CN112673048B - 含氟醚化合物、磁记录介质用润滑剂及磁记录介质 - Google Patents

含氟醚化合物、磁记录介质用润滑剂及磁记录介质 Download PDF

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Abstract

式(1)表示的含氟醚化合物。R1‑R2‑CH2‑R3‑CH2‑R4(1)(式(1)中,R1由下式(2)表示,R2由下式(3)表示,R3是全氟聚醚链,R4是与R1‑R2‑不同的有机末端基,其包含2个或3个极性基,各极性基分别与不同的碳原子结合,所述极性基所结合的碳原子彼此通过包含未与极性基结合的碳原子的连接基结合。式(2)中,R5是选自甲氧基、乙氧基和丙氧基中的烷氧基,式(3)中,w表示2或3。)

Description

含氟醚化合物、磁记录介质用润滑剂及磁记录介质
技术领域
本发明涉及适合于磁记录介质的润滑剂用途的含氟醚化合物、包含该化合物的磁记录介质用润滑剂及磁记录介质。
本申请根据2018年9月12日在日本申请的专利申请2018-1730364要求优先权,将其内容引入本文。
背景技术
近年来,随着信息处理的大容量化,各种信息记录技术被不断开发出。特别是,不断开发出适合高记录密度的磁记录介质。
以前,磁记录介质中,为了确保磁记录介质的耐久性和可靠性,而在基板上形成的磁记录层上设置了保护层和润滑层。特别是配置在最表面的润滑层需要长期稳定性、化学物质耐受性(防止硅氧烷等的污染)、耐磨性等各种特性。
以前,作为磁记录介质用的润滑剂,提出了在具有包含CF2的重复结构的氟类聚合物的末端含有具有羟基等极性基的化合物(例如,参照专利文献1~3)。
例如,专利文献1公开了在两个末端部分具有多个羟基,且配置有该羟基之间的最短距离为3个原子以上的取代基的化合物。
另外,专利文献2公开了在一个末端具有芳香族,在另一个末端具有羟基的氟聚醚化合物。
另外,在专利文献3中,公开了具有全氟聚醚主链,在分子的末端具有芳香族基和羟基,芳香族基和羟基分别与不同的碳原子结合的化合物。
另外,在专利文献4中公开了一种含氟醚化合物,其将包含具有至少一个双键或三重键的有机基的末端基经由利用醚性氧结合的二价连结基配置在全氟聚醚链的一端,在全氟聚醚链的另一端配置以下末端基:
所述末端基含有两个或三个的极性基,各极性基分别与不同的碳原子结合,所述极性基所结合的碳原子之间通过包含未结合极性基的碳原子的连接基结合。
近年来,在写入元件(DFH元件)内部一般使用具有由薄膜电阻构成的加热器的磁头。在这样的磁头中,通过使加热器发热,使写入元件的前端部因热膨胀而突出,从而使写入元件进一步靠近盘(磁记录介质)的表面。
在该技术中,使写入元件的前端部热膨胀、并与盘表面接触(触摸下降)之前所需的加热器功率(单位mW)被称为触摸下降功率(TDp)。TDp越大,换言之,由于热膨胀而引起的写入元件的前端部的突出量越大,磁头越能靠近盘表面。结果,可以减少磁头和磁记录介质的磁性层之间的磁间隔,提高磁记录介质的记录容量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第4632144号公报
专利文献2:日本特许第5909837号公报
专利文献3:日本特许第5465454号公报
专利文献4:国际公开第2017/154403号
发明内容
发明要解决的课题
近年来,随着磁记录介质的快速信息记录密度的提高,要求磁头和磁记录介质的磁性层之间的磁间隔的降低。因此,需要使在磁头与磁记录介质的磁性层之间存在的润滑层进一步薄膜化。
由于磁记录介质的用途的多样化等,所以对磁记录介质要求更高的耐环境性。因此,要求进一步提高对磁记录介质的可靠性产生较大影响的润滑层的耐磨性和化学物质耐受性。
但是,一般情况下,如果润滑层厚度较薄,则润滑层的覆盖性降低,润滑层的化学物质耐受性和耐磨性恶化。因此,对于润滑层,难以在确保化学物质耐受性和耐磨耗性的同时实现薄膜化(降低磁间隔)。
另外,为了减少磁间隔,需要增大触摸下降功率(TDp)。为了增大TDp,将磁记录介质的表面设为平滑面是重要的。因此,要求在配置于磁记录介质的最表面的润滑层中抑制表面凹凸。
本发明是鉴于上述情况而进行的,课题在于提供一种即使厚度薄也具有优异的化学物质耐受性和耐磨耗性,能够形成表面凹凸被抑制的润滑层,且能够适合于作为磁记录介质用润滑剂的材料使用的含氟醚化合物。
另外,本发明的课题是提供包含本发明的含氟醚化合物的磁记录介质用润滑剂。
另外,本发明的课题在于提供具有包含本发明的含氟醚化合物的润滑层的、可靠性和耐久性优异的磁记录介质。
解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题,反复进行了深入研究。
结果发现,通过使用包含具有特定分子结构的含氟醚化合物的磁记录介质用润滑剂,即使厚度较薄,也能形成具有优异的化学物质耐受性和耐磨耗性、抑制表面凹凸的润滑层,由此想到了本发明。
即,本发明涉及以下事项。
[1].一种含氟醚化合物,其特征在于,以下述式(1)表示。
R1-R2-CH2-R3-CH2-R4 (1)
式(1)中,
R1由下式(2)表示,
R2由下式(3)表示,
R3是全氟聚醚链,
R4是与R1-R2-不同的有机末端基,其包含2个或3个极性基,各极性基分别与不同的碳原子结合,所述极性基所结合的碳原子彼此通过包含未与极性基结合的碳原子的连接基结合,
Figure BDA0002956167960000041
式(2)中,R5是选自甲氧基、乙氧基和丙氧基中的烷氧基,
式(3)中,w表示2或3。
[2].如[1]所述的含氟醚化合物,前述式(1)中的R4的极性基全部是羟基。
[3].如[1]或[2]所述的含氟醚化合物,所述式(1)中的R4是下式(4-1)~(4-4)中的任一个末端基,
Figure BDA0002956167960000042
式(4-1)中,p1表示1~2的整数,p2表示1~5的整数,
式(4-2)中,s表示2~5的整数,
式(4-3)中,t表示1~5的整数,
式(4-4)中,q表示2~5的整数。
[4].如[1]~[3]的任一项所述的含氟醚化合物,其特征在于,所述式(1)中的R3由下式(5)表示,
Figure BDA0002956167960000051
式(5)中,m、n表示平均聚合度,m表示1~30,n表示0~30。
[5].如[1]~[3]的任一项所述的含氟醚化合物,其特征在于,所述式(1)中的R3由下式(6)或下述式(7)表示,
Figure BDA0002956167960000052
式(6)中,u为平均聚合度,表示1~30,
式(7)中,v为平均聚合度,表示1~30。
[6].如[1]~[4]的任一项所述的含氟醚化合物,其特征在于,含氟醚化合物的结构由以下式(8)表示,
Figure BDA0002956167960000053
式(8)中,x、y是平均聚合度,分别表示1~20,z表示1或2,w表示2或3,R5是选自甲氧基、乙氧基、丙氧基中的烷氧基。
[7].如[1]~[6]的任一项所述的含氟醚化合物,其特征在于,所述R5是甲氧基。
[8].如[1]~[7]的任一项所述的含氟醚化合物,数均分子量在500~10000的范围内。
[9].一种磁记录介质用润滑剂,其特征在于,含有[1]~[8]中任一项所述的含氟醚化合物。
[10].一种磁记录介质,是在基板上至少依次设置有磁性层、保护层和润滑层的磁记录介质,其特征在于,所述润滑层含有[1]~[8]中的任一项所述的含氟醚化合物。
[11].如[10]所述的磁记录介质,所述润滑层的平均膜厚为0.5~2nm。
发明效果
本发明的含氟醚化合物是由前述式(1)表示的化合物,适合作为磁记录介质用润滑剂的材料。
本发明的磁记录介质用润滑剂包含本发明的含氟醚化合物。因此,即使厚度薄,也具有优异的化学物质耐受性和耐磨耗性,能够形成抑制表面凹凸的润滑层。因此,通过使用本发明的磁记录介质用润滑剂,能够实现润滑层的进一步薄膜化,能够有助于降低设置有润滑层的磁记录介质的磁间隔。
本发明的磁记录介质设置有具有优异的化学物质耐受性和耐磨性的润滑层。因此,具有优异的可靠性和耐久性。
附图说明
图1是表示本发明的磁记录介质的一个实施方式的概略剖视图。
具体实施方式
本发明人为了解决上述问题,着眼于润滑层中包含的含氟醚化合物的分子结构和保护层的关系,如以下那样反复进行了深入研究。
在润滑层中包含的含氟醚化合物的分子结构对润滑层的膜厚、附着特性、耐磨性和化学物质耐受性有很大影响。
以往,为了获得对保护层附着特性良好的润滑层,作为润滑剂使用在分子中含有羟基等极性基的全氟聚醚系化合物(以下称为“PFPE系化合物”)被使用。但是,即使是分子中含有具有多个极性基的PFPE系化合物的润滑层,也有不能充分得到润滑层相对于保护层的附着性(附着性)的情况。
根据本发明人的深入研究,结果发现,即使是含有具有多个极性基的PFPE系化合物的润滑层,如果PFPE系化合物中的极性基没有有效地与保护层上的活性点结合,则也不能充分地得到与保护层的附着性。
如果润滑层和保护层的附着性不充分,则润滑层会变高,难以得到均匀膜厚的润滑层。这是因为,润滑层中包含的PFPE系化合物之间聚集,分子的末端等PFPE系化合物分子的一部分从保护层表面浮起,从而在润滑层的表面形成分子级的凹凸。另外,在表面凹凸较大的润滑层中,为了确保充分的覆盖率,能够得到良好的化学物质耐受性和耐磨耗性,必须使膜厚足够厚。因此,在现有技术中,润滑层的进一步薄膜化是困难的。
并且,本发明人经过了深入的研究,发现在包含在润滑层中的PFPE系化合物中,如果存在很多不参与与保护层上的活性点结合的极性基,则有以下倾向。由于容易引起污染,所以化学物质耐受性不足,润滑剂很容易作为异物附着在磁头上而发生捡拾(pick up)。
因此,本发明的发明人为了促进含氟醚化合物中的多个极性基与保护层上的活性点的结合,着眼于含氟醚化合物的分子结构,反复研究。结果发现,需要满足以下(1)~(3)的含氟醚化合物。
(1)通过含有使用醚键(-O-)连接的链状结构,对含氟醚化合物的分子结构赋予适度的灵活性。
(2)使含氟醚化合物中包含的多个极性基之间的距离适当。
(3)含氟醚化合物中所包含的多个极性基中的至少一部分为羟基。
具体地说,在全氟聚醚链的第一端部和第二端部两者都配置了以下基团:所述基团包含2个或3个极性基,各极性基分别与不同的碳原子结合,所述极性基结合的碳原子彼此通过包含未结合极性基的碳原子的连接基结合在一起。并且,配置在第一端部的基中,极性基为羟基,并且连接基为亚甲基(-CH2-)和醚键(-O-)。
包含这样的含氟醚化合物的润滑层,包含在润滑层中的含氟醚化合物中的多个极性基容易与保护层上的活性点结合,因此与保护层的附着性良好。因此,该润滑层是表面被抑制了凹凸的平滑面,覆盖率高,具有均匀的膜厚,化学物质耐受性好,不容易发生捡拾。因此,包含所述含氟醚化合物的润滑层能够进一步薄膜化,能够增大触摸下降功率(TDp),能够有助于降低磁间隔。
进而,本发明人为了提高含有含氟醚化合物的润滑层的耐磨性,进行了深入的研究。结果发现,在所述含氟醚化合物中的全氟聚醚链的第一端部的末端配置烷氧基苯基即可。
在该含氟醚化合物中,通过位于第一端部的末端的烷氧苯基中所包含的烷氧基的电子供给性,在烷氧基苯基中所包含的苯环上的电子密度变高。因此,在含有该成分的润滑层中,烷氧基苯基的分子间相互作用和/或烷氧基苯基与保护层之间的相互作用变大。其结果,推定能够有效地获得提高含在烷氧基苯基中的苯环的耐磨性的功能。
本发明人基于这些知识来完成本发明。
以下,对本发明的含氟醚化合物、磁记录介质用润滑剂(以下有时简称作润滑剂)和磁记录介质详细地说明。另外,本发明不仅仅限定于以下所示的实施方式。
[含氟醚化合物]
本实施方式的含氟醚化合物以下述式(1)表示。
R1-R2-CH2-R3-CH2-R4 (1)
式(1)中,
R1由下式(2)表示,
R2由下式(3)表示,
R3是全氟聚醚链,
R4是与R1-R2-不同的有机末端基,其包含2个或3个极性基,各极性基分别与不同的碳原子结合,所述极性基所结合的碳原子彼此通过包含未与极性基结合的碳原子的连接基结合,
Figure BDA0002956167960000091
式(2)中,R5是选自甲氧基、乙氧基和丙氧基中的烷氧基,
式(3)中,w表示2或3。
本实施方式的含氟醚化合物如式(1)所示,具有R3所表示的全氟聚醚链(以下有时简称为“PFPE链”)。PFPE链在将包含含氟醚化合物的润滑剂涂在保护层上形成润滑层的情况下,能够覆盖保护层的表面,并且对润滑层赋予润滑性,降低磁头和保护层之间的磨擦力。
另外,如式(1)所示,在R3所表示的PFPE链的第一端部,经由甲基和式(3)所表示的R2,配置有式(2)所表示的烷氧基苯基(R1)。环氧苯基提高了含有本实施例中的含氟醚化合物的润滑层的耐磨性。
因此,包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑层,例如,与包含配置有羟基代替烷氧基苯基的含氟醚化合物的润滑层相比,可以得到优异的耐磨性。
在式(1)所表示的含氟醚化合物中,式(2)所表示的烷氧基苯基(R1)中的R5是选自甲氧基、乙氧基和丙氧基中的烷氧基。R5中的烷氧基可以根据包含含氟醚化合物的润滑剂所要求的性能等适当地选择。当在保护层上形成含有式(1)所表示的含氟醚化合物的润滑层时,R5所示的烷氧基中所包含的碳原子数越少,则由烷氧基的立体位阻而引起的烷氧基苯基和保护层之间的相互作用越难降低。因此,烷氧基的碳原子数越少,则在保护层上形成的润滑层中包含的含氟醚化合物分子的末端越难从保护层表面浮起,润滑层和保护层的附着性越好。因此,作为R5,在上述基团中特别优选碳原子数最少的甲氧基。
R5可以结合到烷氧基苯基具有的苯环的邻位、间位和对位中的任一个位置。
由于与包含在R1中的苯环结合的烷氧基的数量(R5的数量)仅为一个,所以优选的是苯环上的电子密度不会太高。与此相对,如果羟基的数量为2以上,则苯环上的电子密度过高,含氟醚化合物容易被氧化。其结果是含氟醚化合物的热稳定性不足。
另外,结合到由R3表示的PFPE链的第一端部的R2是重复数2或3的二价连接基。R2含有两个或三个羟基(-OH),如式(3)所表示。在R2中,结合羟基的两个或三个碳原子通过由亚甲基(-CH2-)和醚键(-O-)组成的连接基结合。因此,R2中所含的两个或三个羟基之间的距离是适当的。而且,如式(3)所表示的,R2在重复单元的两端具有醚性氧原子。通过这样,R2赋予式(1)所示的含氟醚化合物的分子结构适度柔软性。因此,当在保护层上形成包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑层时,R2中的2个或3个羟基容易参与保护层上的活性点与润滑层的结合。因此,包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑层具有对保护层的优异附着性(紧贴性)。
在式(1)所表示的含氟醚化合物中,R2是以下式(3)所表示的连结基,式(3)中,w表示2或3。如果式(3)中w为2或3,则式(3)所表示的连结基中的羟基的数量适当,包含含氟醚化合物的润滑剂与保护层的附着性优异,能够形成覆盖率高的润滑层。式(3)中的w优选为2。另外,如果式(3)中w为2或3,则不会由于羟基的数量过多而含氟醚化合物的极性过高。因此,由于能够防止含氟醚化合物的极性过高,所以防止含有含氟醚化合物的润滑层作为异物(污染)附着在磁头上,能够抑制捡拾。
另外,在式(1)的R3所表示的PFPE链的与R2相反侧的端部(第2端部)经由亚甲基配置有由R4表示的有机末端基。由R4表示的有机末端基含有两个或三个极性基。包含在R4所表示的有机末端基中的2个或3个极性基,在包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑层中,能够使润滑层和保护层紧密附着,提高化学物质耐受性和耐磨耗性,并且抑制捡拾。
另外,R4所表示的有机末端基中包含的2个或3个极性基分别与不同的碳原子结合,所述极性基的结合的碳原子通过包含没有结合极性基的碳原子的连结基结合。因此,R4中所包含的两个或三个极性基之间的距离是适当的。结果,具有R4所示的有机末端基的含氟醚化合物,与例如R4所表示的有机末端基中包含的极性基所结合的碳原子中的至少一部分彼此结合在一起的氟醚化合物相比,不容易凝聚。因此,在含有式(1)所示的含氟醚化合物的润滑层中,能够防止不紧贴(吸附)在保护层而存在的含氟醚化合物聚集、作为异物(污染)附着在磁头上,抑制捡拾。另外,由于含氟醚化合物之间不易凝集,所以润滑层中的含氟醚化合物容易在保护层上沿面方向展开、以均匀铺展的状态配置。由此可以断定,包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑剂即使厚度薄,也能够以高覆盖率覆盖保护层的表面,形成具有优异的化学物质耐受性和耐磨性的润滑层。因此,包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑剂有助于润滑层的薄膜化(磁间隔的降低)。
在式(1)所表示的含氟醚化合物中,R4是与R1-R2不同的有机末端基。R4所表示的有机末端基有助于涂布包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑剂的保护层与涂布润滑剂而形成的润滑层之间的附着性。由于R4中含有的极性基的数量是2个或3个,所以含有含氟醚化合物的润滑剂与保护层的附着性优异,能够形成覆盖率高的润滑层。R4中包含的极性基数优选为3个。如果R4中包含的极性基数过多,则含氟醚化合物的极性过高,容易产生含有含氟醚化合物的润滑层作为异物(污染)附着在磁头上的捡拾。在本实施例中,含有在R4中的极性基数为两个或三个。因此,可以抑制由于含氟醚化合物的极性过高而引起捡拾。
式(1)中的R4可以根据包含含氟醚化合物的润滑剂所要求的性能等适当地选择。
作为R4中的极性基可以列举出例如羟基(-OH)、氨基(-NH2)、羧基(-COOH)和巯基(-SH)等。再者,醚键(-O-)不含在R4的极性基中。特别是在所述极性基团中,极性基团优选为羟基。作为含有在由R4表示的有机末端基中的两个或三个极性基,可以分别组合不同的极性基,但优选都为羟基。这是由于羟基与保护层、尤其是由碳系材料形成的保护层之间的相互作用大。因此,极性基全部为羟基的话,含有含氟醚化合物的润滑层与保护层之间的附着性高。
式(1)中的R4优选为以下式(4-1)~(4-4)中的任一个末端基。这样的R4有助于包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑剂被涂布的保护层和涂布润滑剂而形成的润滑层之间的高附着性和覆盖率。
Figure BDA0002956167960000121
(式(4-1)中,p1表示1~2的整数,p2表示1~5的整数。)
在式(4-1)中,p1是1~2的整数,优选为2。
在式(4-1)中,p2是1~5的整数。如果p2是1~5的整数,则式(4-1)所表示的末端基团中的羟基之间的距离是适当的。因此,在p2为1~5的整数的情况下,成为与保护层的附着性优异、能够形成覆盖率高的润滑层的含氟醚化合物。从与保护层的附着性的观点来看,p2优选为1~2,最优选为1。
Figure BDA0002956167960000122
(式(4-2)中,s表示2~5的整数。)
在式(4-2)中,s是2~5的整数。在这种情况下,R3侧的羟基和末端的羟基之间的距离是适当的。因此,在s是2~5的整数的情况下,成为与保护层的附着性优异、能够形成覆盖率高的润滑层的含氟醚化合物。从与保护层的附着性的观点来看,s优选为2或3,最优选为2。
Figure BDA0002956167960000123
(式(4-3)中,t表示1~5的整数。)
在式(4-3)中,t是1~5的整数。在这种情况下,R3侧的羟基和末端的羟基之间的距离是适当的。因此,在t是1~5的整数的情况下,成为与保护层的附着性优异、能够形成覆盖率高的润滑层的含氟醚化合物。从与保护层的附着性的角度来看,t优选为1或2,最优选t为1。
Figure BDA0002956167960000131
(式(4-4)中,q表示2~5的整数。)
在式(4-4)中,q是2-5的整数。在这种情况下,R3侧的羟基和末端的羟基之间的距离是适当的。因此,在q为2~5的整数的情况下,成为与保护层的附着性优异,能够形成覆盖率高的润滑层的含氟醚化合物。从与保护层的附着性的角度来看,q优选为2或3的整数,最优选是2。
另外,由式(1)表示的本实施方式的含氟醚化合物是在PFPE链(R3)的两末端分别结合不同的末端基(R1-R2-,-R4)而成的不对称化合物。两末端分别结合有不同末端基的化合物中,根据分别结合在分子末端的具有不同功能的基(R1-R2-,-R4)的协同效果,与在两个末端结合有相同末端基的化合物相比,可以得到优异的化学物质耐受性和耐磨性。
特别是在本实施例的含氟醚化合物中,由R1表示的烷氧基苯基与含有两个或三个羟基(-OH)的R2结合。因此,在包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑层中,由R2中包含的羟基带来的保护层附着性提高效果,容易使烷氧苯基和保护层靠近。因此,包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑层能够有效地发挥提高烷氧苯基带来的耐磨耗性的功能的作用。
另外,在本实施方式的含氟醚化合物中,包含在R2中的以适当距离配置的2个或3个羟基和包含在R4中的以适当距离配置的2个或3个极性基分别经由亚甲基(-CH2-)以良好地平衡配置在R3的两端。因此,包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑层与保护层的附着性(紧贴性)优异,能够以高覆盖率覆盖保护层的表面。因此,包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑层具有良好的耐磨性和化学物质耐受性,能够进一步薄膜化,有助于降低磁记录介质中的磁间隔。
式(1)中,R3为全氟聚醚链(PFPE链)。R3无特别限定,可以根据包含含氟醚化合物的润滑剂所要求的性能等适当地选择。
在式(1)中,R3优选为下式(5)所表示的PFPE链。如果R3是式(5)表示的PFPE链,则含氟醚化合物的合成容易,所以优选。
Figure BDA0002956167960000141
(式(5)中,m、n表示平均聚合度,m表示1~30,n表示0~30。)
在式(5)中,重复单元(CF2-CF2-O)和(CF2-O)的排列顺序没有特别的限制。在式(5)中表示平均聚合度(CF2-CF2-O)的数量m和(CF2-O)的数量n可以相同,也可以不同。式(5)可以含有由单体单元(CF2-CF2-O)和(CF2-O)组成的无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物中的任意一个。
在式(1)中R3为式(5)的情况下,表示平均聚合度的m为1~30,优选为1~20,更优选为1~15。另外,在式(1)中R3为式(5)的情况下,表示平均聚合度的n为0~30,优选为1~20,更优选为1~15。另外,在n为0的情况下,m优选为1~17。
在式(1)中,R3可以是下式(6)或下式(7):。
Figure BDA0002956167960000142
(式(6)中u为平均聚合度,表示1~30。)
在式(6)中,u为1~30的情况下,本实施方式的含氟醚化合物的数均分子量容易成为优选的范围。u优选为3~20,更优选为4~10。
Figure BDA0002956167960000143
(式(7)中,v是平均聚合度,表示1~30。)
在式(7)中,在v为1~30的情况下,本实施方式的含氟醚化合物的数均分子量容易成为优选的范围。v优选为3~20,更优选为4~10。
式(1)中的R3是式(5)~式(7)中的任意一个的情况下,含氟醚化合物的合成容易所以优选。另外,在式(1)中的R3是式(5)~式(7)中的某一个的情况下,氧原子数(醚键(-O-)数)相对于全氟聚醚链中的碳原子数的比例、以及全氟聚醚链中的氧原子的配置变得适当。因此,成为具有适度硬度的含氟醚化合物。因此,涂在保护层上的含氟醚化合物在保护层上不容易聚集,能够以充分的覆盖率形成厚度更薄的润滑层。
特别是当式(1)中的R3是式(5)时,由于容易获得原料,所以更优选。
式(1)所表示的含氟醚化合物优选为以下式(8)所表示的化合物。式(8)表示的含氟醚化合物,原料容易得到,能够容易地合成。
Figure BDA0002956167960000151
(式(8)中x、y是平均聚合度,分别表示1~20。z表示1或2。或表示w。R5是选自甲氧基、乙氧基、丙氧基中的烷氧基。)
式(8)中的表示平均聚合度的x、y分别为1~20,优选为1~15。
式(8)中的z表示1或2,优选为2。
式(8)中的w表示2或3,优选为2。
式(8)中的烷氧基苯基中的烷氧基(R5)为选自甲氧基、乙氧基、丙氧基中的烷氧基,优选甲氧基。烷氧基苯基中的烷氧基(R5)可以结合到具有烷氧基苯基的苯环的邻位、间位和对位。
式(1)表示的含氟醚化合物具体而言优选为以下式(A)~(L)表示的任意一种化合物。另外,式(A)~(L)中的m、n所示的重复数是表示平均值的值,所以不一定是整数。
式(A)~(E)表示的化合物中的R1都由式(2)表示。R2由式(3)表示,R2中的w为2。R3是式(5)。R4是式(4-1),式(4-1)中的p1是1,p2是1。
式(A)所表示的化合物中,R1中的R5是甲氧基(MeO),并与R1所具有的苯环的邻位结合。
式(B)所表示的化合物中,R1中的R5是甲氧基(MeO),并与R1所具有的苯环的间位结合。
由式(C)表示的化合物中,R1中的R5是甲氧基(MeO)、且与R1所具有的苯环的对位结合。
式(D)所表示的化合物中,R1中的R5是乙氧基、且与R1所具有的苯环的对位结合。
式(E)所表示的化合物中,R1中的R5是丙氧基、且与R1所具有的苯环的对位结合。
由式(F)、(G)表示的化合物中的R1都由式(2)表示,R1中的R5是甲氧基(MeO),与R1所具有的苯环的对位结合。R3是式(5)。R4是式(4-1),式(4-1)中的p1是2,p2是1。
由式(F)表示的化合物中,R2由式(3)表示,R2中的w为2。
由式(G)表示的化合物中,R2由式(3)表示,R2中的w为3。
由式(H)~(J)表示的化合物中,R1都由式(2)表示,R1中的R5是甲氧基(MeO),与R1所具有的苯环的对位结合。R2由式(3)表示,R2中的w为2。R3是式(5)。
式(H)表示的化合物中,R4是式(4-4),式(4-4)中的q是2。
式(I)表示的化合物中,R4是式(4-2),式(4-2)中的s是2。
式(J)表示的化合物中,R4是式(4-3),式(4-3)中的t是1。
式(K)、(L)表示的化合物中,R1都由式(2)表示,R1中的R5是甲氧基(MeO),与R1所具有的苯环的对位结合。R2由式(3)表示,R2中的w为2。R4是式(4-1),式(4-1)中的p1是1,p2是1。
式(K)所表示的化合物中,R3是式(7)。
由式(L)表示的化合物中,R3是式(5),n是0。
Figure BDA0002956167960000171
(式(A)中m、n表示平均聚合度,m为1~30,n为1~30。)
(式(B)中m、n表示平均聚合度,m为1~20,n为1~20。)
(式(C)中m、n表示平均聚合度,m为1~20,n为1~20。)
(式(D)中m、n表示平均聚合度,m为1~20,n为1~20。)
(式(E)中m、n表示平均聚合度,m为1~20,n为1~20。)
(式(F)中m、n表示平均聚合度,m为1~20,n为1~20。)
Figure BDA0002956167960000181
(式(G)中m、n表示平均聚合度,m为1~20,n为1~20。)
(式(H)中m、n表示平均聚合度,m为1~20,n为1~20。)
(式(I)中m、n表示平均聚合度,m为1~20,n为1~20。)
(式(J)中,m、n表示平均聚合度,m为1~20,n为1~20。)
(式(K)中,v表示平均聚合度,v为1~20。)
(式(L)中m表示平均聚合度,m为1~20。)
如果式(1)表示的化合物是所述式(A)~(L)表示的任意一种化合物,则原料容易得到。而且,如果是式(A)~(L)表示的任意一种化合物,则即使厚度较薄,也能够形成具有更优异的化学物质耐受性和耐磨性的润滑层,因此优选。
本实施方式的含氟醚化合物优选数均分子量(Mn)在500~10000的范围内,更优选在700~7000的范围内,特别优选在800~4000的范围内。如果数均分子量在500以上,则包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑剂就不容易蒸发。因此,如果数均分子量在500以上,则可以防止润滑剂蒸发并转移到磁头上。另外,若数均分子量在10000以下,则含氟醚化合物的粘度适当。因此,若数均分子量在10000以下,则通过涂布包含该成分的润滑剂,能够容易地形成厚度薄的润滑层。含氟醚化合物的数均分子量,由于能够成为适用于润滑剂时容易处理的粘度,因此优选为4000以下。
含氟醚化合物的数均分子量(Mn)是通过由ブルカー·バイオスピン公司生产的AVANCEIII-400的1H-NMR和19F-NMR测量的值。具体而言,根据由19F-NMR测定的积分值计算PFPE链的重复单元数,求出数均分子量。在NMR(核磁共振)的测量中,将样品稀释到氘代丙酮溶剂(添加六氟苯作为参考物质),并用于测量。19F-NMR化学位移的基准是将六氟苯的峰值设为164.7ppm。1H-NMR化学位移的基准是将丙酮的峰值设为2.05ppm。
“制造方法”
本实施方式的含氟醚化合物的制造方法没有特别限定,可以使用以往公知的制造方法制造。本实施方式的含氟醚化合物可以使用例如以下所示的制造方法来制造。
首先,准备具有与式(1)中的R3对应的全氟聚醚主链,在分子两端分别配置有羟基甲基(-CH2OH)的氟系化合物。
接着,将在所述氟系化合物的一个末端配置的羟基甲基的羟基置换成由式(1)中的R1-R2-构成的末端基(第1反应)。然后,将在另一个末端配置的羟甲基的羟基置换成由式(1)中的-R4构成的末端基(第2反应)。
第1反应和第2反应可以使用以往公知的方法进行,可以根据式(1)中的R1、R2、R4的种类等来适当决定。此外,第1反应与第2反应中,先进行哪个反应均可。
本实施方式的含氟醚化合物为上述式(1)所示的化合物。因此,如果使用包含该含氟醚化合物的润滑剂在保护层上形成润滑层,则通过式(1)中R3所示的PFPE链来被覆保护层的表面,并且降低磁头与保护层的磨擦力。此外,使用包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑剂而形成的润滑层通过R1所示的烷氧苯基的分子间相互作用和/或烷氧苯基与保护层的相互作用,可获得优异的耐磨耗性。
另外,包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑剂,通过包含在R2表示的连接基中的2个或3个羟基与保护层的结合而紧贴在保护层上。同时,通过包含在由R4表示的有机末端基中的两个或三个极性基与保护层的结合而紧贴在保护层上。
另外,在包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑剂中,R2表示的连结基中包含的2个或3个羟基分别与不同的碳原子结合,所述羟基结合的碳原子之间介由含有亚甲基(-CH2-)和醚基(-O)-)的连接基连接。而且,R4所表示的有机末端基中包含的两个或三个极性基分别与不同的碳原子结合,与所述极性基结合的碳原子彼此之间通过包含没有与极性基结合的碳原子的连结基结合。因此,在包含本实施方式的含氟醚化合物的润滑剂中,含氟醚化合物中的多个极性基和保护层上的活性点容易结合,含氟醚化合物之间不容易聚集,即使厚度薄,也能以高覆盖率覆盖保护层的表面。
[磁记录介质用润滑剂]
本实施方式的磁记录介质用润滑剂包含式(1)所示的含氟醚化合物。
本实施方式的润滑剂,只要在不损害由包含式(1)所示的含氟醚化合物产生的特性的范围内,就可以根据需要混合使用作为润滑剂的材料而使用的公知材料。
作为公知材料的具体例,可举出例如,FOMBLIN(注册商标)ZDIAC、FOMBLIN ZDEAL、FOMBLIN AM-2001(以上为Solvey Solexis社制)、Moresco A20H(Moresco社制)等。与本实施方式的润滑剂混合使用的公知材料的数均分子量优选为1000~10000。
在本实施方式的润滑剂包含式(1)所示的含氟醚化合物以外的材料的情况下,本实施方式的润滑剂中的式(1)所示的含氟醚化合物的含量优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上。式(1)所表示的含氟醚化合物的含量可以是80质量%以上,也可以是90质量%以上。
本实施方式的润滑剂包含式(1)所表示的含氟醚化合物,因此即使厚度较薄,也能以高覆盖率覆盖保护层的表面,具有优异的化学物质耐受性和耐磨耗性,得到抑制表面凹凸的润滑层。
[磁记录介质]
本实施方式的磁记录介质在基板上至少依次设置有磁性层、保护层和润滑层。
在本实施例的磁记录介质中,可以根据需要在基板和磁性层之间设置一层或两层以上的基底层。另外,也可以将附着层和/或软磁性层设置在基底层和基底之间。
图1为表示本发明的磁记录介质的一实施方式的概略截面图。
本实施方式的磁记录介质10形成下述结构:在基板11上依次设置有附着层12、软磁性层13、第1基底层14、第2基底层15、磁性层16、保护层17、和润滑层18。
基板”
作为基板11,可以使用例如,在由Al或Al合金等金属或合金材料形成的基体上,形成了由NiP或NiP合金形成的膜的非磁性基板等。
此外,作为基板11,可以使用由玻璃、陶瓷、硅、碳化硅、碳、树脂等非金属材料形成的非磁性基板,也可以使用在由这些非金属材料形成的基体上形成了NiP或NiP合金的膜的非磁性基板。
玻璃基板有刚性,平滑性优异,适合高记录密度化。例如,作为玻璃基板可以列举出铝硅酸盐基板,特别优选是化学增强了的铝硅酸盐基板。
基板11的主表面的粗糙度优选Rmax为以下6nm,更优选Ra为0.6nm以下的超平滑。另外,这里所说的表面粗糙度Rmax、Ra时基于JIS B0601的规定的值。
“附着层”
关于附着层12,在将基板11、与在附着层12上设置的软磁性层13相接配置的情况下,防止基板11的腐蚀的进行。
附着层12的材料例如可以从Cr、Cr合金、Ti、Ti合金、CrTi、NiAl、AlRu合金等中适当地选择。例如,可以通过溅射法形成附着层12。
“软磁性层”
软磁性层13优选具有第一软磁性膜、由Ru膜构成的中间层和第二软磁性膜依次层叠的结构。也就是说,软磁性层13优选具有通过在两层软磁性膜之间夹入由Ru膜构成的中间层,从而具有中间层的上下的软磁性膜进行了反铁磁结合(AFC)结合的结构。
作为第一软磁性膜和第二软磁性膜的材料,可以列举出CoZrTa合金和CoFe合金。
优选在用于第一软磁性膜和第二软磁性膜的CoFe合金中添加Zr、Ta和Nb中的任一种。由此,促进第一软磁性膜和第二软磁性膜的非晶化,从而使第1基底层(籽晶层)的取向性提高,并且能够降低磁头的上浮量。
软磁性层13可以通过例如溅射法来形成。
“第1基底层”
第1基底层14为用于控制在其上设置的第2基底层15和磁性层16的取向、结晶尺寸的层。
作为第一基底层14,可以列举出例如Cr层、Ta层、Ru层或CrMo合金层、CoW合金层、CrW合金层、CrV合金层和CrTi合金层等。
第1基底层14可以通过例如溅射法来形成。
“第2基底层”
第2基底层15为以磁性层16的取向变得良好的方式进行控制的层。第2基底层15优选为由Ru或Ru合金形成的层。
第2基底层15可以为由1层构成的层,也可以由多层构成。在第2基底层15由多层构成的情况下,可以全部层由相同材料构成,也可以至少一层由不同材料构成。
第2基底层15可以通过例如溅射法来形成。
“磁性层”
磁性层16由易磁化轴相对于基板面朝向垂直或水平方向的磁性膜构成。磁性层16为包含Co和Pt的层,进一步为了改善SNR特性,可以为包含氧化物、Cr、B、Cu、Ta、Zr等的层。
作为磁性层16所含有的氧化物,可举出SiO2、SiO、Cr2O3、CoO、Ta2O3、TiO2等。
磁性层16可以由1层构成,也可以由组成不同的材料所形成的多个磁性层构成。
例如,在磁性层16由由下而上依次层叠的第1磁性层、第2磁性层和第3磁性层这3层构成的情况下,第1磁性层优选为由包含Co、Cr、Pt、进一步包含氧化物的材料形成的粒状结构。作为第1磁性层所含有的氧化物,优选使用例如,Cr、Si、Ta、Al、Ti、Mg、Co等的氧化物。其中,可以特别适合使用TiO2、Cr2O3、SiO2等。此外,第1磁性层优选包含添加了2种以上氧化物的复合氧化物。其中,可以特别适合使用Cr2O3-SiO2、Cr2O3-TiO2、SiO2-TiO2等。
第1磁性层中除了Co、Cr、Pt、氧化物以外,还可以包含选自B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Re中的1种以上元素。
第2磁性层可以使用与第1磁性层同样的材料。第2磁性层优选为粒状结构。
第3磁性层优选为由包含Co、Cr、Pt、不含氧化物的材料形成的非粒状结构。第3磁性层中除了Co、Cr、Pt以外,还可以包含选自B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Re、Mn中的1种以上元素。
在磁性层16由多个磁性层形成的情况下,优选在相邻的磁性层之间设置非磁性层。在磁性层16由第1磁性层、第2磁性层和第3磁性层这3层构成的情况下,优选在第1磁性层与第2磁性层之间、以及第2磁性层与第3磁性层之间设置非磁性层。
在磁性层16的相邻的磁性层间所设置的非磁性层可以适合使用例如,Ru、Ru合金、CoCr合金、CoCrX1合金(X1表示选自Pt、Ta、Zr、Re、Ru、Cu、Nb、Ni、Mn、Ge、Si、O、N、W、Mo、Ti、V、B中的1种或2种以上元素。)等。
在磁性层16的相邻的磁性层间所设置的非磁性层中,优选使用包含氧化物、金属氮化物、或金属碳化物的合金材料。具体而言,作为氧化物,可以使用例如,SiO2、Al2O3、Ta2O5、Cr2O3、MgO、Y2O3、TiO2等。作为金属氮化物,可以使用例如,AlN、Si3N4、TaN、CrN等。作为金属碳化物,可以使用例如,TaC、BC、SiC等。
非磁性层可以通过例如溅射法来形成。
关于磁性层16,为了实现更高的记录密度,优选为易磁化轴相对于基板面朝向垂直方向的垂直磁记录的磁性层。但磁性层16也可以为面内磁记录。
磁性层16可以通过蒸镀法、离子束溅射法、磁控溅射法等以往的公知的任何方法来形成。磁性层16通常通过溅射法来形成。
“保护层”
保护层17用于保护磁性层16。保护层17可以由一层构成,也可以由多层构成。作为保护层17的材料,可举出碳、包含氮的碳、碳化硅等。
作为保护层17,可以优选地使用碳系保护层,特别优选是非晶碳保护层。如果保护层17是碳系保护层,则与润滑层18中的含氟醚化合物中包含的极性基(特别是羟基)的相互作用进一步提高,因此优选。
碳系保护层和润滑层18之间的附着力可以通过将碳系保护层设为氢化碳和/或氮化碳,调节碳系保护层中的氢含量和/或氮含量来控制。
碳系保护层中的氢含量优选在用氢前向散射法(HFS)测量时为3~20原子%。另外,在通过X射线光电子能谱分析(XPS)测定碳系保护层中的氮含量时,优选为4~12原子%。
碳系保护层中包含的氢和/或氮不需要均匀地包含在整个碳系保护层中。例如,碳系保护层优选为在保护层17的润滑层18侧含有氮并且在保护层17的磁性层16侧含有氢的组成渐变层。在这种情况下,磁性层16和润滑层18与碳系保护层之间的附着力进一步提高。
保护层17的膜厚优选为1nm~7nm。如果保护层17的膜厚在1nm以上,则能够充分获得作为保护层17的性能。如果保护层17的膜厚小于7nm,则从保护层17的薄膜化的观点来看优选。
作为保护层17的成膜方法,可以使用利用了包含碳的靶材的溅射法、使用乙烯、甲苯等烃原料的CVD(化学蒸镀法)法、IBD(离子束蒸镀)法等。
在形成碳系保护层作为保护层17的情况下,例如可以通过DC磁控溅射法形成膜。特别地,在形成碳系保护层作为保护层17的情况下,优选通过等离子体CVD法形成非晶碳保护层。通过等离子体CVD法成膜的非晶碳保护层的表面均匀且粗糙度小。
“润滑层”
润滑层18可以防止磁记录介质10的污染。另外,润滑层18降低在磁记录介质10上滑动的磁记录再生装置的磁头的磨擦力,从而提高磁记录介质10的耐久性。
如图1所示,润滑层18与保护层17上接触形成。润滑层18含有所述含氟醚化合物。
当布置在润滑层18下的保护层17是碳系保护层时,润滑层18特别与保护层17以高结合力结合。其结果是,即使润滑层18的厚度薄,也容易得到以高覆盖率覆盖保护层17的表面的磁记录介质10,能够有效地防止磁记录介质10的表面的污染。
润滑层18的平均膜厚优选为
Figure BDA0002956167960000251
更优选为/>
Figure BDA0002956167960000252
如果润滑层18的平均膜厚为0.5nm以上,则润滑层18不形成岛状或网眼状而以均匀的膜厚形成。因此,通过润滑层18,可以以高被覆率被覆保护层17的表面。此外,通过使润滑层18的平均膜厚为3nm以下,可以使润滑层18充分薄膜化,可以充分减小磁头的上浮量。
保护层17的表面未被润滑层18以充分高的被覆率被覆的情况下,吸附在磁记录介质10的表面的环境物质穿过润滑层18的间隙,而侵入到润滑层18下。侵入到润滑层18的下层的环境物质与保护层17吸附、结合而生成污染物质。进而,在磁记录再生时,该污染物质(凝集成分)作为污渍而附着(转印)于磁头,使磁头破损,或使磁记录再生装置的磁记录再生特性降低。
作为使污染物质生成的环境物质,可举出例如,硅氧烷化合物(环状硅氧烷、直链硅氧烷)、离子性化合物、二十八烷等分子量较高的烃、邻苯二甲酸二辛酯等增塑剂等。作为离子性杂质所包含的金属离子,可以举出例如,钠离子、钾离子等。作为离子性杂质所包含的无机离子,可以举出例如,氯离子、溴离子、硝酸根离子、硫酸根离子、铵根离子等。作为离子性杂质所包含的有机物离子,可以举出例如,草酸根离子、甲酸根离子等。
“润滑层的形成方法”
作为形成润滑层18的方法,可举出例如,准备在基板11上形成了直到保护层17为止的各层的制造中途的磁记录介质,在保护层17上涂布润滑层形成用溶液、并使其干燥的方法。
润滑层形成用溶液通过将上述实施方式的磁记录介质用润滑剂根据需要用溶剂分散溶解,制成适于涂布方法的粘度和浓度来获得。
作为润滑层形成用溶液所使用的溶剂,可举出例如,バートレル(注册商标)XF(商品名,三井デュポンフロロケミカル社制)等氟系溶剂等。
润滑层形成用溶液的涂布方法没有特别限定,可举出例如,旋转涂布法、喷雾法、纸涂布法、浸渍法等。
在使用浸渍法的情况下,例如,可以使用以下所示的方法。首先,在装入到浸渍涂布装置的浸渍槽的润滑层形成用溶液中,浸渍形成了直到保护层17为止的各层的基板11。接着,以规定的速度从浸渍槽提起基板11。由此,将润滑层形成用溶液涂布在基板11的保护层17上的表面。
通过使用浸渍法,可以将润滑层形成用溶液均匀地涂布在保护层17的表面,可以在保护层17上以均匀的膜厚形成润滑层18。
在本实施方式中,优选对形成了润滑层18的基板11实施热处理。通过进行热处理,提高了润滑层18和保护层17的附着性,提高了润滑层18和保护层17的附着力。
热处理温度优选在100~180℃之间。如果热处理温度在100℃以上,则可以充分地获得提高润滑层18和保护层17的附着性的效果。另外,通过使热处理温度在180℃以下,能够防止润滑层18的热分解。热处理时间优选是10~120分钟。
在本实施方式中,为了进一步提高润滑层18对保护层17的附着力,也可以对热处理前或热处理后的基板11的润滑层18进行照射紫外线(UV)的处理。
本实施方式的磁记录介质10在基板11上至少依次设置有磁性层16、保护层17、和润滑层18。本实施方式的磁记录介质10在保护层17上相接形成有包含上述含氟醚化合物的润滑层18。该润滑层18抑制了表面凹凸,具有优异的化学物质耐受性和耐磨性,能够进一步薄膜化。因此,本实施方式的磁记录介质10有助于减少磁间隔。因此,本实施例的磁记录介质10特别适合于安装在LUL方式(Load Unload方式)的磁盘装置上的磁盘。
实施例
以下,通过实施例和比较例更具体地说明本发明。再者,本发明不限于以下实施例。
[实施例1]
通过以下所示的方法,得到所述式(A)表示的化合物(式(A)中的表示平均聚合度m是4.5,表示平均聚合度的n是4.5)。
首先,对2-甲氧基苯酚和烯丙基缩水甘油基醚的反应物进行氧化,合成了以下式(10)表示的化合物。另外,使乙二醇叔丁基醚和环氧溴丙烷发生反应,合成了以下式(11)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000281
在氮气气氛下,在200mL梨形瓶中加入HOCH2CF2O(CF2CF2O)h(CF2O)iCF2CH2OH(式中表示平均聚合度的h为4.5,表示平均聚合度的i为4.5)表示的氟聚醚(数均分子量1000、分子量分布1.1)(40.0g)、所述式(10)表示的化合物(6.10g)和t-BuOH(叔丁醇)(40.0mL),室温搅拌至均匀为止。并且,在所述的梨形瓶中加入t-BuOK(叔丁醇钾)(1.35g),加热到70℃搅拌8小时使之反应。
之后,将得到的反应生成物冷却到25℃,加入水,再加入作为溶剂的三井デュポンフロロケミカル公司生产的バートレル(注册商标)XF(以下称为“バートレルXF”),取有机层进行水洗。在有机层中加入无水硫酸钠进行脱水,将干燥剂过滤后,将滤液浓缩。通过硅胶柱色谱对残渣进行精制,得到以下式(12)所表示的化合物(17.5g)。
Figure BDA0002956167960000282
(式(12)中表示平均聚合度的m为4.5,表示平均聚合度的n为4.5)
在氮气气氛下,在200mL的梨形瓶中加入所述式(12)表示的化合物(17.5g)、所述式(11)表示的化合物(2.67g)、t-BuOH(叔丁醇)(65.0mL),室温下搅拌至变得均匀。并且,在所述梨形瓶中,加入t-BuOK(叔丁醇钾)(0.235g),加热到70℃,搅拌16小时使之反应。
之后,将得到的反应生成物冷却到25℃,加水,再加上バートレルXF分取有机层,进行水洗。向有机层中加入无水硫酸钠进行脱水,将干燥剂过滤后,将滤液浓缩。
在室温下将水(3.3mL)和三氟乙酸(21.5mL)加入所得到的残渣中,在室温下搅拌6小时。将水和三氟乙酸在35℃以下蒸馏除去,向得到的残渣中加入5%的碳酸氢钠水溶液(100mL),用バ一トレルXF提取,水洗有机层并浓缩。向得到的残渣中加入甲醇(56mL)和1mol/L氢氧化钠水溶液(56mL),在室温下搅拌1小时。蒸馏除去甲醇后,加入バ一トレルXF分取有机层,进行水洗。在有机层中加入无水硫酸钠进行脱水,将干燥剂过滤后,将滤液浓缩。通过硅胶柱色谱法精制残渣,得到11.1g化合物(A)。
对得到的化合物(A)进行1H-NMR和19F-NMR测量,根据以下结果确定了结构(以下的acetone-d6表示氘代丙酮)。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=3.44-3.78(19H)、3.85-4.20(11H)、6.91(4H)
19F-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=-51.99~-55.72(9F)、-78.48(2F)、-80.66(2F)、-89.16~-91.14(18F)
[实施例2]
通过以下所示的方法,得到所述式(B)表示的化合物(式(B)中的平均聚合度的m是4.5,表示平均聚合度的n是4.5)。
首先,将3-甲氧基苯酚和烯丙基缩水甘油基醚的反应物进行氧化,合成了以下式(13)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000291
然后,除了代替在实施例1中使用的式(10)表示的化合物而使用了式(13)表示的化合物6.10g以外,进行与实施例1同样的操作,得到了化合物(B)10.5g。
对得到的化合物(B)进行1H-NMR测量,根据以下结果确定了结构。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=3.44-3.78(19H)、3.85-4.20(11H)、6.48(3H)、7.19(1H)
[实施例3]
通过以下所示的方法,得到了所述式(C)表示的化合物(式(C)中的表示平均聚合度的m是4.5,表示平均聚合度的n是4.5)。
首先,将4-甲氧基苯酚和烯丙基缩水甘油基醚的反应物进行氧化,合成了以下式(14)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000301
然后,除了代替在实施例1中使用的式(10)表示的化合物而使用了式(14)表示的化合物6.10g以外,进行与实施例1同样的操作而得到了化合物(C)11.9g。
对得到的化合物(C)进行1H-NMR测量,根据以下结果确定了结构。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=3.44-3.78(19H)、3.85-4.20(11H)、6.85(4H)
[实施例4]
通过以下所示的方法,得到了所述式(D)表示的化合物(式(D)中的表示平均聚合度的m是4.5,表示平均聚合度的n是4.5)。
首先,将4-乙氧基苯酚和烯丙基缩水甘油基醚的反应物进行氧化,合成了以下式(15)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000302
然后,除了使用式(15)表示的化合物6.44g代替实施例3中使用的式(14)表示的化合物以外,进行与实施例3相同的操作,得到了化合物(D)12.1g。
对得到的化合物(D)进行1H-NMR测量,根据以下结果确定了结构。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=1.39(3H)、3.44-3.78(16H)、3.85-4.20(13H)、6.85(4H)
[实施例5]
通过以下所示的方法,得到了所述式(E)表示的化合物(式(E)中的表示平均聚合度的m是4.5,表示平均聚合度的n是4.5)。
首先,将4-丙氧基苯酚和烯丙基缩水甘油基醚的反应物氧化,合成了以下式(16)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000311
然后,除了使用式(16)表示的化合物6.78g代替实施例1中使用的式(10)表示的化合物以外,进行与实施例1相同的操作,得到了化合物(E)12.4g。
对得到的化合物(E)进行1H-NMR测量,根据以下结果确定了结构。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=1.16(3H)、1.92(2H)、3.44-3.78(16H)、3.85-4.20(13H)、6.85(4H)
[实施例6]
通过以下所示的方法,得到了所述式(F)表示的化合物(式(F)中表示平均聚合度的m为4.5,表示平均聚合度的n为4.5)。
首先,将乙二醇叔丁基醚和烯丙基缩水甘油基醚的反应物进行氧化,合成了以下式(17)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000312
然后,除了使用式(17)表示的化合物3.81g代替实施例3中使用的式(11)表示的化合物以外,进行与实施例3相同的操作,得到了化合物(F)12.3g。
对得到的化合物(F)进行1H-NMR测量,根据以下结果确定了结构。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=3.44-3.78(23H)、3.854.20(13H)、6.85(4H)
[实施例7]
通过以下所示的方法,得到了所述式(G)表示的化合物(式(G)中的表示平均聚合度的m是4.5,表示平均聚合度的n是4.5)。
首先,通过以下方法合成了以下式(18)表示的化合物。
对式(14)所示的化合物进行水解,用叔丁基二甲基甲硅烷基保护得到的化合物的伯羟基,用甲氧基甲基分别保护两处仲羟基。从所得化合物中去除了叔丁基二甲基甲硅烷基。使生成的伯羟基与环氧溴丙烷发生反应,合成了由式(18)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000321
然后,除了使用式(18)表示的化合物9.99g代替实施例1中使用的式(10)表示的化合物,使用式(17)表示的化合物3.81g代替实施例1中使用的式(11)表示的化合物以外,与实施例1进行了同样的操作,得到了12.5g化合物(G)。
对得到的化合物(G)进行1H-NMR测量,根据以下结果确定了结构。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=3.44-3.78(27H)、3.85-4.20(15H)、6.85(4H)
[实施例8]
通过以下所示的方法,得到了所述式(H)表示的化合物(式(H)中的表示平均聚合度的m是4.5,表示平均聚合度的n是4.5)。
首先,通过使丙二醇叔丁基醚和环氧溴丙烷反应来合成由以下式(19)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000322
然后,除了使用式(19)表示的化合物2.89g代替实施例3中使用的式(11)表示的化合物以外,进行与实施例3同样的操作,得到了化合物(H)11.3g。
对得到的化合物(H)进行1H-NMR测量,根据以下结果确定了结构。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=1.83(2H)、3.44-3.78(19H)、3.85-4.20(11H)、6.85(4H)
[实施例9]
通过以下所示的方法,得到了所述式(I)表示的化合物(式(I)中的表示平均聚合度的m是4.5,表示平均聚合度的n是4.5)。
首先,使2,2,3,3-四氟-1,4-丁二醇与3,4-二氢-2H-吡喃反应,用四氢吡喃基保护一侧的羟基后,使环氧溴丙烷发生反应,合成由下式(20)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000331
然后,除了使用式(20)表示的化合物4.64g代替实施例3中使用的式(11)表示的化合物以外,进行与实施例3相同的操作,得到了化合物(I)12.1g。
对得到的化合物(I)进行1H-NMR测量,根据以下结果确定了结构。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=3.44-3.78(15H)、3.85-4.20(15H)、6.85(4H)
[实施例10]
通过以下所示的方法,得到了所述式(J)表示的化合物(式(J)中,表示平均聚合度的m是4.5,表示平均聚合度的n是4.5)。
首先,使3-丁烯-1-醇与3,4-二氢-2H-吡喃反应,用四氢吡喃基保护了羟基后,通过使用间氯过氧苯甲酸进行氧化,合成了以下式(21)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000332
然后,除了使用式(21)表示的化合物2.64g代替实施例3中使用的式(11)表示的化合物以外,进行与实施例3同样的操作,得到了化合物(J)10.9g。
对得到的化合物(J)进行1H-NMR测量,根据以下结果确定了结构。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=1.68(2H)、3.44-3.78(13H)、3.85-4.20(10H)、6.85(4H)
[实施例11]
通过以下所示的方法,得到了前述式(K)表示的化合物(式(K)中表示平均聚合度的v是4.5)。
除了代替实施例3中由HOCH2CF2O(CF2CF2O)h(CF2O)iCF2CH2OH(式中表示平均聚合度的h是4.5,表示平均聚合度的i是4.5)表示的氟聚醚(数均分子量1000、分子量分布1.1)而使用了HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)jCF2CF2CH2OH(式中表示平均聚合度的j为4.5)表示的氟聚醚40.0g以外,进行了与实施例3相同的操作,得到了10.8g化合物(K)。
对得到的化合物(K)进行1H-NMR和19F-NMR测量,根据以下结果确定了结构。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=3.44-3.79(19H)、3.89-4.30(11H)、6.85(4H)
19F-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=-83.70(18F)、-86.55(4F)、-124.21(4F)、-129.73(9F)
[实施例12]
通过以下所示的方法,得到了前述式(L)表示的化合物(式(L)中的表示平均聚合度的m是7)。
除了代替实施例3中由HOCH2CF2O(CF2CF2O)h(CF2O)iCF2CH2OH(式中表示平均聚合度的h是4.5,表示平均聚合度的i是4.5)表示的氟聚醚(数均分子量1000、分子量分布1.1)而使用HOCH2CF2O(CF2CF2O)rCF2CH2OH(式中表示平均聚合度的r为7)表示的氟聚醚40.0g以外,进行了与实施例3相同的操作,得到了10.4g化合物(L)。
对得到的化合物(L)进行1H-NMR和19F-NMR测量,根据以下结果确定了结构。
1H-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=3.44-3.80(19H)、3.83-4.15(11H)、6.85(4H)
19F-NMR(acetone-d6):δ[ppm]=-78.57(4F)、-89.24~-89.57(28F)
[比较例1]
用专利文献4中记载的方法合成了下述式(AA)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000351
(在式(AA)中,表示平均聚合度的m是4.5,表示平均聚合度的n是4.5)
[比较例2]
用专利文献4记载的方法合成了下述式(AB)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000352
(式(AB)中表示平均聚合度的m为4.5,表示平均聚合度的n为4.5)
[比较例3]
用专利文献4中记载的方法合成了下述式(AC)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000353
(在式(AC)中,表示平均聚合度的m是4.5,表示平均聚合度的n是4.5。)
[比较例4]
用专利文献4记载的方法合成了下述式(AD)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000354
(式(AD)中表示平均聚合度的m为4.5,表示平均聚合度的n为4.5)
[比较例5]
通过专利文献4中记载的方法合成了下述式(AE)表示的化合物。
Figure BDA0002956167960000361
(式(AE)中表示平均聚合度的m为4.5,表示平均聚合度的n为4.5。)
通过所述1H-NMR和19F-NMR的测量,求出了这样得到的实施例1~12以及比较例1~5的化合物的数均分子量。将结果1示于表1。另外,根据作为化合物原料使用的氟聚醚的分子量分布、合成化合物时的操作差异等,推断合成的化合物的数均分子量的值存在1~5左右的偏差。
[表1]
表1
Figure BDA0002956167960000371
接着,通过以下所示的方法,使用实施例1~12以及比较例1~5中得到的化合物制备润滑层形成用溶液。然后,利用所得到的润滑层形成用溶液,通过以下所示的方法形成磁记录介质的润滑层,得到实施例1~12以及比较例1~5的磁记录介质。
“润滑层形成用溶液”
将在实施例1~12及比较例1~5中得到的化合物分别溶解在作为氟系溶剂的バートレル(注册商标)XF(商品名、三井デュポンフロロケミカル公司生产)中,用バートレルXF稀释以使得涂在保护层上时的膜厚能够为
Figure BDA0002956167960000384
Figure BDA0002956167960000383
成为化合物浓度为0.001质量%~0.01质量%的润滑层形成用溶液。
磁记录介质
在直径为65mm的基板上,准备了依次设置附着层、软磁性层、第一基底层、第二基底层、磁性层和保护层的磁记录介质。保护层由碳构成。
在形成至保护层的各层的磁记录介质的保护层上,通过浸渍法涂布实施例1~12以及比较例1~5的润滑层形成用溶液。
然后,将涂有润滑层形成用溶液的磁记录介质放入120℃的恒温槽中,进行加热10分钟的热处理。由此,在保护层上形成润滑层,得到磁记录介质。
测量膜(厚度)
通过以下方法分别测量了所获得的实施例1~12以及比较例1~5的磁记录介质所具有的润滑层的膜厚。
使用FT-IR(商品名:Nicolet iS50、Thermo Fisher Scientific公司生产)测定润滑层C-F振动伸缩的峰值高度。接着,使用通过以下方法计算出的相关式,根据润滑层的C-F振动伸缩中的峰值高度的测量值,计算出润滑层的膜厚。将结果示于表1。
(相关式的计算方法)
在直径为65mm的基板上依次设置有附着层、软磁性层、第一基底层、第二基底层、磁性层和保护层的盘的表面上,分别以
Figure BDA0002956167960000381
(刻度/>
Figure BDA0002956167960000382
)的膜厚形成了润滑层。
之后,对于形成了润滑层的各盘,使用椭偏仪测量从没有形成润滑层的盘表面增加的膜厚增加量,作为润滑层的膜厚。另外,对于形成了润滑层的各盘,使用FT-IR(商品名:Nicolet iS50、Thermo Fisher Scientific公司生产)测量了C-F振动伸缩的峰值高度。
然后求出通过FT-IR得到的峰值高度与使用椭偏仪得到的润滑层的膜厚之间的相关式。
另外,润滑层中包含的含氟醚化合物的主链主要由C和F形成。但是,含氟醚化合物的种类不同,1分子中的C-F的密度也不同。因此,即使是使用FT-IR得到的C-F振动伸缩中的峰值高度相同的含氟醚化合物,也有可能使用它们形成的润滑层的膜厚不相同。
另外,对实施例1~12及比较例1~5的磁记录介质,通过以下所示的方法进行了耐磨性试验、化学物质耐受性试验及触摸下降功率测量。将该结果示于表1。
(耐磨性试验)
使用销盘式磨擦磨损试验机,以40gf负荷、滑动速度0.25m/sec,使作为接触头的直径2mm的氧化铝球在磁记录介质的润滑层上滑动,测量润滑层表面的磨擦系数。然后,测量了润滑层表面的磨擦系数急剧增大之前的滑动时间。关于磨擦系数急剧增大之前的滑动时间,对各磁记录介质的润滑层各测量4次,将其平均值(时间)作为润滑剂涂膜的耐磨耗性的指标。
另外,磨擦系数急剧增大之前的时间,根据以下所示的理由,可以用作润滑层的耐磨性的指标。这是由于磁记录介质的润滑层通过使用磁记录介质而被磨损,当由于磨损而失去了润滑层时,接触元件和保护层直接接触,磨擦系数急剧增大的原因。
(化学物质耐受性试验)
通过以下评估方法,研究了在高温环境下产生污染物的环境物质对磁记录介质的污染。在以下评估方法中,使用Si离子作为环境物质,测量Si吸附量作为由环境物质生成的、污染磁记录介质的污染物的量。
具体地,在温度85℃、湿度0%的高温环境下,将作为评估对象的磁记录介质保持在硅氧烷系硅橡胶的存在下240小时。接着,利用二次离子质量分析法(SIMS)分析测定存在于磁记录介质表面的Si吸附量,评价Si吸附量作为Si离子导致的污染程度。使用将比较例5的结果设为1.00时的数值来评价Si吸附量。将该结果示于表1。
(触摸下降功率测量)
测量触摸下降功率(TDp)作为磁头与磁盘记录层的距离即磁间隔的评估指标。TDp的测量使用写入测试器(DFH tester)如下进行。
使作为评价对象的磁记录介质以5400rpm旋转,在距离中心朝向半径为18mm的位置配置写入元件(DFH元件)。之后,使DFH元件的加热器电力逐渐上升,通过加热器的发热使DFH元件热膨胀。然后,测量通过DFH元件的热膨胀而突出的DFH元件的前端与磁记录介质的润滑层接触时的加热器电力被为TDp(单位mW)。
通过声发射(AE)传感器检测DFH元件的前端与磁记录介质的润滑层接触。
一般来说,当润滑层的厚度变薄时,写入元件(DFH元件)与磁记录介质(润滑层)的表面接触所需的TDp变大。另一方面,如果在磁记录介质(润滑层)的表面上存在凹凸,则TDp变小。
表1所示的润滑层的膜厚是使用FT-IR计算出的值,是平均膜厚。因此,即使表1所示的润滑层的膜厚相同,但如果由于润滑层表面存在的有无凹凸而润滑层的最大厚度不同,则TDp成为不同的值。
如表1所示,实施例1~12的磁记录介质与比较例1~5的磁记录介质相比,磨擦系数急剧增大之前的滑动时间长,耐磨性良好。
另外,如表1所示,实施例1~12的磁记录介质,与比较例1~5的磁记录介质相比,Si吸附量少,即使膜厚薄,也不容易在高温环境下被环境物质污染。
另外,如表1所示,实施例1~12的磁记录介质,与比较例1~5的磁记录介质相比较,触摸下降功率(TDp)变大,能够减小磁间隔。
更详细地说,在比较例1~4中,由于使用了存在于全氟聚醚链和烷氧基苯基之间的羟基数量为1个的化合物,所以耐磨性、化学物质耐受性不足,触摸下降功率变小。
另外,在比较例5中,由于使用了未配置烷氧苯基的化合物,所以耐磨耗性、化学物质耐受性不足,触摸下降功率变小。
由表1所示的效果可以推断,在实施例1~12的磁记录介质中,由于润滑层包含由式(1)表示的化合物,所以润滑层与保护层的附着性良好,形成了抑制表面凹凸的、覆盖率高的润滑层。
产业上的利用可能性
提供了适合作为磁记录介质用润滑剂的材料使用的含氟醚化合物,其能够形成即使被薄膜化后、磁间隔降低,也具有优异耐磨性和化学物质耐受性的润滑层。
附图符号说明
10:磁记录介质、11:基板、12:附着层、13:软磁性层、14:第1基底层、15:第2基底层、16:磁性层、17:保护层、18:润滑层。

Claims (10)

1.一种含氟醚化合物,其特征在于,以下述式(1)表示:
R1-R2-CH2-R3-CH2-R4(1)
式(1)中,
R1由下式(2)表示,
R2由下式(3)表示,
R3是全氟聚醚链,
R4是与R1-R2-不同的有机末端基,其包含2个或3个极性基,各极性基分别与不同的碳原子结合,所述极性基所结合的碳原子彼此通过包含未与极性基结合的碳原子的连接基结合,R4的极性基全部是羟基,
Figure QLYQS_1
式(2)中,R5是选自甲氧基、乙氧基和丙氧基中的烷氧基,
式(3)中,w表示2或3。
2.如权利要求1所述的含氟醚化合物,所述式(1)中的R4是下式(4-1)~(4-4)中的任一个末端基,
Figure QLYQS_2
Figure QLYQS_3
式(4-1)中,p1表示1~2的整数,p2表示1~5的整数,
式(4-2)中,s表示2~5的整数,
式(4-3)中,t表示1~5的整数,
式(4-4)中,q表示2~5的整数。
3.如权利要求1或2所述的含氟醚化合物,其特征在于,所述式(1)中的R3由下式(5)表示,
Figure QLYQS_4
式(5)中,m、n表示平均聚合度,m表示1~30,n表示0~30。
4.如权利要求1或2所述的含氟醚化合物,其特征在于,所述式(1)中的R3由下式(6)或下述式(7)表示,
Figure QLYQS_5
式(6)中,u为平均聚合度,表示1~30,
式(7)中,v为平均聚合度,表示1~30。
5.如权利要求1或2所述的含氟醚化合物,其特征在于,含氟醚化合物的结构由以下式(8)表示,
Figure QLYQS_6
式(8)中,x、y是平均聚合度,分别表示1~20,z表示1或2,w表示2或3,R5是选自甲氧基、乙氧基、丙氧基中的烷氧基。
6.如权利要求1或2所述的含氟醚化合物,其特征在于,所述R5是甲氧基。
7.如权利要求1或2所述的含氟醚化合物,数均分子量在500~10000的范围内。
8.一种磁记录介质用润滑剂,其特征在于,含有权利要求1~7中任一项所述的含氟醚化合物。
9.一种磁记录介质,是在基板上至少依次设置有磁性层、保护层和润滑层的磁记录介质,其特征在于,所述润滑层含有权利要求1~7中的任一项所述的含氟醚化合物。
10.如权利要求9所述的磁记录介质,所述润滑层的平均膜厚为0.5~2nm。
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