JP5152199B2 - エーテル組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、潤滑剤等として有用なエーテル組成物に関する。
ペルフルオロ化されたポリエーテル化合物(以下、PFPEと記す。)は、磁気記録媒体の表面に適用する潤滑剤等として用いられている(非特許文献1参照)。
該潤滑剤としては、従来から分子の末端に2つのCH2OH基を有するPFPEが汎用されている。
該潤滑剤としては、従来から分子の末端に2つのCH2OH基を有するPFPEが汎用されている。
また、潤滑剤等として有用なPFPEまたはその組成物として、本発明者は下記のものを提案している。
(1)3つのCH2OH基を有するPFPE、または2つのCH2OH基と1つのCF3基とを有するPFPE(特許文献1参照)。
(2)分子量の異なる2種のPFPEを含むエーテル組成物(特許文献2参照)。
(1)3つのCH2OH基を有するPFPE、または2つのCH2OH基と1つのCF3基とを有するPFPE(特許文献1参照)。
(2)分子量の異なる2種のPFPEを含むエーテル組成物(特許文献2参照)。
近年、磁気記録媒体の記録密度の増大に伴い、磁気記録媒体と記録素子との間の空隙の狭化および磁気記録媒体の回転の高速化が進んでいる。そのため、磁気記録媒体の表面に塗布される潤滑剤の使用環境は、より厳しいものとなっている。そこで、該潤滑剤には、下記のことが要求されている。
(i)磁気記録媒体の高速化に伴い、磁気記録媒体への定着性が高いこと。
(ii)磁気記録媒体に記録素子が接触した際の衝撃を分散するために、塗膜としたときの表面の摩擦係数が低いこと。
(i)磁気記録媒体の高速化に伴い、磁気記録媒体への定着性が高いこと。
(ii)磁気記録媒体に記録素子が接触した際の衝撃を分散するために、塗膜としたときの表面の摩擦係数が低いこと。
しかし、従来提案されてきたPFPEは、上記の要求に対して、十分な性能を発揮するものではなかった。
「月刊トライボロジ」、1995年、第99巻、11月号、p.37−38 国際公開第2005/068534号パンフレット
国際公開第2007/013412号パンフレット
「月刊トライボロジ」、1995年、第99巻、11月号、p.37−38
本発明の目的は、基材への定着性が高く、かつ塗膜としたときの表面の摩擦係数が低いエーテル組成物、および該エーテル組成物を含む潤滑剤を提供することである。
本発明のエーテル組成物は、下式(A1)で表される化合物、下式(A2)で表される化合物および下式(A3)で表される化合物からなる群より選ばれる2種以上の化合物を含有するエーテル組成物であり、下式(Z)で表される基が有するCF3基の総モル数および下式(X)で表される基が有するOH基の総モル数の合計モル数に対する、下式(Z)で表される基が有するCF3基の総モル数(CF3/(OH+CF3))が、0.001以上0.30以下であることを特徴とする。
(X−)3Y3 ・・・(A1)、
(X−)2Y3−Z ・・・(A2)、
X−Y3(−Z)2 ・・・(A3)。
ただし、Xは、下式(X)で表される基であり、
Y3は、ペルフルオロアルカン−トリイル基または該基の炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入された基であり、Y3がCF3基を有する場合の該CF3基は4級炭素に結合しており、
Zは、下式(Z)で表わされる基である。
HO−(CH2CH2O)a・(CH2CH(OH)CH2O)b−Q− ・・・(X)、
CF3(CF2)sO(CF2CF2O)g− ・・・(Z)。
ただし、上記式(X)および式(Z)において、aは、0〜100の整数であり、bは、0または1であり、sは、0〜19の整数であり、gは、3〜200の整数であり、Qは、ポリフルオロ化されたポリメチレン基、炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基、Y3と結合する末端炭素原子にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基、または、炭素原子−炭素原子間およびY3と結合する末端炭素原子にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基である。
(X−)3Y3 ・・・(A1)、
(X−)2Y3−Z ・・・(A2)、
X−Y3(−Z)2 ・・・(A3)。
ただし、Xは、下式(X)で表される基であり、
Y3は、ペルフルオロアルカン−トリイル基または該基の炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入された基であり、Y3がCF3基を有する場合の該CF3基は4級炭素に結合しており、
Zは、下式(Z)で表わされる基である。
HO−(CH2CH2O)a・(CH2CH(OH)CH2O)b−Q− ・・・(X)、
CF3(CF2)sO(CF2CF2O)g− ・・・(Z)。
ただし、上記式(X)および式(Z)において、aは、0〜100の整数であり、bは、0または1であり、sは、0〜19の整数であり、gは、3〜200の整数であり、Qは、ポリフルオロ化されたポリメチレン基、炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基、Y3と結合する末端炭素原子にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基、または、炭素原子−炭素原子間およびY3と結合する末端炭素原子にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基である。
さらに基(X)は、下式(X1)で表される基、下式(X2)で表される基、下式(X3)で表される基および下式(X4)で表される基からなる群より選ばれる基であることが好ましい。
HOCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X1)、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X2)、
HOCH2CH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X3)、
HOCH2CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X4)。
ただし、dは、1〜200の整数である。
HOCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X1)、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X2)、
HOCH2CH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X3)、
HOCH2CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X4)。
ただし、dは、1〜200の整数である。
Y3は、下式(Y3−1)で表される基、下式(Y3−2)で表される基および下式(Y3−3)で表される基からなる群より選ばれる基であることが好ましい。
式(A1)で表される化合物は、下式(A1−1)で表される化合物であることが好ましく、式(A2)で表される化合物が、下式(A2−1a)で表される化合物、下式(A2−1b)で表される化合物、または、下式(A2−1a)で表される化合物と下式(A2−1b)で表される化合物の組み合わせであることが好ましく、式(A3)で表される化合物は、下式(A3−1a)で表される化合物、下式(A3−1b)で表される化合物、または、下式(A3−1a)で表される化合物と下式(A3−1b)で表される化合物の組み合わせであることが好ましい。
式(A1)で表される化合物、式(A2)で表される化合物および式(A3)で表される化合物は、−OCF2O−構造を有さないことが好ましい。
式(A1)で表される化合物、式(A2)で表される化合物および式(A3)で表される化合物の総量は、エーテル組成物に対して95質量%以上であることが好ましい。
エーテル組成物の数平均分子量は、500〜1000000であり、かつエーテル組成物の分子量分布(質量平均分子量/数平均分子量)は、1.01〜1.5であることが好ましい。
エーテル組成物は、該エーテル組成物を含む潤滑剤とするのが好ましい。
式(A1)で表される化合物、式(A2)で表される化合物および式(A3)で表される化合物の総量は、エーテル組成物に対して95質量%以上であることが好ましい。
エーテル組成物の数平均分子量は、500〜1000000であり、かつエーテル組成物の分子量分布(質量平均分子量/数平均分子量)は、1.01〜1.5であることが好ましい。
エーテル組成物は、該エーテル組成物を含む潤滑剤とするのが好ましい。
本発明のエーテル組成物は、基材への定着性が高く、かつ塗膜としたときの表面の摩擦係数が低く、磁気記録媒体の表面に塗布される潤滑剤として有用である。
本明細書においては、式(A1)で表される化合物を化合物(A1)と記す。他の式で表される化合物も同様に記す。
また、式(X)で表される基を基(X)と記す。他の式で表される基も同様に記す。
また、式(X)で表される基を基(X)と記す。他の式で表される基も同様に記す。
本発明のエーテル組成物は、化合物(A1)、化合物(A2)および化合物(A3)からなる群より選ばれる2種以上の化合物を含有するエーテル組成物であり、化合物(A1)と化合物(A2)からなる、または化合物(A1)〜化合物(A3)からなるエーテル組成物が好ましい。エーテル組成物中の化合物(A1)〜化合物(A3)は、それぞれ1種または2種以上の化合物からなっていてもよく、化合物(A1)〜化合物(A3)はそれぞれ1種の化合物からなるのが好ましい。
(X−)3Y3 ・・・(A1)、
(X−)2Y3−Z ・・・(A2)、
X−Y3(−Z)2 ・・・(A3)。
(X−)3Y3 ・・・(A1)、
(X−)2Y3−Z ・・・(A2)、
X−Y3(−Z)2 ・・・(A3)。
Xは、基(X)である。
HO−(CH2CH2O)a・(CH2CH(OH)CH2O)b−Q− ・・・(X)。
HO−(CH2CH2O)a・(CH2CH(OH)CH2O)b−Q− ・・・(X)。
−(CH2CH2O)a・(CH2CH(OH)CH2O)b−構造の表記は、(CH2CH2O)単位および(CH2CH(OH)CH2O)単位がそれぞれ1単位以上存在する場合、該単位の並び方が、限定されないことを意味する。すなわち、両単位が存在する場合、末端のOH基はいずれの単位に結合していてもよい。また、−(CH2CH2O)a・(CH2CH(OH)CH2O)b−構造は、ブロック共重合体の構造であってもよく、ランダム共重合体の構造であってもよい。
Qは、ポリフルオロ化されたポリメチレン基、炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基、Y3と結合する末端炭素原子にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基、または、炭素原子−炭素原子間およびY3と結合する末端炭素原子にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基である。ポリフルオロ化されたポリメチレン基とは、−(CH2)t−(tは2以上の整数。)における水素原子の2個以上がフッ素原子に置換された基をいう。Qとしては、式−(CH2)c−CF2O(CF2CF2O)d−で表される基(ただし、該基の右側の末端でY3に結合する。cは、1〜100の整数であり、dは、1〜200の整数である。)であるのが好ましい。
Qは、ポリフルオロ化されたポリメチレン基、炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基、Y3と結合する末端炭素原子にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基、または、炭素原子−炭素原子間およびY3と結合する末端炭素原子にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基である。ポリフルオロ化されたポリメチレン基とは、−(CH2)t−(tは2以上の整数。)における水素原子の2個以上がフッ素原子に置換された基をいう。Qとしては、式−(CH2)c−CF2O(CF2CF2O)d−で表される基(ただし、該基の右側の末端でY3に結合する。cは、1〜100の整数であり、dは、1〜200の整数である。)であるのが好ましい。
aは、0〜100の整数であり、0〜10の整数が好ましく、0〜2の整数がより好ましく、0または1が特に好ましい。bが1である場合のaは、0が好ましい。
bは、0または1である。
基(X)としては、基(X’)が好ましい。
HO−(CH2CH2O)a・(CH2CH(OH)CH2O)b−(CH2)c−CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X’)。
ただし、a〜dは前記と同じ意味を示す。
cは、1〜10の整数が好ましく、1または2がより好ましい。
dは、3〜100の整数が好ましく、5〜50の整数がより好ましい。
bは、0または1である。
基(X)としては、基(X’)が好ましい。
HO−(CH2CH2O)a・(CH2CH(OH)CH2O)b−(CH2)c−CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X’)。
ただし、a〜dは前記と同じ意味を示す。
cは、1〜10の整数が好ましく、1または2がより好ましい。
dは、3〜100の整数が好ましく、5〜50の整数がより好ましい。
1分子中に複数の基(X)が存在する場合、それぞれ同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。基(X)が同一である基の範疇には、構造単位の数が異なる基も含まれる。たとえば、dの数が同一である基(X’)、またはdの数のみが異なる基(X’)は同一の基と考える。a、b、c、およびdの数において、d以外の数であるa、b、およびcがそれぞれ異なる基(X’)は異なる基であると考える。1分子中に複数の基(X)が存在する場合、同一の基であるのが好ましい。
基(X)としては、基(X1)、基(X2)、基(X3)または基(X4)が好ましく、化合物(A1)〜(A3)の製造のしやすさおよび安定性の点から、基(X1)または基(X2)がより好ましい。
HOCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X1)、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X2)、
HOCH2CH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X3)、
HOCH2CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X4)。
HOCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X1)、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X2)、
HOCH2CH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X3)、
HOCH2CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X4)。
Y3は、ペルフルオロアルカン−トリイル基または該基の炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入された基である。また、該基がCF3基を有する場合の該CF3基は4級炭素のみに結合している。
ペルフルオロアルカン−トリイル基とは、水素原子のすべてがフッ素原子に置換した3価の飽和の炭化水素基を意味する。また、CF3基が結合する4級炭素原子とは、フッ素原子が結合していない炭素原子を意味する。
ペルフルオロアルカン−トリイル基とは、水素原子のすべてがフッ素原子に置換した3価の飽和の炭化水素基を意味する。また、CF3基が結合する4級炭素原子とは、フッ素原子が結合していない炭素原子を意味する。
Y3が、CF3基を有さない基、またはCF3基が4級炭素に結合した基に限定される理由は、下記のとおりである。
すなわち、本発明者らは、低摩擦係数と高定着性の相反する性質と、PFPEの構造との関係を検討した結果、2級炭素原子(CF2)または3級炭素原子(CF)に結合したCF3基は、分子内での自由度が高いため、摩擦係数の低下(低粘度化)に寄与する基である一方、定着性を阻害する基であることを見出した。そこで、本発明者らは、低摩擦係数と高定着性を両立させるために、エーテル組成物におけるCF3基の割合をコントロールすること、そして該コントロールを容易にするために、CF3基は、Zの末端にのみ存在させる、またはY3に存在したとしても、相対的に自由度が低い4級炭素原子に結合したCF3基として存在させることとした。
すなわち、本発明者らは、低摩擦係数と高定着性の相反する性質と、PFPEの構造との関係を検討した結果、2級炭素原子(CF2)または3級炭素原子(CF)に結合したCF3基は、分子内での自由度が高いため、摩擦係数の低下(低粘度化)に寄与する基である一方、定着性を阻害する基であることを見出した。そこで、本発明者らは、低摩擦係数と高定着性を両立させるために、エーテル組成物におけるCF3基の割合をコントロールすること、そして該コントロールを容易にするために、CF3基は、Zの末端にのみ存在させる、またはY3に存在したとしても、相対的に自由度が低い4級炭素原子に結合したCF3基として存在させることとした。
Y3は、炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入された基であってもよい。エーテル性酸素原子が存在する場合、エーテル性酸素原子の数は、1〜3が好ましい。エーテル性酸素原子は、炭素−炭素原子間に存在することから、XまたはZに結合するY3の末端にはエーテル性酸素原子は存在しない。Y3がエーテル性酸素原子を含む場合、Y3中には−OCF2O−構造は存在しないのが好ましく、また、XおよびZと結合する末端部分に−OCF2−構造は存在しないのが好ましい。該構造が存在しない化合物においては、化学的安定性が顕著に向上する。
Y3としては、エーテル性酸素原子を含まない基が好ましく、基(Y3−1)、基(Y3−2)または基(Y3−3)がより好ましい。
Zは、基(Z)である。
CF3(CF2)sO(CF2CF2O)g− ・・・(Z)。
sは、0〜19の整数であり、0〜15の整数が好ましく、0〜5の整数がより好ましい。
gは、3〜200の整数であり、3〜100の整数が好ましく、3〜70の整数がより好ましく、5〜50の整数が特に好ましい。
基(Z)が同一の基であるとは、sの数が同一であり、gの数は同一であっても異なってもよい基をいう。基(Z)は同一の基からなるのが好ましい。
CF3(CF2)sO(CF2CF2O)g− ・・・(Z)。
sは、0〜19の整数であり、0〜15の整数が好ましく、0〜5の整数がより好ましい。
gは、3〜200の整数であり、3〜100の整数が好ましく、3〜70の整数がより好ましく、5〜50の整数が特に好ましい。
基(Z)が同一の基であるとは、sの数が同一であり、gの数は同一であっても異なってもよい基をいう。基(Z)は同一の基からなるのが好ましい。
基(Z)は、摩擦係数の低下に寄与する基であり、CF3基の分子的な自由度が高くなる点から、ある程度の鎖長を有することが好ましく、基(Z1)、基(Z2)または基(Z3)がより好ましい。
CF3O(CF2CF2O)g− ・・・(Z1)、
CF3(CF2)2O(CF2CF2O)g− ・・・(Z2)、
CF3(CF2)5O(CF2CF2O)g− ・・・(Z3)。
CF3O(CF2CF2O)g− ・・・(Z1)、
CF3(CF2)2O(CF2CF2O)g− ・・・(Z2)、
CF3(CF2)5O(CF2CF2O)g− ・・・(Z3)。
化合物(A1)〜(A3)は、それぞれ2種以上の化合物からなる組み合わせであってもよい。2種以上の化合物からなる場合、それぞれの化合物は、Y3が同一であり、基(X)のa、b、cまたはdが異なる化合物が好ましい。基(X)におけるaの平均は、0〜2の正数が好ましく、0が特に好ましい。基(X’)においては、cの平均は、1が好ましい。dの平均は、3〜100の正数が好ましい。基(Z)におけるgの平均は、3〜100の正数が好ましい。
化合物(A1)〜(A3)は、化学的安定性の点から、−OCF2O−構造を有さないことが好ましい。−OCF2O−構造を有さない化合物とは、通常の分析手法(19F−NMR等。)では該構造の存在が検出できない化合物を意味する。
化合物(A1)としては、化合物(A11)または化合物(A12)が好ましい。
{HOCH2CF2O(CF2CF2O)d−}3Y3 ・・・(A11)、
{HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d−}3Y3 ・・・(A12)。
{HOCH2CF2O(CF2CF2O)d−}3Y3 ・・・(A11)、
{HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d−}3Y3 ・・・(A12)。
化合物(A2)としては、化合物(A21)または化合物(A22)が好ましい。
{HOCH2CF2O(CF2CF2O)d−}2Y3−(OCF2CF2)gO(CF2)sCF3 ・・・(A21)、
{HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d−}2Y3−(OCF2CF2)gO(CF2)sCF3 ・・・(A22)。
{HOCH2CF2O(CF2CF2O)d−}2Y3−(OCF2CF2)gO(CF2)sCF3 ・・・(A21)、
{HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d−}2Y3−(OCF2CF2)gO(CF2)sCF3 ・・・(A22)。
化合物(A3)としては、化合物(A31)または化合物(A32)が好ましい。
HOCH2CF2O(CF2CF2O)d−Y3{−(OCF2CF2)gO(CF2)sCF3}2 ・・・(A31)、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d−Y3{−(OCF2CF2)gO(CF2)sCF3}2 ・・・(A32)。
HOCH2CF2O(CF2CF2O)d−Y3{−(OCF2CF2)gO(CF2)sCF3}2 ・・・(A31)、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d−Y3{−(OCF2CF2)gO(CF2)sCF3}2 ・・・(A32)。
Y3が基(Y3−1)である場合の化合物(A1)としては、化合物(A1−1)が好ましく、化合物(A2)としては、下式(A2−1a)で表される化合物、下式(A2−1b)で表される化合物、または、下式(A2−1a)で表される化合物と下式(A2−1b)で表される化合物の組み合わせが好ましく、化合物(A3)としては、下式(A3−1a)で表される化合物、下式(A3−1b)で表される化合物、または、下式(A3−1a)で表される化合物と下式(A3−1b)で表される化合物の組み合わせが好ましい。
本発明者らは、基(Z)の割合により摩擦係数と定着率が変化することを見いだし、基(Z)比率を特定の範囲にした。すなわち、本発明のエーテル組成物においては、基(Z)が有するCF3基の総モル数および基(X)が有するOH基の総モル数の合計モル数に対する、基(Z)が有するCF3基の総モル数(CF3/(OH+CF3)。以下、CF3比率という。)は0.001以上0.30以下である。CF3比率は0.01〜0.30が好ましい。CF3比率を特定の範囲とすることにより、本発明のエーテル組成物は、低摩擦係数と高定着性を両立できる。組成物中のCF3比率を大にしすぎた場合には摩擦係数の低減効果は期待できずブリードアウトの欠点が増加することになる。またCF3比率が低すぎた場合には摩擦係数が大になる。しかし、CF3比率が低くかつ2種以上の化合物を含む本発明の組成物は、他の接触物に対する付着性が低くなる効果を奏する。
CF3比率を求める方法としては、エーテル組成物中に含まれる化合物の構造を同定し、含有量を定量することにより求める方法、またはエーテル組成物のまま求める方法が挙げられる。
具体的には、NMR法を用いて求める場合において、エーテル組成物の19F−NMRを測定し、CF3基のピーク面積を求める。たとえば、−OCF3の19F−NMRのケミカルシフトは−54.0〜−56.0ppm付近に観測できる。
また、OH基末端の数の定量については、末端が−CF2CH2OH基である場合には、該基中のCF2のフッ素原子に由来する19F−NMRの−80〜−81.0ppm付近のピーク面積から求める。末端が、−CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH基である場合には、該基中のCF2のフッ素原子に由来する19F−NMRの−75.0〜−78.0ppm付近のピーク面積から求める。末端が−CF2CH2(OCH2CH2)gOH基である場合には、該基中のCF2のフッ素原子に由来する19F−NMRの−78.0〜−80.0ppm付近のピーク面積から求める。
またOH基末端の数の定量の別の方法として、水素原子とフッ素原子とを併有する化合物を内部標準物質として使用し、−OCF3の19F−NMRと1H−NMRの測定結果から求めることができる。内部標準物質としては、ビストリフルオロメチルベンゼン等が挙げられる。
たとえば、末端が−CF2CH2OH基である場合には、該基中のCH2に由来する1H−NMRの4.0〜4.1ppm付近のピーク面積から、−CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH基である場合または−CF2CH2O(CH2CH2O)g−H基である場合には、CF2に隣接するCH2に由来する3.8〜4.0ppm付近のピーク面積、または末端のCH2OHのCH2に由来する3.5ppm付近のピーク面積から求めることができる。またCH(OH)部分のCHに由来する3.7〜3.9ppm付近のピーク面積からも求めることができる。
−CH2CH(OH)CH2−と−CH2CH2O−を併有する化合物の場合には、OH基の数の定量に用いる1H−NMRのシグナルが重複することから、該基に結合するOH基を化学修飾により、CF3C(O)O−、またはCH3C(O)O−等の基に変換し、該基の1H−NMRまたは19F−NMRのケミカルシフトのピーク面積からOH基の数を求めることができる。
さらに1H−NMRの測定の際には、OH基に由来するピークは測定環境(pH等)によってピーク位置が変動し、特に同定上重要な3.5〜3.8ppm付近に重複する場合がある。したがって、ごく微量の重水素溶媒(たとえば、重水。)をサンプルに加えることで、OH基の水素を重水素化し、前述したピーク群に重複しない位置にOH基に由来するピークをシフトさせることが望ましい。
具体的には、NMR法を用いて求める場合において、エーテル組成物の19F−NMRを測定し、CF3基のピーク面積を求める。たとえば、−OCF3の19F−NMRのケミカルシフトは−54.0〜−56.0ppm付近に観測できる。
また、OH基末端の数の定量については、末端が−CF2CH2OH基である場合には、該基中のCF2のフッ素原子に由来する19F−NMRの−80〜−81.0ppm付近のピーク面積から求める。末端が、−CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH基である場合には、該基中のCF2のフッ素原子に由来する19F−NMRの−75.0〜−78.0ppm付近のピーク面積から求める。末端が−CF2CH2(OCH2CH2)gOH基である場合には、該基中のCF2のフッ素原子に由来する19F−NMRの−78.0〜−80.0ppm付近のピーク面積から求める。
またOH基末端の数の定量の別の方法として、水素原子とフッ素原子とを併有する化合物を内部標準物質として使用し、−OCF3の19F−NMRと1H−NMRの測定結果から求めることができる。内部標準物質としては、ビストリフルオロメチルベンゼン等が挙げられる。
たとえば、末端が−CF2CH2OH基である場合には、該基中のCH2に由来する1H−NMRの4.0〜4.1ppm付近のピーク面積から、−CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH基である場合または−CF2CH2O(CH2CH2O)g−H基である場合には、CF2に隣接するCH2に由来する3.8〜4.0ppm付近のピーク面積、または末端のCH2OHのCH2に由来する3.5ppm付近のピーク面積から求めることができる。またCH(OH)部分のCHに由来する3.7〜3.9ppm付近のピーク面積からも求めることができる。
−CH2CH(OH)CH2−と−CH2CH2O−を併有する化合物の場合には、OH基の数の定量に用いる1H−NMRのシグナルが重複することから、該基に結合するOH基を化学修飾により、CF3C(O)O−、またはCH3C(O)O−等の基に変換し、該基の1H−NMRまたは19F−NMRのケミカルシフトのピーク面積からOH基の数を求めることができる。
さらに1H−NMRの測定の際には、OH基に由来するピークは測定環境(pH等)によってピーク位置が変動し、特に同定上重要な3.5〜3.8ppm付近に重複する場合がある。したがって、ごく微量の重水素溶媒(たとえば、重水。)をサンプルに加えることで、OH基の水素を重水素化し、前述したピーク群に重複しない位置にOH基に由来するピークをシフトさせることが望ましい。
本発明のエーテル組成物は、化合物(A4)を含まないのが好ましい。化合物(A4)を含まないとは、全く含まれていないか、含まれていたとしても、高速液体クロマトグラフィ(以下、HPLCと記す。)で定量する含有量が2.0質量%以下であることを意味する。
Y3(−Z)3 ・・・(A4)。
Y3(−Z)3 ・・・(A4)。
本発明のエーテル組成物が化合物(A4)を含まないことにより、ブリードアウトを抑制でき、基材に対する潤滑剤の定着性を高くできる。化合物(A4)は、後述する精製方法によりエーテル組成物から除去することが好ましい。
化合物(A1)〜(A3)の総量は、エーテル組成物に対して95質量%以上が好ましく、98質量%以上がより好ましい。
また、エーテル組成物が化合物(A1)と化合物(A2)からなる場合、化合物(A1)と化合物(A2)のエーテル組成物中における質量比(質量%)は、化合物(A1)が50〜95、化合物(A2)が5〜50、好ましくは、化合物(A1)が60〜80、化合物(A2)が20〜40である。
さらに、エーテル組成物が化合物(A1)〜化合物(A3)からなる場合、化合物(A1)、化合物(A2)および化合物(A3)のエーテル組成物中における質量比(質量%)は、化合物(A1)が50〜90、化合物(A2)が5〜50、化合物(A3)が1〜25、好ましくは、化合物(A1)が60〜80、化合物(A2)が10〜20、化合物(A3)が5〜10である。
また、エーテル組成物が化合物(A1)と化合物(A2)からなる場合、化合物(A1)と化合物(A2)のエーテル組成物中における質量比(質量%)は、化合物(A1)が50〜95、化合物(A2)が5〜50、好ましくは、化合物(A1)が60〜80、化合物(A2)が20〜40である。
さらに、エーテル組成物が化合物(A1)〜化合物(A3)からなる場合、化合物(A1)、化合物(A2)および化合物(A3)のエーテル組成物中における質量比(質量%)は、化合物(A1)が50〜90、化合物(A2)が5〜50、化合物(A3)が1〜25、好ましくは、化合物(A1)が60〜80、化合物(A2)が10〜20、化合物(A3)が5〜10である。
エーテル組成物の数平均分子量(以下、Mnと記す。)は、500〜1000000が好ましく、500〜100000がより好ましく、1000〜20000が特に好ましい。
エーテル組成物の分子量分布(以下、Mw/Mnと記す。)は、1.01〜1.5が好ましく、1.01〜1.25がより好ましい。ここで、Mwは質量平均分子量である。
MnおよびMw/Mnが該範囲にあれば、粘度が低く、蒸発成分が少なく、溶媒に溶解した際の均一性に優れる。
Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(以下、GPCと記す。)により測定される。Mw/Mnは、GPCにより測定されたMnおよびMwから求める。
エーテル組成物の分子量分布(以下、Mw/Mnと記す。)は、1.01〜1.5が好ましく、1.01〜1.25がより好ましい。ここで、Mwは質量平均分子量である。
MnおよびMw/Mnが該範囲にあれば、粘度が低く、蒸発成分が少なく、溶媒に溶解した際の均一性に優れる。
Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(以下、GPCと記す。)により測定される。Mw/Mnは、GPCにより測定されたMnおよびMwから求める。
本発明のエーテル組成物の製造方法としては、下記方法が挙げられる。
方法1:化合物(A1)〜化合物(A3)をそれぞれ製造して精製した後に、それぞれを配合して組成物を調整する方法。
方法2:化合物(A1)〜化合物(A3)のいずれか1種の化合物を製造する際に、該1種の化合物以外の化合物(A1)〜(A3)を副生成物として含む反応生成物を得て、該反応生成物を精製してCF3比率が特定の比率である組成物とする方法。
方法3:方法2において精製後の組成物の2種以上を配合して組成物とする方法。
方法1:化合物(A1)〜化合物(A3)をそれぞれ製造して精製した後に、それぞれを配合して組成物を調整する方法。
方法2:化合物(A1)〜化合物(A3)のいずれか1種の化合物を製造する際に、該1種の化合物以外の化合物(A1)〜(A3)を副生成物として含む反応生成物を得て、該反応生成物を精製してCF3比率が特定の比率である組成物とする方法。
方法3:方法2において精製後の組成物の2種以上を配合して組成物とする方法。
たとえば、方法1による場合、化合物(A1)は、特許文献1に記載の方法により製造できる。化合物(A2)および化合物(A3)は、化合物(A1)の原料を化合物(A2)および化合物(A3)に対応する原料に変更し、特許文献1に記載する方法にしたがって反応を行うことにより製造できる。
方法2による場合、方法1と同様に反応を行うことにより、または、方法1における反応条件を変更することにより副生成物を含む反応生成物が得られる。たとえば、化合物(A1)を、液相フッ素化反応を経る方法により製造する場合で、かつ液相フッ素化反応の条件が厳しい場合、分子の末端の切断反応が起こり、末端にCF3基を有する化合物(A2)〜(A4)が生成することがある。液相フッ素化反応において、液相に吹き込むガスに含まれるフッ素ガス濃度は、化合物(A4)の生成を抑制する点から、5.0〜50体積%が好ましく、10〜30体積%がより好ましい。
方法2による場合、方法1と同様に反応を行うことにより、または、方法1における反応条件を変更することにより副生成物を含む反応生成物が得られる。たとえば、化合物(A1)を、液相フッ素化反応を経る方法により製造する場合で、かつ液相フッ素化反応の条件が厳しい場合、分子の末端の切断反応が起こり、末端にCF3基を有する化合物(A2)〜(A4)が生成することがある。液相フッ素化反応において、液相に吹き込むガスに含まれるフッ素ガス濃度は、化合物(A4)の生成を抑制する点から、5.0〜50体積%が好ましく、10〜30体積%がより好ましい。
液相フッ素化反応の条件によっては、生成物に化合物(A4)が含まれることがある。化合物(A4)が含まれる場合、精製により除くことが好ましい。
精製方法としては、イオン吸着ポリマーによって金属不純物、陰イオン不純物等を除去する方法、超臨界抽出法、カラムクロマトグラフィ法が挙げられ、これらを組み合わせた方法が好ましい。
精製方法としては、イオン吸着ポリマーによって金属不純物、陰イオン不純物等を除去する方法、超臨界抽出法、カラムクロマトグラフィ法が挙げられ、これらを組み合わせた方法が好ましい。
本発明のエーテル組成物の使用においては、そのままを使用しても、他の化合物を添加して使用してもよく、他の化合物への添加剤として使用してもよい。
本発明のエーテル組成物は、これをそのまま使用、または、エーテル組成物と他の物質とを併用してもよい。たとえば、本発明のエーテル組成物を含む潤滑剤として使用する場合には、エーテル組成物をそのまま使用してもよい。
また、エーテル組成物には、化合物(A1)〜(A3)以外のPFPE(以下、他のPFPE‐XXという)を添加して使用してもよい。他のPFPE‐XXを本発明のエーテル組成物に添加する場合の量は、本発明の特性を充分に発揮させために、エーテル組成物の全量(本発明にかかるエーテル組成物および上記他のPFPE‐XX)に対して、10質量%以下とするのが好ましく、5質量%以下とするのがより好ましい。
また、他のPFPE‐XXに、本発明のエーテル組成物を添加して使用してもよい。他のPFPE‐XXの含有量は、エーテル組成物の全量に対して、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。他のPFPE‐XXに本発明のエーテル組成物を添加することにより、他のPFPE‐XXの粘度調整および定着性を改善できる。
本発明のエーテル組成物は、これをそのまま使用、または、エーテル組成物と他の物質とを併用してもよい。たとえば、本発明のエーテル組成物を含む潤滑剤として使用する場合には、エーテル組成物をそのまま使用してもよい。
また、エーテル組成物には、化合物(A1)〜(A3)以外のPFPE(以下、他のPFPE‐XXという)を添加して使用してもよい。他のPFPE‐XXを本発明のエーテル組成物に添加する場合の量は、本発明の特性を充分に発揮させために、エーテル組成物の全量(本発明にかかるエーテル組成物および上記他のPFPE‐XX)に対して、10質量%以下とするのが好ましく、5質量%以下とするのがより好ましい。
また、他のPFPE‐XXに、本発明のエーテル組成物を添加して使用してもよい。他のPFPE‐XXの含有量は、エーテル組成物の全量に対して、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。他のPFPE‐XXに本発明のエーテル組成物を添加することにより、他のPFPE‐XXの粘度調整および定着性を改善できる。
本発明のエーテル組成物と併用する他のPFPE‐XXの好ましい例としては、末端に水酸基を有する他のPFPE‐XX、末端に紫外線吸収基を有する他のPFPE‐XX等が好ましく、つぎの例が挙げられる。
<末端にOH基を有する他のPFPE‐XXの例>
FOMBLIN Z−DiOL、FOMBLIN Z−TetraOL、DEMNUM SA等。
<末端に紫外線吸収基を有する他のPFPE‐XXの例>
FOMBLIN Z−DIAC、FOMBLIN Z−DEAL、FOMBLIN AM2001、FOMBLIN Z−DISOC、DEMNUM SH、MorescoA20H等。
<末端にOH基を有する他のPFPE‐XXの例>
FOMBLIN Z−DiOL、FOMBLIN Z−TetraOL、DEMNUM SA等。
<末端に紫外線吸収基を有する他のPFPE‐XXの例>
FOMBLIN Z−DIAC、FOMBLIN Z−DEAL、FOMBLIN AM2001、FOMBLIN Z−DISOC、DEMNUM SH、MorescoA20H等。
他のPFPE‐XXの好ましい別の例としては、基(X)の1〜4個と基(Z)の0〜3個とを有し、かつ基(X)と基(Z)の総数が4個であるエーテル化合物(A4)が挙げられる。
エーテル化合物(A4)は、化合物(A41)、化合物(A42)、化合物(A43)および化合物(A44)からなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。
(X−)4Y4 ・・・(A41)、
(X−)3Y4−Z ・・・(A42)、
(X−)2Y4(−Z)2 ・・・(A43)、
X−Y4(−Z)3 ・・・(A44)。
ただし、Xは、基(X)であり、Y4は、ペルフルオロアルカン−テトライル基、または該基の炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入された基であり、かつ基(Z)の構造を有さない基であり、Zは、基(Z)である。
エーテル化合物(A4)は、化合物(A41)、化合物(A42)、化合物(A43)および化合物(A44)からなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。
(X−)4Y4 ・・・(A41)、
(X−)3Y4−Z ・・・(A42)、
(X−)2Y4(−Z)2 ・・・(A43)、
X−Y4(−Z)3 ・・・(A44)。
ただし、Xは、基(X)であり、Y4は、ペルフルオロアルカン−テトライル基、または該基の炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入された基であり、かつ基(Z)の構造を有さない基であり、Zは、基(Z)である。
基(X)としては、基(X1)、基(X2)、基(X3)または基(X4)が好ましく、化合物(A41)〜(A44)の製造のしやすさおよび安定性の点から、基(X1)または基(X2)がより好ましい。
Y4は、CF3基を有さない基であることが好ましい。
Y4としては、基(Y4−1)〜基(Y4−4)のいずれかがより好ましく、基(Y4−1)が合成のしやすさ、化合物の化学的安定性、および結晶性の低さの点から好ましい。
Y4は、CF3基を有さない基であることが好ましい。
Y4としては、基(Y4−1)〜基(Y4−4)のいずれかがより好ましく、基(Y4−1)が合成のしやすさ、化合物の化学的安定性、および結晶性の低さの点から好ましい。
本発明のエーテル組成物と他のPFPE‐XXを併用する場合には、本発明のエーテル組成物の性能を発揮させるために、全組成物中のCF3比率は0.001以上0.30以下になるように調整するのが好ましい。また他のPFPE‐XXとしては、末端基がCF3基のみであるPFPEを含まないものが好ましい。ただし、全組成物中のOH基の総モル数には全末端OH基が含まれ、CF3基の総モル数には4級炭素原子に結合するCF3基以外の全てのCF3基が含まれる。これら総モル数は、前記のNMR法により求めることができる。
さらに、他のPFPE‐XXとしては、数平均分子量が1000〜10000であるものを用いるのが好ましい。
さらに、他のPFPE‐XXとしては、数平均分子量が1000〜10000であるものを用いるのが好ましい。
本発明のエーテル組成物の使用においては、該エーテル組成物を溶媒に溶解または分散させた溶媒組成物として用いることが好ましい。
溶媒としては、ペルフルオロアミン類(ペルフルオロトリプロピルアミン、ペルフルオロトリブチルアミン等。)、ペルフルオロアルカン類(バートレルXF(デュポン社製)等。)またはヒドロフルオロエーテル類(AE−3000(旭硝子社製)等。)が好ましく、オゾン破壊係数が低い点から、ヒドロフルオロエーテル類がより好ましい。
溶媒としては、ペルフルオロアミン類(ペルフルオロトリプロピルアミン、ペルフルオロトリブチルアミン等。)、ペルフルオロアルカン類(バートレルXF(デュポン社製)等。)またはヒドロフルオロエーテル類(AE−3000(旭硝子社製)等。)が好ましく、オゾン破壊係数が低い点から、ヒドロフルオロエーテル類がより好ましい。
溶媒組成物は、溶液、懸濁液または乳化液のいずれであってもよく、溶液が好ましい。
溶媒組成物中の本発明のエーテル組成物の濃度は、0.001〜50質量%が好ましく、0.01〜20質量%がより好ましい。
溶媒組成物中の本発明のエーテル組成物の濃度は、0.001〜50質量%が好ましく、0.01〜20質量%がより好ましい。
溶媒組成物には、本発明のエーテル組成物および溶媒以外の成分(以下、他の成分と記す。)が含まれているか、含まれていない。
溶媒組成物を潤滑剤として用いる場合の他の成分としては、ラジカルスカベンジャー(たとえば、X1p(Dow Chemicals社製)等。)等が挙げられる。
溶媒組成物を表面改質剤として用いる場合の他の成分としては、カップリング剤(シラン系、エポキシ系、チタン系、アルミニウム系等。)等が挙げられる。カップリング剤は、基材と塗膜との接着性を向上させる。
溶媒組成物を潤滑剤として用いる場合の他の成分としては、ラジカルスカベンジャー(たとえば、X1p(Dow Chemicals社製)等。)等が挙げられる。
溶媒組成物を表面改質剤として用いる場合の他の成分としては、カップリング剤(シラン系、エポキシ系、チタン系、アルミニウム系等。)等が挙げられる。カップリング剤は、基材と塗膜との接着性を向上させる。
溶媒組成物は、所望の性能を達成できないおそれがあることから、金属イオン類、陰イオン類、水分、低分子極性化合物等を含まないことが好ましい。
金属イオン類(Na、K、Ca、Al等。)は、陰イオンと結合してルイス酸触媒を生成し、PFPEの分解反応を促進する場合がある。陰イオン類(F、Cl、NO2、NO3、PO4、SO4、C2O4等。)および水分は、基材の表面を腐食させる場合がある。よって、溶媒組成物の含水率は、2000ppm以下が好ましい。低分子極性化合物(アルコール類;樹脂から溶出する可塑剤等。)は、基材と塗膜との接着性を低減させる場合がある。
金属イオン類(Na、K、Ca、Al等。)は、陰イオンと結合してルイス酸触媒を生成し、PFPEの分解反応を促進する場合がある。陰イオン類(F、Cl、NO2、NO3、PO4、SO4、C2O4等。)および水分は、基材の表面を腐食させる場合がある。よって、溶媒組成物の含水率は、2000ppm以下が好ましい。低分子極性化合物(アルコール類;樹脂から溶出する可塑剤等。)は、基材と塗膜との接着性を低減させる場合がある。
本発明のエーテル組成物を、磁気ディスク用の潤滑剤として用いる場合には、公知の潤滑剤の使用方法を適用できる。たとえば、磁気ディスク用の基板表面への塗布方法としては、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法(浸漬法)、スピンコート法、水上キャスト法、ダイコート法、ラングミュア・プロジェット法、真空蒸着法等が挙げられ、ディップコート法、スピンコート法または真空蒸着法が好ましい。
基板としては、NiPメッキされた基板(アルミニウム、ガラス等。)上に、下地層、記録層、カーボン保護膜を順に有するものが挙げられる。
カーボン保護膜の厚さは、5.0nm以下が好ましく、カーボン保護膜の平均表面粗さ(Ra)は、2.0nm以下が好ましい。
基板としては、NiPメッキされた基板(アルミニウム、ガラス等。)上に、下地層、記録層、カーボン保護膜を順に有するものが挙げられる。
カーボン保護膜の厚さは、5.0nm以下が好ましく、カーボン保護膜の平均表面粗さ(Ra)は、2.0nm以下が好ましい。
潤滑剤を塗布して潤滑剤層を形成させた磁気ディスクにおいては、吸着処理を行い、潤滑剤をカーボン保護膜の表面に強固に吸着させるのが好ましい。
吸着処理としては、加熱処理、赤外線照射処理、紫外線照射処理、プラズマ処理等が挙げられ、加熱処理または紫外線照射処理が好ましく、加熱処理がより好ましい。さらに、吸着処理後の磁気ディスクを、付着物の除去、余剰の潤滑剤の除去を目的に、フッ素系溶媒にて洗浄してもよい。
吸着処理後の潤滑剤塗膜の表面は、高い撥水性を有することから、たとえ高温、高湿度下に置いたとしても、水分の磁気ディスク内部への侵入が防止され、長期間にわたり高い潤滑性を維持できる。
吸着処理としては、加熱処理、赤外線照射処理、紫外線照射処理、プラズマ処理等が挙げられ、加熱処理または紫外線照射処理が好ましく、加熱処理がより好ましい。さらに、吸着処理後の磁気ディスクを、付着物の除去、余剰の潤滑剤の除去を目的に、フッ素系溶媒にて洗浄してもよい。
吸着処理後の潤滑剤塗膜の表面は、高い撥水性を有することから、たとえ高温、高湿度下に置いたとしても、水分の磁気ディスク内部への侵入が防止され、長期間にわたり高い潤滑性を維持できる。
本発明のエーテル組成物においては、吸着処理後の定着率は、60%以上となりうる。該定着率は、65%以上がより好ましく、70%以上が特に好ましい。
また、本発明のエーテル組成物で処理した磁気ディスクの表面における水の接触角(室温)は、80°以上になりうる。該接触角は、85°以上が特に好ましい。
また、本発明のエーテル組成物で処理した磁気ディスクの表面における水の接触角(室温)は、80°以上になりうる。該接触角は、85°以上が特に好ましい。
本発明のエーテル組成物から形成される塗膜の厚さは、記録密度の向上の点、耐久性の点から、5.0nm以下が好ましく、3.0nm以下がより好ましく、2.0nm以下が特に好ましい。
本発明のエーテル組成物は、磁気ディスク用基板以外の表面にも適用可能である。たとえば、ポリマー基材の表面に塗布してポリマー基材の屈折率を制御する表面改質剤、ポリマー基材の耐薬品性を表面改質剤改善する表面改質剤、電線被覆材、撥インク剤(たとえば、塗装用撥インク剤、印刷機器(インクジェット等。)用撥インク剤等。)、半導体素子用接着剤(たとえば、リードオンチップテープ用接着剤等。)、半導体用保護コート(たとえば、防湿コート剤、半田用這い上がり防止剤等。)、光学分野に用いる薄膜(たとえば、ペリクル膜等。)への添加剤、ディスプレイ用反射防止膜の潤滑剤、レジスト用反射防止膜等としても有用である。
本発明のエーテル組成物から得られた塗膜は、透明であり、屈折率が低く、また、耐熱性もしくは耐薬品性に優れる。また、塗膜は、高い潤滑性を保持し、かつ自己修復性を有する。
また、本発明のエーテル組成物は、界面活性剤としても有用である。たとえば、塗料の表面張力を低下させる添加剤、塗料のレベリング剤、研磨液のレベリング剤等として用いることができる。塗料に添加する場合、本発明のエーテル組成物の添加量は、塗料に対して0.01〜5質量%が好ましい。
また、本発明のエーテル組成物は、界面活性剤としても有用である。たとえば、塗料の表面張力を低下させる添加剤、塗料のレベリング剤、研磨液のレベリング剤等として用いることができる。塗料に添加する場合、本発明のエーテル組成物の添加量は、塗料に対して0.01〜5質量%が好ましい。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されない。実施例において、
テトラメチルシランをTMS、
CCl2FCClF2をR−113、
ジクロロペンタフルオロプロパンをR−225、
CClF2CClFCF2OCF2CClF2をCFE−419、
ヘキサフルオロイソプロピルアルコールをHFIP、
イソプロピルアルコールをIPAと略記する。
テトラメチルシランをTMS、
CCl2FCClF2をR−113、
ジクロロペンタフルオロプロパンをR−225、
CClF2CClFCF2OCF2CClF2をCFE−419、
ヘキサフルオロイソプロピルアルコールをHFIP、
イソプロピルアルコールをIPAと略記する。
(NMR分析)
1H−NMR(300.4MHz)の基準物質としては、TMSを用いた。
19F−NMR(282.7MHz)の基準物質としては、CFCl3を用いた。
溶媒としては、特に記載しない限り、R−113を用いた。
1H−NMR(300.4MHz)の基準物質としては、TMSを用いた。
19F−NMR(282.7MHz)の基準物質としては、CFCl3を用いた。
溶媒としては、特に記載しない限り、R−113を用いた。
(HPLC分析)
組成物に含まれる化合物の組成比を、HPLC装置(島津製作所社製、Prominence)を用い、下記の条件にて測定した。具体的には、分析1サイクルにて、移動相中のHFIPの濃度を0%から100%に徐々に増加させ、組成物に含まれる化合物を、OH基の数の少ない化合物から順に分離し、質量比を分析した。
分析カラム:順相系シリカゲルカラム(ワイエムシー社製、SIL−gel)、
移動相:R−225(旭硝子社製、アサヒクリンAK−225G)およびHFIP、
移動相流速:1.0mL/分、
カラム温度:37℃、
検出器:蒸発光散乱検出器。
組成物に含まれる化合物の組成比を、HPLC装置(島津製作所社製、Prominence)を用い、下記の条件にて測定した。具体的には、分析1サイクルにて、移動相中のHFIPの濃度を0%から100%に徐々に増加させ、組成物に含まれる化合物を、OH基の数の少ない化合物から順に分離し、質量比を分析した。
分析カラム:順相系シリカゲルカラム(ワイエムシー社製、SIL−gel)、
移動相:R−225(旭硝子社製、アサヒクリンAK−225G)およびHFIP、
移動相流速:1.0mL/分、
カラム温度:37℃、
検出器:蒸発光散乱検出器。
(GPC分析)
特開2001−208736号公報に記載の方法にしたがって、下記の条件にてGPCによりMnおよびMwを測定し、Mw/Mnを求めた。
移動相:R−225(旭硝子社製、アサヒクリンAK−225SECグレード1)とHFIPとの混合溶媒(R−255/HFIP=99/1体積比)、
分析カラム:PLgel MIXED−Eカラム(ポリマーラボラトリーズ社製)を2本直列に連結したもの、
分子量測定用標準試料:Mw/Mnが1.1未満であり、分子量が2000〜10000のペルフルオロポリエーテルの4種およびMw/Mnが1.1以上であり、分子量が1300のペルフルオロポリエーテルの1種、
移動相流速:1.0mL/分、
カラム温度:37℃、
検出器:蒸発光散乱検出器。
特開2001−208736号公報に記載の方法にしたがって、下記の条件にてGPCによりMnおよびMwを測定し、Mw/Mnを求めた。
移動相:R−225(旭硝子社製、アサヒクリンAK−225SECグレード1)とHFIPとの混合溶媒(R−255/HFIP=99/1体積比)、
分析カラム:PLgel MIXED−Eカラム(ポリマーラボラトリーズ社製)を2本直列に連結したもの、
分子量測定用標準試料:Mw/Mnが1.1未満であり、分子量が2000〜10000のペルフルオロポリエーテルの4種およびMw/Mnが1.1以上であり、分子量が1300のペルフルオロポリエーテルの1種、
移動相流速:1.0mL/分、
カラム温度:37℃、
検出器:蒸発光散乱検出器。
(接触角)
潤滑剤塗膜の表面における接触角は、接触角計(Face社製、CA−X)を用いて測定した。潤滑剤塗膜の表面に、約2μLの水滴またはヘキサデカンを5滴置き、接触角を測定し、5つの値の平均値を求めた。
潤滑剤塗膜の表面における接触角は、接触角計(Face社製、CA−X)を用いて測定した。潤滑剤塗膜の表面に、約2μLの水滴またはヘキサデカンを5滴置き、接触角を測定し、5つの値の平均値を求めた。
(摩擦係数)
潤滑剤塗膜の表面の摩擦係数は、摩擦測定器(Heidon社製、Tribogear)を用いて測定した。接触子としてはφ10mmのSUS球を用い、荷重2g、回転数25rpmにて測定した。
潤滑剤塗膜の表面の摩擦係数は、摩擦測定器(Heidon社製、Tribogear)を用いて測定した。接触子としてはφ10mmのSUS球を用い、荷重2g、回転数25rpmにて測定した。
(付着性試験)
摩擦係数測定試験後の接触子表面を光学顕微鏡で観察した。接触部4箇所を確認し、潤滑剤付着の有無を確認し、つぎの基準で評価した。○は、付着が認められない;△は、1〜3箇所に付着がある;×は、4箇所に付着がある。
摩擦係数測定試験後の接触子表面を光学顕微鏡で観察した。接触部4箇所を確認し、潤滑剤付着の有無を確認し、つぎの基準で評価した。○は、付着が認められない;△は、1〜3箇所に付着がある;×は、4箇所に付着がある。
(金属イオン分析)
各画分の1.0gについて、灰化−誘導結合プラズマ質量分析法により金属イオンの含有量を測定した。
各画分の1.0gについて、灰化−誘導結合プラズマ質量分析法により金属イオンの含有量を測定した。
(陰イオン分析)
各画分の1.0gおよび超純水の30gを、あらかじめ希水酸化ナトリウム水溶液で洗浄したポリテトラフルオロエチレン製のボトルに投入し、24時間攪拌して調製した試料について、水抽出−イオンクロマトグラフ法により陰イオンの含有量を測定した。
各画分の1.0gおよび超純水の30gを、あらかじめ希水酸化ナトリウム水溶液で洗浄したポリテトラフルオロエチレン製のボトルに投入し、24時間攪拌して調製した試料について、水抽出−イオンクロマトグラフ法により陰イオンの含有量を測定した。
(含水率)
各画分の含水率を、カールフィッシャー電量滴定法にて測定した。
各画分の含水率を、カールフィッシャー電量滴定法にて測定した。
〔例1〕
特許文献1の実施例の例11に記載の方法と同様に、ポリオキシエチレングリセロールエーテル(日本油脂社製、ユニオックスG1200)に、FCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3Fを反応させ、室温で液体の化合物(B−1)を得た。NMR分析の結果、化合物(B−1)の(k+r+p)の平均値は20.5であり、Rfは−CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3であり、Mnは2600であり、Mw/Mnは1.15であった。
特許文献1の実施例の例11に記載の方法と同様に、ポリオキシエチレングリセロールエーテル(日本油脂社製、ユニオックスG1200)に、FCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3Fを反応させ、室温で液体の化合物(B−1)を得た。NMR分析の結果、化合物(B−1)の(k+r+p)の平均値は20.5であり、Rfは−CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3であり、Mnは2600であり、Mw/Mnは1.15であった。
1H−NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):3.4〜3.8,4.5。
19F−NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):−76.0〜−81.0,−81.0〜−82.0,−82.0〜−82.5,−82.5〜−85.0,−128.0〜−129.2,−131.1,−144.7。
19F−NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):−76.0〜−81.0,−81.0〜−82.0,−82.0〜−82.5,−82.5〜−85.0,−128.0〜−129.2,−131.1,−144.7。
〔例2〕
特許文献1の実施例の例2−1に記載の方法において、R−113をCFE−419に変更し、化合物(D3−1)を化合物(B−1)に変更した以外は同様に液相フッ素化反応を行い、組成物(c−1)を得た。組成物(c−1)は化合物(C−1)を主成分とし、化合物(B−1)の水素原子の99.9モル%以上がフッ素原子に置換された組成物であった。
特許文献1の実施例の例2−1に記載の方法において、R−113をCFE−419に変更し、化合物(D3−1)を化合物(B−1)に変更した以外は同様に液相フッ素化反応を行い、組成物(c−1)を得た。組成物(c−1)は化合物(C−1)を主成分とし、化合物(B−1)の水素原子の99.9モル%以上がフッ素原子に置換された組成物であった。
〔例3〕
例2において、液相に吹き込むガスに含まれるフッ素ガス濃度を20体積%から、10体積%に変更した以外は同様に液相フッ素化反応を行い、組成物(c−2)を得た。
例2において、液相に吹き込むガスに含まれるフッ素ガス濃度を20体積%から、10体積%に変更した以外は同様に液相フッ素化反応を行い、組成物(c−2)を得た。
〔例4〕
例2において、液相に吹き込むガスに含まれるフッ素ガス濃度を20体積%から、50体積%に変更した以外は同様に液相フッ素化反応を行い、組成物(c−3)を得た。
例2において、液相に吹き込むガスに含まれるフッ素ガス濃度を20体積%から、50体積%に変更した以外は同様に液相フッ素化反応を行い、組成物(c−3)を得た。
1H−NMR δ(ppm):5.9〜6.4。
19F−NMR δ(ppm):−55.8,−77.5〜−86.0,−88.2〜−92.0,−120.0〜−139.0,−142.0〜−146.0。
19F−NMR δ(ppm):−55.8,−77.5〜−86.0,−88.2〜−92.0,−120.0〜−139.0,−142.0〜−146.0。
〔例5〕
特許文献1の実施例の例3に記載の方法において、化合物(D4−1)を組成物(c−1)、組成物(c−2)または組成物(c−3)に変更した以外は同様にして、それぞれ化合物(D−1)を主成分とする組成物(d−1)、組成物(d−2)および組成物(d−3)を得た。
特許文献1の実施例の例3に記載の方法において、化合物(D4−1)を組成物(c−1)、組成物(c−2)または組成物(c−3)に変更した以外は同様にして、それぞれ化合物(D−1)を主成分とする組成物(d−1)、組成物(d−2)および組成物(d−3)を得た。
〔例6〕
特許文献1の実施例の例4−1に記載の方法において、化合物(D5−1)を組成物(d−1)、組成物(d−2)または組成物(d−3)に変更した以外は同様にして、それぞれ化合物(E−1)を主成分とする組成物(e−1)、組成物(e−2)および組成物(e−3)を得た。
特許文献1の実施例の例4−1に記載の方法において、化合物(D5−1)を組成物(d−1)、組成物(d−2)または組成物(d−3)に変更した以外は同様にして、それぞれ化合物(E−1)を主成分とする組成物(e−1)、組成物(e−2)および組成物(e−3)を得た。
〔例7〕
特許文献1の実施例の例5に記載の方法において、化合物(D7−1)を組成物(e−1)、組成物(e−2)または組成物(e−3)に変更した以外は同様にして、それぞれ化合物(A11−1)を主成分とする組成物(a−1)、組成物(a−2)および組成物(a−3)を得た。
NMR分析およびHPLC分析から、得られた各組成物には、分子の末端のOH基の数が2つである化合物(A21−1a)および化合物(A21−1b)(以下、化合物(A21−1a)および化合物(A21−1b)をまとめて化合物(A21−1)と記す。)、および分子の末端のOH基の数が1つである化合物(A31−1a)および化合物(A31−1b)(以下、化合物(A31−1a)および化合物(A31−1b)をまとめて化合物(A31−1)と記す。)が含まれていた。
特許文献1の実施例の例5に記載の方法において、化合物(D7−1)を組成物(e−1)、組成物(e−2)または組成物(e−3)に変更した以外は同様にして、それぞれ化合物(A11−1)を主成分とする組成物(a−1)、組成物(a−2)および組成物(a−3)を得た。
NMR分析およびHPLC分析から、得られた各組成物には、分子の末端のOH基の数が2つである化合物(A21−1a)および化合物(A21−1b)(以下、化合物(A21−1a)および化合物(A21−1b)をまとめて化合物(A21−1)と記す。)、および分子の末端のOH基の数が1つである化合物(A31−1a)および化合物(A31−1b)(以下、化合物(A31−1a)および化合物(A31−1b)をまとめて化合物(A31−1)と記す。)が含まれていた。
組成物(a−1)、組成物(a−2)および組成物(a−3)のNMRスペクトルのパターン:
1H−NMR δ(ppm):3.94。
19F−NMR δ(ppm):−54.0,−80.1,−88.2〜−90.5,−135.0〜−139.0。
1H−NMR δ(ppm):3.94。
19F−NMR δ(ppm):−54.0,−80.1,−88.2〜−90.5,−135.0〜−139.0。
NMR分析、HPLC分析およびGPC分析の結果を表1に示す。
なお、分子の末端のOH基と、分子の末端のCF3基の比は、CF3基のフッ素原子に由来する−54.0ppm付近のピーク面積と、CF2CH2OH基のCF2基のフッ素原子に由来する−80.1ppm付近のピーク面積との比を求めることにより算出した。
なお、分子の末端のOH基と、分子の末端のCF3基の比は、CF3基のフッ素原子に由来する−54.0ppm付近のピーク面積と、CF2CH2OH基のCF2基のフッ素原子に由来する−80.1ppm付近のピーク面積との比を求めることにより算出した。
〔例8〕
組成物(a−3)を下記のカラムクロマトグラフィ法により精製した。
粒状シリカゲル(エスアイテック社製、MS−Gel D75−120A)をR−225で希釈したものを、直径150mm、長さ500mmのカラムに充填し、高さ100mmのシリカゲル充填相を形成した。
組成物(a−3)の150gをシリカゲル充填相に投入した後、抽出溶媒(R−225とIPAとの混合溶媒)を用い、抽出溶媒中のIPAの濃度を徐々に高めながら分画操作を行い、画分(p1−1)〜(p1−5)を得た。抽出溶媒の量、抽出溶媒中のIPA濃度および画分の量を表2に示す。
組成物(a−3)を下記のカラムクロマトグラフィ法により精製した。
粒状シリカゲル(エスアイテック社製、MS−Gel D75−120A)をR−225で希釈したものを、直径150mm、長さ500mmのカラムに充填し、高さ100mmのシリカゲル充填相を形成した。
組成物(a−3)の150gをシリカゲル充填相に投入した後、抽出溶媒(R−225とIPAとの混合溶媒)を用い、抽出溶媒中のIPAの濃度を徐々に高めながら分画操作を行い、画分(p1−1)〜(p1−5)を得た。抽出溶媒の量、抽出溶媒中のIPA濃度および画分の量を表2に示す。
各画分について、HPLC分析およびGPC分析を行った。結果を表3に示す。
カラムクロマトグラフィ法による抽出では、末端の水酸基数の影響を受け、極性の低い画分に化合物(A21−1)および化合物(A31−1)の割合が多く、極性の高いIPAの画分に化合物(A11−1)の割合が多くなった。
〔例9〕
画分(p1−3)を下記の超臨界抽出法により精製した。
入口および出口を有する肉厚のステンレス容器(内径φ33mm×深さ45mm)、超臨界二酸化炭素流体送液ポンプ(日本分光社製、SCF−201)、自動圧力調整弁(日本分光社製、880−81)、通常のカラムクロマトグラフィに用いるカラムオーブンを備えた装置を用意した。
画分(p1−3)の30gを容器内に注入し、超臨界二酸化炭素を液化二酸化炭素換算流量2.5cc/分で流した。容器内の温度を60℃に固定し、容器内の圧力を時間経過で変化させて、各圧力段階で分画し、画分(p2−1)〜(p2−7)を得た。容器内の圧力、該圧力の保持時間および画分の量を表4に示す。
画分(p1−3)を下記の超臨界抽出法により精製した。
入口および出口を有する肉厚のステンレス容器(内径φ33mm×深さ45mm)、超臨界二酸化炭素流体送液ポンプ(日本分光社製、SCF−201)、自動圧力調整弁(日本分光社製、880−81)、通常のカラムクロマトグラフィに用いるカラムオーブンを備えた装置を用意した。
画分(p1−3)の30gを容器内に注入し、超臨界二酸化炭素を液化二酸化炭素換算流量2.5cc/分で流した。容器内の温度を60℃に固定し、容器内の圧力を時間経過で変化させて、各圧力段階で分画し、画分(p2−1)〜(p2−7)を得た。容器内の圧力、該圧力の保持時間および画分の量を表4に示す。
各画分について、HPLC分析、NMR分析およびGPC分析を行った。結果を表5に示す。超臨界抽出法による抽出では、分子量の影響を受け、分子量の少ないものから順に抽出された。
各画分について、R−225、バートレルXF(デュポン社製)およびAE−3000(旭硝子社製)に対する溶解性を調べた。画分の濃度が1質量%になるように画分と溶媒とをそれぞれ混合し、目視にて溶解性を確認した。結果、各画分は、すべて溶媒に溶解した。
〔例10〜12(実施例)〕
カーボンをターゲットとして用い、Ar雰囲気中で高周波マグネトロンスパッタにより、磁気ディスク用ガラスブランクス(旭硝子社製、2.5”ブランクス)にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)を蒸着させてカーボン保護膜を製膜し、模擬ディスクを作製した。Arのガス圧は、0.003Torrであり、スパッタ中の投入電力密度は、ターゲット面積あたり3W/cm2であった。カーボン保護膜の厚さは、30nmとした。カーボン保護膜の表面の水接触角は、40゜であった。
カーボンをターゲットとして用い、Ar雰囲気中で高周波マグネトロンスパッタにより、磁気ディスク用ガラスブランクス(旭硝子社製、2.5”ブランクス)にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)を蒸着させてカーボン保護膜を製膜し、模擬ディスクを作製した。Arのガス圧は、0.003Torrであり、スパッタ中の投入電力密度は、ターゲット面積あたり3W/cm2であった。カーボン保護膜の厚さは、30nmとした。カーボン保護膜の表面の水接触角は、40゜であった。
画分(p2−2)、画分(p2−3)、および画分(p2−5)を、それぞれバートレルXFで希釈して、画分の濃度が0.01質量%の溶媒組成物を調製した。
該溶媒組成物に模擬ディスクを30秒間浸漬し、6mm/秒の一定速度で引き上げた。溶媒組成物が塗布された模擬ディスクを恒温炉にて100℃で1時間熱処理し、潤滑剤塗膜を形成した。潤滑剤塗膜が形成されたディスクをバートレルXFに30秒浸漬して洗浄した。洗浄前後において潤滑剤塗膜の厚さをエリプソメータにて測定し、定着率を求めた。また、潤滑剤塗膜の表面の接触角、摩擦係数を測定した。また、摩擦係数測定試験後の接触子表面を光学顕微鏡で観察し、潤滑剤付着の有無を確認した。結果を表6に示す。
該溶媒組成物に模擬ディスクを30秒間浸漬し、6mm/秒の一定速度で引き上げた。溶媒組成物が塗布された模擬ディスクを恒温炉にて100℃で1時間熱処理し、潤滑剤塗膜を形成した。潤滑剤塗膜が形成されたディスクをバートレルXFに30秒浸漬して洗浄した。洗浄前後において潤滑剤塗膜の厚さをエリプソメータにて測定し、定着率を求めた。また、潤滑剤塗膜の表面の接触角、摩擦係数を測定した。また、摩擦係数測定試験後の接触子表面を光学顕微鏡で観察し、潤滑剤付着の有無を確認した。結果を表6に示す。
〔例13(参考例)〕
画分(p2−2)を化合物(F)(ソルベイ社製、FOMBLIN Z−TetraOL、Mn:3000、Mw/Mn=1.23)に変更した以外は、例10と同様にして模擬ディスクの表面に潤滑剤塗膜を形成し、例10と同様にして評価した。結果を表6に示す。該化合物のCF3比率は0である。
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2O)i(CF2CF2O)ii−CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH ・・・(F)。
ただし、i/ii=1.0である。
画分(p2−2)を化合物(F)(ソルベイ社製、FOMBLIN Z−TetraOL、Mn:3000、Mw/Mn=1.23)に変更した以外は、例10と同様にして模擬ディスクの表面に潤滑剤塗膜を形成し、例10と同様にして評価した。結果を表6に示す。該化合物のCF3比率は0である。
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2O)i(CF2CF2O)ii−CF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH ・・・(F)。
ただし、i/ii=1.0である。
〔例14、および例15〕
画分(p2−2)を画分(p2−6)または画分(p2−7)に変更した以外は、例10と同様にして模擬ディスクの表面に潤滑剤塗膜を形成し、例10と同様にして評価した。結果を表6に示す。
画分(p2−2)を画分(p2−6)または画分(p2−7)に変更した以外は、例10と同様にして模擬ディスクの表面に潤滑剤塗膜を形成し、例10と同様にして評価した。結果を表6に示す。
例10〜12の結果から、分子末端に3つの末端基を有する特定の構造を有するPFPEにおいては、OH/CF3比を、2を超えて100以下とする組成物を用いることにより、定着率および接触角が大であり、かつ、摩擦係数が小である表面が提供される。
〔例16〕
画分(p2−2)、画分(p2−3)、画分(p2−5)について、金属イオン分析、陰イオン分析および含水率測定を行った。結果を表7に示す。
画分(p2−2)、画分(p2−3)、画分(p2−5)について、金属イオン分析、陰イオン分析および含水率測定を行った。結果を表7に示す。
本発明のエーテル組成物は、定着性が高く、塗膜としたときの表面の摩擦係数が低く、磁気記録媒体の表面に適用する潤滑剤等として有用である。
なお、2007年12月19日に出願された日本特許出願2007−327619号、及び2008年7月30日に出願された日本特許出願2008−196370号、の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
なお、2007年12月19日に出願された日本特許出願2007−327619号、及び2008年7月30日に出願された日本特許出願2008−196370号、の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (8)
- 下式(A1)で表される化合物、下式(A2)で表される化合物および下式(A3)で表される化合物からなる群より選ばれる2種以上の化合物を含有するエーテル組成物であり、
該エーテル組成物における、下式(Z)で表される基が有するCF3基の総モル数および下式(X)で表される基が有するOH基の総モル数の合計モル数に対する、下式(Z)で表される基が有するCF3基の総モル数(CF3/(OH+CF3))が、0.001以上0.30以下であることを特徴とするエーテル組成物。
(X−)3Y3 ・・・(A1)、
(X−)2Y3−Z ・・・(A2)、
X−Y3(−Z)2 ・・・(A3)。
ただし、Xは、下式(X)で表される基であり、
Y3は、ペルフルオロアルカン−トリイル基または該基の炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入された基であり、Y3がCF3基を有する場合の該CF3基は4級炭素に結合しており、
Zは、下式(Z)で表わされる基である。
HO−(CH2CH2O)a・(CH2CH(OH)CH2O)b−Q− ・・・(X)、
CF3(CF2)sO(CF2CF2O)g− ・・・(Z)。
ただし、上記式(X)および式(Z)において、aは、0〜100の整数であり、bは、0または1であり、sは、0〜19の整数であり、gは、3〜200の整数であり、Qは、ポリフルオロ化されたポリメチレン基、炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基、Y3と結合する末端炭素原子にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基、または、炭素原子−炭素原子間およびY3と結合する末端炭素原子にエーテル性酸素原子が結合したポリフルオロ化されたポリメチレン基である。 - Xが、下式(X1)で表される基、下式(X2)で表される基、下式(X3)で表される基、および下式(X4)で表される基からなる群より選ばれる基である、請求項1に記載のエーテル組成物。
HOCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X1)、
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X2)、
HOCH2CH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X3)、
HOCH2CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)d− ・・・(X4)。
ただし、dは、1〜200の整数である。 - 式(A1)で表される化合物、式(A2)で表される化合物および式(A3)で表される化合物が、−OCF2O−構造を有さない、請求項1〜4のいずれかに記載のエーテル組成物。
- 式(A1)で表される化合物、式(A2)で表される化合物および式(A3)で表される化合物の総量が、エーテル組成物に対して95質量%以上である、請求項1〜5のいずれかに記載のエーテル組成物。
- エーテル組成物の数平均分子量が、500〜1000000であり、かつエーテル組成物の分子量分布(質量平均分子量/数平均分子量)が、1.01〜1.5である、請求項1〜6のいずれかに記載のエーテル組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のエーテル組成物を含む潤滑剤。
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