CN105575408A - 一种用于磁盘的润滑油组合物 - Google Patents

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陈琦
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Abstract

本发明提供了一种用于磁盘的润滑油组合物，按质量百分比，其组成为：含氟聚醚化合物A为30％～70％，含氟聚醚化合物B为30％～70％。本发明的产品既具有优异的粘附性能和移动性能，也具有杰出的耐久性，不会在高转速磁盘和低飞磁头的运行时发生降解、脱落。

Description

一种用于磁盘的润滑油组合物
技术领域
本发明涉及润滑油，具体涉及一种用于磁盘的润滑油组合物。
背景技术
随着磁盘设备记录能力的提高，磁盘和磁头之间的距离几乎接近于零。同时，磁盘的旋转速度也在增加，导致磁盘和磁头的接触冲击更加明显。
为了减少这种接触，人们尝试给磁盘提供表面粗糙度和附着力合适的保护膜和厚度合适的润滑油膜，并确保固定层和移动层的比例。特别是位于磁盘外表面的润滑油层，需要满足以下要求：减少接触冲击，阻止磁盘表面被污染，阻止保护膜转移到磁头上去。因此，除了润滑油膜的厚度，固定层和移动层的比例外，润滑油的化学结构的设计也很重要。
通常使用的润滑油是官能化的全氟聚醚。官能团包括羟基，氨基，环磷腈基团。全氟聚醚主链的单体单元包括：CF2O，CF2CF2O，CF(CF3)CF2O和CF2CF2CF2O。这些单元的均聚物和共聚物组成了全氟聚醚的主链。FomblinZTETRAOL是一种商品化的润滑油，主链中含有CF2O单元。由于这种润滑油在分子链的两端有羟基的存在，表现出很好的与磁盘的连接性能，但是主链中的CF2O部分对路易斯酸敏感，会和磁头中的Al2O3部分反应，导致全氟聚醚主链裂解。当主链裂解后，化合物分子量会变小，最终从磁盘表面蒸发并失去磁盘和磁头之间的润滑作用。而只有CF2CF(CF3)O单元的主链组成的润滑油，即使是在路易斯酸的存在下其结构也不易分解。使用这类润滑油层，可以改善磁盘的持久性能。
随着近年来低飞磁头和高转速磁盘的发展趋势，对磁盘外表面的润滑油层提出了更高的要求，主要为要求润滑油不出现会导致润滑油层消失的溅落和分解现象，且具有减少磁头和磁盘之间摩擦力的流动性，进而改进磁盘的耐久性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种既具有优异的粘附性能和移动性能，也具有优异的持久性能的用于磁盘的润滑油组合物。
为了解决以上技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种用于磁盘的润滑油组合物，按质量百分比，其组成为：
含氟聚醚化合物A30％～70％
含氟聚醚化合物B30％～70％；
其组成优选为：
含氟聚醚化合物A40％～60％
含氟聚醚化合物B40％～60％。
所述含氟聚醚化合物A具有一个不易降解的主链，且两端各有一个极性基团，具有和磁盘良好的粘结性能。含氟聚醚化合物A分子中对位端基的极性基团，实例包括羟基，羰基，氨基和脂基，其中优选羟基。此外，优选的含氟聚醚化合物A至少含有三个羟基，以阻止润滑油从表面脱离，能够有力的粘附在磁盘表面。所述的含氟聚醚化合物A的结构式如下：
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)sCF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH，其中s是5到30的整数。
所述的含氟聚醚化合物A更优选为
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)11CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)23CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)10CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)15CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)18CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)20CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)22CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)24CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)25CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
中的一种。
所述的含氟聚醚化合物B分子中一端是非极性基团，非极性基团可以是CF3。另一端是极性基团，如羟基、羧基、氨基和酯基，其中优选的是羟基。为了润滑油能够表现出合适的移动性能，同时减少润滑油在磁盘高速转动情况下脱离的可能性，含氟聚醚化合物B优选在一端有CF3，而在另一端有至少一个羟基。所述的含氟聚醚化合物B的结构式如下：
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)qCF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH，其中q是10到25的整数。
所述的含氟聚醚化合物B更优选为
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)12CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)25CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)20CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)18CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)16CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)14CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)15CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)13CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)10CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
中的一种。
本发明的用于磁盘的润滑油组合物具有高度的拒降解能力，与碳保护膜有令人满意的连接性，可提高磁盘设备中磁盘的滑动性能，用于高转速磁盘和低飞磁头时具有高耐久性。
本发明的润滑油组合物可以通过浸渍工艺或真空沉积工艺在磁盘表面形成润滑油膜，润滑油膜的厚度优选为5～30埃，更优选的是8～20埃。所形成的润滑油膜具有高拒降解性并兼具粘结性和移动性。浸渍工艺是将润滑油溶解在溶剂中，将磁盘浸渍在溶液中，而后将磁盘取出，溶剂挥发后即在磁盘表面形成覆盖磁盘的润滑油膜。可以使用的溶剂如3M公司的产品(PF-5060，PF-5080，HFE-7100和HFE-7200)、杜邦公司的Vertrel-XF等。本发明中用于浸渍工艺的润滑油溶液的浓度最高是1％重量比，优选的是0.001～0.1％重量比。也可以选择分别制备含氟聚醚化合物A和B的稀释溶液，例如，通过浸渍工艺，先用含氟聚醚化合物A涂布磁盘，然后再涂布含氟聚醚化合物B。两个化合物涂布的秩序可以颠倒。
为了使润滑油能够粘附在基底层上，并提高使用效果，可以采用热处理或者紫外光处理。热处理的温度在60～150℃。紫外处理使用172～254纳米波长的紫外光源。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明的用于磁盘的润滑油组合物具有优异的粘附性能，移动性能，含氟聚醚化合物A具有一个不易降解的主链，且两端各有一个极性基团，具有和磁盘良好的粘结性能，含氟聚醚化合物B分子中一端是非极性基团，另一端是极性基团，使润滑油组合物具有良好的移动性能，同时减少润滑油在磁盘高速转动情况下脱离的可能性；
2、本发明的用于磁盘的润滑油组合物具有优异的持久性能。润滑油组合物具有高度的拒降解能力，与碳保护膜有令人满意的连接性，可提高磁盘设备中磁盘的滑动性能，用于高转速磁盘和低飞磁头时具有高耐久性。
具体实施方式
以下的实施例更加详细的描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。
实施例1
一种用于磁盘的润滑油组合物，按质量百分比，其组成为：
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)11CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：50％
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)12CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：50％
实施例2
一种用于磁盘的润滑油组合物，按质量百分比，其组成为：
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)10CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：30％
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)25CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：70％
实施例3
一种用于磁盘的润滑油组合物，按质量百分比，其组成为：
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)15CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：40％
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)20CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：60％
实施例4
一种用于磁盘的润滑油组合物，按质量百分比，其组成为：
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)18CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：60％
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)18CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：40％
实施例5
一种用于磁盘的润滑油组合物，按质量百分比，其组成为：
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)20CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：70％
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)16CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：30％
实施例6
一种用于磁盘的润滑油组合物，按质量百分比，其组成为：
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)22CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：35％
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)14CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：65％
实施例7
一种用于磁盘的润滑油组合物，按质量百分比，其组成为：
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)23CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：45％
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)15CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：55％
实施例8
一种用于磁盘的润滑油组合物，按质量百分比，其组成为：
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)24CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：55％
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)13CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：45％
实施例9
一种用于磁盘的润滑油组合物，按质量百分比，其组成为：
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)25CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：65％
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)10CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：35％
比较例1
一种用于磁盘的润滑油，按质量百分比，其组成为：CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)5CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH：100％
比较例2
一种用于磁盘的润滑油，按质量百分比，其组成为：HOCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)6CF2CF2CH2OH：100％。
起止接触(CSS)测试：
将实施例1～9和比较例1～2的用于磁盘的润滑油溶解在溶剂(杜邦公司的产品Vertrel-XF)中，将直径为3.5英寸的磁盘浸入溶液中1分钟，并以3毫米/秒的速度提出。然后将磁盘在温度为120℃的保温室中放置10分钟，以提高润滑油对磁盘表面的粘结力，获得了润滑油膜。用FT-IR测量润滑油膜的平均厚度，数据见表1。
用改进过的主轴站，在20℃的环境下，通过反复的让主轴站起止接触(CSS)磁头测量作用在磁头上的摩擦系数。为了测量由于反复测试产生的摩擦系数变量，一次CSS循环需要消耗33秒，起始于用磁头接触磁盘表面，然后磁头轻轻浮起磁盘旋转10000转，最终终止于磁盘的表面接触磁头。磁头是隙含金属磁头，负重为7.5克。由CSS测试评估的接受度由CSS循环的次数最终导致磁头和磁盘破碎确定。
表1实施例1～9和比较例1～2的用于磁盘的润滑油的CSS耐久性比较
表1的结果显示本发明的润滑油组合物既具有优异的粘附性能和移动性能，也具有杰出的耐久性，不会在高转速磁盘和低飞磁头的运行时发生降解、脱落，其CSS耐久性大约是比较例的1.9～15倍。

Claims (6)

1.一种用于磁盘的润滑油组合物，其特征在于按质量百分比，其组成为：
含氟聚醚化合物A30％～70％
含氟聚醚化合物B30％～70％。
2.根据权利要求1所述的用于磁盘的润滑油组合物，其特征在于所述的含氟聚醚化合物A的结构式如下：
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)sCF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH，其中s是5到30的整数。
3.根据权利要求2所述的用于磁盘的润滑油组合物，其特征在于所述的含氟聚醚化合物A为
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)11CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)23CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)10CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)15CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)18CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)20CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)22CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)24CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)25CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
中的一种。
4.根据权利要求1所述的用于磁盘的润滑油组合物，其特征在于所述的含氟聚醚化合物B的结构式如下：
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)qCF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH，其中q是10到25的整数。
5.根据权利要求4所述的用于磁盘的润滑油组合物，其特征在于所述的含氟聚醚化合物B为
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)12CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)25CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)20CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)18CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)16CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)14CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)15CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)13CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH、
CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)10CF2CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH
中的一种。
6.根据权利要求1所述的用于磁盘的润滑油组合物，其特征在于按质量百分比，其组成为：
含氟聚醚化合物A40％～60％
含氟聚醚化合物B40％～60％。
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