diejenigen, die Aluminium, Silizium, Cobalt, Nickel, Vanadium, Molybdän, Chrom, Wolfram, Mangan und/oder Kupfer enthalten.
Die magnetisch-reaktive Teilchenkomponente kann auch die spezifischen Eisen-Cobalt- und Eisen-Nickel-Legierungen umfassen, die in US-A-5,382,373 beschrieben sind. Die Eisen-Cobalt-Legierungen, die in der Erfindung geeignet sind, weisen ein Eisen:Cobalt-Verhältnis im Bereich von etwa 30:70 bis 95:5, vorzugsweise im Bereich von etwa 50:50 bis 85:15 auf, während die Eisen-Nickel-Legierungen ein Eisen-Nickel-Verhältnis im Bereich von etwa 90:10 bis 99:1, vorzugsweise im Bereich von etwa 94:6 bis 97:3 aufweisen. Die Eisenlegierungen können eine kleine Menge anderer Elemente enthalten, wie z.B. Vanadium, Chrom, usw., um die Duktilität und die mechanischen Eigenschaften der Legierungen zu verbessern. Diese anderen Elemente liegen typischerweise in einer Menge vor, die kleiner ist als etwa 3,0 Gew.-%. Aufgrund ihres Vermögens zur Erzeugung etwas höherer Fließspannungen sind die Eisen-Cobalt-Legierungen bezüglich der Eisen-Nickel-Legierungen zur Nutzung als die Teilchenkomponente in einem magnetorheologischen Material gegenwärtig bevorzugt. Beispiele für die bevorzugten Eisen-Cobalt-Legierungen sind unter den Handelsbezeichnungen HYPERCO (Carpenter Technology), HYPERM (F. Krupp Widiafabrik), SUPERMENDUR (Arnold Eng.) und 2V-PERMENDUR (Western Electric) käuflich.
Die magnetisch-reaktive Teilchenkomponente der Erfindung liegt typischerweise in der Form eines Metallpulvers vor, das durch die dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden kann. Typische Verfahren zur Herstellung von Metallpulvern umfassen die Reduktion von Metalloxiden, das Mahlen oder Reibmahlen, eine elektrolytische Abscheidung, eine Metallcarbonylzersetzung, eine schnelle Verfestigung oder eine Schmelzverarbeitung. Verschiedene Metallpulver, die käuflich sind, umfassen reine Eisenpulver, Pulver von reduziertem Eisen, isolierte Pulver von reduziertem Eisen, Cobaltpulver und verschiedene Legierungspulver, wie z.B. ein [48%]Fe/[50%]Co/[2%]V-Pulver, das von UltraFine Powder Technologies erhältlich ist.
Die bevorzugten magnetisch-reaktiven Teilchen sind diejenigen, die eine Hauptmenge an Eisen in irgendeiner Form enthalten. Eisencarbonylpulver, bei denen es sich um hochreine Eisenteilchen handelt, die durch die thermische Zersetzung von Eisenpentacarbonyl hergestellt werden, sind besonders bevorzugt. Eisencarbonyl in der bevorzugten Form ist von ISP Technologies, GAF Corporation und BASF Corporation käuflich.
Die Teilchengröße sollte so ausgewählt werden, dass sie eine Mehrfachdomänen-Charakteristik zeigt, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt werden. Die magnetischreaktiven Teilchen sollten eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung von mindestens etwa 0,1 μm, vorzugsweise mindestens etwa 1 μm aufweisen. Die durchschnittliche Teilchengrößenverteilung sollte im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 500 μm liegen, wobei etwa 1 bis etwa 500 μm bevorzugt ist, etwa 1 bis etwa 250 μm besonders bevorzugt ist und etwa 1 bis etwa 100 μm noch mehr bevorzugt ist.
Die Menge der magnetisch-reaktiven Teilchen in dem magnetorheologischen Fluid hängt von der gewünschten magnetischen Aktivität und Viskosität des Fluids ab, sollte jedoch etwa 5 bis etwa 50, vorzugsweise von etwa 15 bis 40 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetorheologischen Fluids, betragen.
Die Trägerkomponente ist ein Fluid, das die kontinuierliche Phase des magnetorheologischen Fluids bildet. Geeignete Trägerfluide können in jedweder der Klassen von Ölen oder Flüssigkeiten vorliegen, die als Trägerfluide für magnetorheologische Fluide bekannt sind, wie z.B. natürliche fette Öle, Mineralöle, Polyphenylether, Ester zweibasiger Säuren, Neopentylpolyolester, Phosphatester, Polyester (wie z.B. perfluorierte Polyester), synthetische Cycloparaffine und synthetische Paraffine, ungesättigte Kohlenwasserstofföle, Ester einbasiger Säuren, Glykolester und -ether, synthetische Kohlenwasserstofföle, perfluorierte Polyether und halogenierte Kohlenwasserstoffe, sowie Gemische und Derivate davon. Die Trägerkomponente kann ein Gemisch jedweder dieser Klassen von Fluiden sein. Die unpolare Trägerkomponente ist vorzugsweise nicht flüchtig und umfasst keine signifikante Wassermenge. Die Trägerkomponente (und folglich das magnetorheologische Fluid) sollte besonders bevorzugt keinerlei flüchtigen Lösungsmittel umfassen, die üblicherweise in Lacken oder Zusammensetzungen verwendet werden, die auf eine Oberfläche aufgebracht und dann getrocknet werden, wie z.B. Toluol, Cyclohexanon, Methylethylketon, Methylisobutylketon und Aceton. Beschreibungen geeigneter Trägerfluide finden sich z.B. in US-A-2,751,352 und US-A-5,382,373, die beide unter Bezugnahme einbezo gen werden. Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Mineralöle, Paraffine, Cycloparaffine (auch als naphthenische Öle bekannt) und synthetische Kohlenwasserstoffe sind die bevorzugten Klassen von Trägerfluiden. Die synthetischen Kohlenwasserstofföle umfassen diejenigen Öle, die von der Oligomerisierung von Olefinen, wie z.B. Polybutenen, abgeleitet sind, und Öle, die von höheren alpha-Olefinen mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen durch eine säurekatalysierte Dimerisierung und durch Oligomerisierung unter Verwendung von Trialuminiumalkylen als Katalysatoren abgeleitet sind. Ein Poly-α-olefin ist ein besonders bevorzugtes Trägerfluid. Trägerfluide, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, können mit bekannten Verfahren hergestellt werden und viele sind käuflich.
Das Trägerfluid der vorliegenden Erfindung wird typischerweise in einer Menge im Bereich von etwa 50 bis 95, vorzugsweise von etwa 60 bis 85 Vol.-% des gesamten magnetorheologischen Fluids eingesetzt.
Das magnetorheologische Fluid kann gegebenenfalls andere Additive enthalten, wie z.B. ein thixotropes Mittel, eine Carboxylatseife, ein Antioxidationsmittel, ein Schmiermittel und ein Viskositätsmodifiziermittel. Wenn sie vorliegen, liegt die Menge dieser optionalen Additive typischerweise im Bereich von etwa 0,25 bis etwa 10, vorzugsweise von etwa 0,5 bis etwa 7,5 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetorheologischen Fluids.
Geeignete thixotrope Mittel sind z.B. in WO 94/10693 und der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/575,240 der vorliegenden Anmelder beschrieben. Solche thixotropen Mittel umfassen Polymer-modifizierte Metalloxide. Das Polymermodifizierte Metalloxid kann durch Umsetzen eines Metalloxidpulvers mit einer polymeren Verbindung, die mit dem Trägerfluid verträglich ist und im Wesentlichen die gesamten Wasserstoffbindungsstellen oder -gruppen auf der Oberfläche des Metalloxids vor jedweder Wechselwirkung mit anderen Molekülen abschirmen kann, hergestellt werden. Beispiele für Metalloxidpulver umfassen gefälltes Silicagel, hochdisperses oder pyrogenes Silica, Silicagel, Titandioxid und Eisenoxide, wie z.B. Ferrite oder Magnetite. Beispiele für polymere Verbindungen, die zur Bildung der Polymer-modifizierten Metalloxide geeignet sind, umfassen Siloxanoligomere, Mineralöle und Paraffinöle, wobei Siloxanoligomere bevorzugt sind. Das Metalloxidpulver kann mit der polymeren Verbindung mit Techniken oberflächenbehandelt werden, die dem Fachmann für Oberflächenchemie bekannt sind. Ein Polymer-modifiziertes Metalloxid in der Form von hochdispersem Silica, das mit einem Siloxanoligomer behandelt worden ist, ist unter den Handelsbezeichnungen AEROSIL R-202 und CABOSIL TS-720 von Degussa Corporation bzw. Cabot Corporation käuflich.
Beispiele für die Carboxylatseife umfassen Lithiumstearat, Calciumstearat, Aluminiumstearat, Eisen(II)-oleat, Eisen(II)-naphthenat, Zinkstearat, Natriumstearat, Strontiumstearat und Gemische davon.
Die Viskosität des magnetorheologischen Fluids hängt von der spezifischen Verwendung des magnetorheologischen Fluids ab. In dem Fall eines magnetorheologischen Fluids, das mit einem Dämpfer verwendet wird, sollte das Trägerfluid eine Viskosität von 6 bis 500, vorzugsweise von 15 bis 395 Pa·s, gemessen bei 40°C im Aus-Zustand, aufweisen.
Das magnetorheologische Fluid kann in jedweder steuerbaren Vorrichtung verwendet werden, wie z.B. in Dämpfern, Lagerungen bzw. Halterungen, Kupplungen, Bremsen, Ventilen und entsprechenden Vorrichtungen. Diese magnetorheologischen Vorrichtungen umfassen ein Gehäuse oder eine Kammer, das bzw. die das magnetorheologische Fluid enthält. Solche Vorrichtungen sind bekannt und z.B. in US-A-5,277,281, US-A-5,284,330, US-A-5,398,917, US-A-5,492,312, 5,176,368, 5,257,681, 5,353,839 und 5,460,585 und der veröffentlichten PCT-Patentanmeldung WO 96/07836 beschrieben. Das Fluid ist insbesondere zur Verwendung in Vorrichtungen geeignet, die eine außerordentliche Dauerbeständigkeit erfordern, wie z.B. Dämpfer. Mit „Dämpfer" ist hier eine Vorrichtung zum Dämpfen einer Bewegung zwischen zwei relativ beweglichen Elementen gemeint. Dämpfer umfassen unter anderem Stoßdämpfer, wie z.B. Kraftfahrzeugstoßdämpfer. Die magnetorheologischen Dämpfer, die in US-A-5,277,281 und US-A-5,284,330 beschrieben sind, sind Beispiele für magnetorheologische Dämpfer, in denen das magnetorheologische Fluid eingesetzt werden könnte.
Beispiele für das magnetorheologische Fluid wurden wie folgt hergestellt: Ein synthetisches Kohlenwasserstofföl, das von einem Poly-α-olefin (von Albemarle Corp. unter der Handelsbezeichnung DURASYN 164 erhältlich) abgeleitet ist, wurde mit dem Organomolybdänadditiv und in den Fluiden 2 und 3 mit einem zweiten Additiv homogen gemischt, und zwar in den in der Tabelle 1 gezeigten Mengen. Diesem homogenen Gemisch wurde Eisencarbonyl (von GAF Corp. unter der Handelsbezeichnung R2430 erhältlich) in der in der Tabelle 1 gezeigten Menge zugesetzt, während kontinuierlich gemischt wurde. Hochdisperses Silica (von Cabot Corp. unter der Handelsbezeichnung CAB-O-SIL TS-720 erhältlich) in der in der Tabelle 1 gezeigten Menge wurde dann zugesetzt, während kontinuierlich gemischt wurde. Die vollständige Formulierung wurde dann gemischt, während mit einem Eisbad gekühlt wurde, um die Temperatur etwa bei Umgebungstemperatur zu halten. Die Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung der hergestellten Fluide, wobei alle Mengen in Volumenprozent auf der Basis des Gesamtvolumens des fertiggestellten Fluids angegeben sind. Im Fluid 3 wurde anstelle von DURASYN 164 ein Paraffin/naphthenisches Öl (von Penreco Corp. unter der Handelsbezeichnung DRAKEOL 10B erhältlich) verwendet. Tabelle 1

Claims

Magnetorheologisches Fluid, das magnetisch-reaktive Teilchen, ein unpolares Trägerfluid und mindestens eine Organomolybdänverbindung und ein Additiv, das aus der Gruppe bestehend aus einer Phosphatverbindung und einer Schwefelenthaltenden Verbindung ausgewählt ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Fluid während eines längeren Zeitraums in einer Vorrichtung, die das Fluid enthält, nicht verdickt.
Magnetorheologisches Fluid nach Anspruch 1, bei dem die Organomolybdänverbindung aus der Gruppe bestehend aus einem Organomolybdänkomplex, der durch Umsetzen eines fetten Öls, von Diethanolamin und einer Molybdänquelle hergestellt wird, einer heterocyclischen Molybdänverbindung, die durch Umsetzen eines Diols, eines Diaminothiolalkohols, eines Aminoalkohols und einer Molybdänquelle hergestellt wird, und einer Organomolybdänverbindung, die durch Umsetzen eines Aminamids mit einer Molybdänquelle hergestellt wird, ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Organomolybdänverbindung in einer Menge von 0,1 bis 12 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetorheologischen Fluids, vorliegt.
Magnetorheologisches Fluid nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die magnetisch-reaktiven Teilchen eine durchschnittliche Größe von 0,1 bis 500 μm aufweisen.
Magnetorheologisches Fluid nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Trägerfluid mindestens ein Fluid umfasst, das aus der Gruppe bestehend aus einem natürlichen fetten Öl, Mineralöl, Polyphenylether, Ester einer zweibasigen Säure, Neopentylpolyolester, Phosphatester, Polyester, Cycloparaffinöl, Paraffinöl, ungesättigten Kohlenwasserstofföl, synthetischen Kohlenwasserstofföl, naphthenischen Öl, Ester einer einbasigen Säure, Glykolester, Glykolether, synthetischen Kohlenwasserstoff, perfluorierten Polyether und halogenierten Kohlenwasserstoff ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Rest der Organomolybdänverbindung ein monomerer, oligomerer oder polymerer Rest ist, der eine Komponente enthält, die aus einem gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoff, einem aromatischen Kohlenwasserstoff, einer Sauerstoff-enthaltenden Verbindung, einer Stickstoffenthaltenden Verbindung und einer Verbindung, die mehr als eine funktionelle Gruppe enthält, ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Phosphatverbindung aus der Gruppe bestehend aus einem Alkyl-, Aryl-, Alkylaryl-, Arylalkylamin- und Alkylaminphosphat ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Additiv eine Schwefel-enthaltende Verbindung ist, die aus der Gruppe bestehend aus einem Thiol und einem Thioester ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ferner mindestens eine Carboxylatseife umfasst.
Magnetorheologisches Fluid nach Anspruch 9, bei dem die Carboxylatseife aus der Gruppe bestehend aus Lithiumstearat, Calciumstearat, Aluminiumstearat, Eisen(II)-oleat, Eisen(II)-naphthenat, Zinkstearat, Natriumstearat und Strontiumstearat ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid, das magnetisch-reaktive Teilchen, ein unpolares Trägerfluid und mindestens eine Organomolybdänverbindung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Fluid während eines längeren Zeitraums in einer Vorrichtung, die das Fluid enthält, nicht verdickt, und bei dem die Organomolybdänverbindung aus der Gruppe bestehend aus einem Organomolybdänkomplex, der durch Umsetzen eines fetten Öls, von Diethanolamin und einer Molybdänquelle hergestellt wird, einer heterocyclischen Molybdänverbindung, die durch Umsetzen eines Diols, eines Diaminothiolalkohols, eines Aminoalkohols und einer Molybdänquelle hergestellt wird, und einer Organomolybdänverbindung, die durch Umsetzen eines Aminamids mit einer Molybdänquelle hergestellt wird, ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid nach Anspruch 11, bei dem die Organomolybdänverbindung in einer Menge von 0,1 bis 12 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetorheologischen Fluids, vorliegt.
Magnetorheologisches Fluid nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die magnetisch-reaktiven Teilchen eine durchschnittliche Größe von 0,1 bis 500 μm aufweisen.
Magnetorheologisches Fluid nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das Trägerfluid mindestens ein Fluid umfasst, das aus der Gruppe bestehend aus einem natürlichen fetten Öl, Mineralöl, Polyphenylether, Ester einer zweibasigen Säure, Neopentylpolyolester, Phosphatester, Polyester, Cycloparaffinöl, Paraffinöl, ungesättigten Kohlenwasserstofföl, synthetischen Kohlenwasserstofföl, naphthenischen Öl, Ester einer einbasigen Säure, Glykolester, Glykolether, synthetischen Kohlenwasserstoff, perfluorierten Polyether und halogenierten Kohlenwasserstoff ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid nach einem der Ansprüche 11 bis 14, das ferner ein Additiv umfasst, das aus der Gruppe bestehend aus einer Phosphatverbindung und einer Schwefel-enthaltenden Verbindung ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid nach Anspruch 15, bei dem die Phosphatverbindung aus der Gruppe bestehend aus einem Alkyl-, Aryl-, Alkylaryl-, Arylalkylaminund Alkylaminphosphat ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid nach Anspruch 15, bei dem das Additiv eine Schwefel-enthaltende Verbindung ist, die aus der Gruppe bestehend aus einem Thiol und einem Thioester ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ferner mindestens eine Carboxylatseife umfasst.
Magnetorheologisches Fluid nach Anspruch 18, bei dem die Carboxylatseife aus der Gruppe bestehend aus Lithiumstearat, Calciumstearat, Aluminiumstearat, Eisen(II)-oleat, Eisen(II)-naphthenat, Zinkstearat, Natriumstearat und Strontiumstearat ausgewählt ist.
Verwendung mindestens einer Organomolybdänverbindung in einem magnetorheologischen Fluid, das magnetisch-reaktive Teilchen und ein unpolares Trägerfluid umfasst, so dass sich das Fluid während eines längeren Zeitraums in einer Vorrichtung, die das Fluid enthält, nicht verdickt.