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JP7806966B2 - 含フッ素エーテル化合物、磁気記録媒体用潤滑剤および磁気記録媒体 - Google Patents
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JP7806966B2 - 含フッ素エーテル化合物、磁気記録媒体用潤滑剤および磁気記録媒体 - Google Patents

含フッ素エーテル化合物、磁気記録媒体用潤滑剤および磁気記録媒体

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JP7806966B2 JP2025505257A JP2025505257A JP7806966B2 JP 7806966 B2 JP7806966 B2 JP 7806966B2 JP 2025505257 A JP2025505257 A JP 2025505257A JP 2025505257 A JP2025505257 A JP 2025505257A JP 7806966 B2 JP7806966 B2 JP 7806966B2
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Description

本発明は、含フッ素エーテル化合物、磁気記録媒体用潤滑剤および磁気記録媒体に関する。
本願は、2023年3月7日に、日本に出願された特願2023-034983号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
磁気記録再生装置の記録密度を向上させるために、高記録密度に適した磁気記録媒体の開発が進められている。
従来、磁気記録媒体として、基板上に記録層を形成し、記録層上にカーボン等の保護層を形成したものがある。保護層は、記録層に記録された情報を保護するとともに、磁気ヘッドの摺動性を高める。しかし、記録層上に保護層を設けただけでは、磁気記録媒体の耐久性は十分に得られない。このため、一般に、保護層の表面に潤滑剤を塗布して潤滑層を形成している。
磁気記録媒体の潤滑層を形成する際に用いられる潤滑剤としては、例えば、-CF-を含む繰り返し構造を有するフッ素系のポリマーの末端に、水酸基、アミノ基などの極性基を有する化合物を含有するものが提案されている。
例えば、潤滑剤として、複数のヒドロキシ基を有し、ヒドロキシ基間の最短距離が3原子以上離れている末端部分の置換基をもつパーフルオロポリエーテル化合物が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、芳香族基と水酸基を有するフルオロポリエーテル化合物を含有する潤滑剤が知られている(例えば、特許文献2参照)。また、特許文献2には、末端にフェニレン基を介してアミド基が結合した式(1)で表される化合物が記載されている。
また、特許文献3には、潤滑剤として、複数のパーフルオロポリエーテル基、少なくとも1つの水酸基を有する末端基、少なくとも1つの水酸基を有する炭化水素基からなる連結基を有するフルオロポリエーテル化合物を用いることが開示されている。
また、特許文献4には、パーフルオロポリエーテル鎖の両末端に、極性基を有する2価の連結基が連結され、その少なくとも一方に、炭素原子数1~8の鎖状有機基の1以上の水素がアミド結合を有する基で置換された末端基が結合している含フッ素エーテル化合物が開示されている。
日本国特許第4632144号公報(B) 日本国特開2013-163667号公報(A) 日本国特許第6763980号公報(B) 国際公開第2019/039265号(A)
磁気記録再生装置においては、より一層、磁気ヘッドの浮上量を小さくすることが要求されている。このため、磁気記録媒体における潤滑層の厚みを、より薄くすることが求められている。
しかし、一般的に潤滑層の厚みを薄くすると、磁気記録媒体の化学物質耐性および耐摩耗性が低下する傾向がある。また、潤滑層の厚みを薄くすると、磁気記録媒体の耐腐食性が不十分となる場合があった。このことから、優れた化学物質耐性および耐摩耗性を有し、磁気記録媒体の腐食抑制効果の高い潤滑層が要求されている。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、優れた化学物質耐性および耐摩耗性を有し、磁気記録媒体の腐食抑制効果の高い潤滑層を形成でき、磁気記録媒体用潤滑剤の材料として好適に用いることができる含フッ素エーテル化合物を提供することを目的とする。
また、本発明は、本発明の含フッ素エーテル化合物を含み、化学物質耐性および耐摩耗性が良好で、かつ優れた耐腐食性を有する潤滑層を形成できる磁気記録媒体用潤滑剤を提供することを課題とする。
また、本発明は、本発明の含フッ素エーテル化合物を含む潤滑層を有する、化学物質耐性および耐摩耗性が良好で、優れた耐腐食性を有する磁気記録媒体を提供することを目的とする。
本発明は以下の事項に関する。
[1] 下記式(1)で表されることを特徴とする、含フッ素エーテル化合物。
-O-R-CH-R-CH-R-O-R (1)
(式(1)中、Rは、パーフルオロポリエーテル鎖である。RおよびRは、極性基を1つ以上有する2価の連結基であり、同じであっても異なっていても良い。RおよびRは、下記式(2)で表される末端基、下記式(3)で表される末端基または水素原子であり、RおよびRは、同じであっても良いし、それぞれ異なっていても良い。RおよびRのうち少なくとも一方は、下記式(2)または(3)で表される末端基である。)

(式(2)中、Xは、炭素原子数1~30のアルキレン基である。YおよびZはそれぞれ独立に、極性基またはエーテル酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~30の脂肪族基である。YとZは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
(式(3)中、Xは、炭素原子数1~30のアルキレン基である。AおよびBはそれぞれ独立に、極性基またはエーテル酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~30の脂肪族基である。AとBは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
[2] 前記式(1)中のRおよびRがそれぞれ独立に、前記式(2)または(3)で表される末端基である、[1]に記載の含フッ素エーテル化合物。
[3] 前記式(1)中のRおよびRが同じである、[2]に記載の含フッ素エーテル化合物。
[4] 前記式(1)中のRおよびRが異なる、[2]に記載の含フッ素エーテル化合物。
[5] 前記式(1)中のRおよびRの一方が前記式(2)または(3)で表される末端基であり、他方が水素原子である、[1]に記載の含フッ素エーテル化合物。
[6] 前記式(1)中の-R-O-および-R-O-がそれぞれ独立に、下記式(4)で表される、[1]~[5]のいずれかに記載の含フッ素エーテル化合物。
(式(4)中、lは1~3の整数を表す。l個のmはそれぞれ独立に、1~6の整数を表す。l個のnはそれぞれ独立に、1~6の整数を表す。1つの繰り返し単位において、mおよびnの少なくとも一方は1である。Eは、単結合、-CHCHO-(最も左側の炭素原子が、繰り返し単位中の酸素原子と結合する)、-CHCHCHO-(最も左側の炭素原子が、繰り返し単位中の酸素原子と結合する)、または-CHCHCHCHO-(最も左側の炭素原子が、繰り返し単位中の酸素原子と結合する)を表す。式(4)中、最も左側の酸素原子は、Rと結合しているメチレン基に結合し、Eは、RまたはRと結合する。)
[7] 前記式(1)中の-R-O-および-R-O-がそれぞれ独立に、下記式(5-1)または(5-2)で表される、[1]~[6]のいずれかに記載の含フッ素エーテル化合物。
(式(5-1)中、pは0~3の整数を表し、qは0~2の整数を表し、rは1~3の整数を表す。式(5-1)中、最も左側の酸素原子は、Rと結合しているメチレン基に結合し、最も右側の酸素原子は、RまたはRと結合する。)
(式(5-2)中、sは0~2の整数を表し、tは0~3の整数を表す。式(5-2)中、最も左側の酸素原子は、Rと結合しているメチレン基に結合し、最も右側の酸素原子は、RまたはRと結合する。)
[8] 前記式(1)におけるRが、下記式(6)で表されるパーフルオロポリエーテル鎖である、[1]~[7]のいずれかに記載の含フッ素エーテル化合物。
-(CFw1-O-(CFO)w2-(CFCFO)w3-(CFCFCFO)w4-(CFCFCFCFO)w5-(CFw6- (6)
(式(6)中、w2、w3、w4、w5は平均重合度を示し、それぞれ独立に0~20を表す。ただし、w2、w3、w4、w5の全てが同時に0になることはない。w1、w6は、CFの数を表す平均値であり、それぞれ独立に1~3を表す。式(6)における繰り返し単位である(CFO)、(CFCFO)、(CFCFCFO)、(CFCFCFCFO)の配列順序には、特に制限はない。)
[9] 前記式(1)におけるRが、下記式(7-1)~(7-4)で表されるパーフルオロポリエーテル鎖から選ばれるいずれか1種である、[1]~[8]のいずれかに記載の含フッ素エーテル化合物。
-CF-(OCFCF-(OCF-OCF- (7-1)
(式(7-1)中、hおよびiは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
-CFCF-(OCFCFCF-OCFCF- (7-2)
(式(7-2)中、jは平均重合度を示し、1~15を表す。)
-CFCFCF-(OCFCFCFCF-OCFCFCF- (7-3)
(式(7-3)中、kは平均重合度を示し、1~10を表す。)
-(CFw7-O-(CFCFCFO)w8-(CFCFO)w9-(CFw10- (7-4)
(式(7-4)中、w8、w9は平均重合度を示し、それぞれ独立に1~20を表す。w7、w10は、CFの数を表す平均値であり、それぞれ独立に1~2を表す。)
[10] 数平均分子量が500~10000の範囲内である、[1]~[9]のいずれかに記載の含フッ素エーテル化合物。
[11] [1]~[10]のいずれかに記載の含フッ素エーテル化合物を含むことを特徴とする磁気記録媒体用潤滑剤。
[12] 基板上に、少なくとも磁性層と、保護層と、潤滑層とが順次設けられた磁気記録媒体であって、
前記潤滑層が、[1]~[10]のいずれかに記載の含フッ素エーテル化合物を含むことを特徴とする磁気記録媒体。
[13] 前記潤滑層の平均膜厚が、0.5nm~2.0nmである、[12]に記載の磁気記録媒体。
本発明の含フッ素エーテル化合物は、上記式(1)で表される化合物であるので、磁気記録媒体用潤滑剤の材料として好適である。
本発明の磁気記録媒体用潤滑剤は、本発明の含フッ素エーテル化合物を含むため、化学物質耐性および耐摩耗性が良好で、磁気記録媒体の腐食抑制効果の高い潤滑層を形成できる。
本発明の磁気記録媒体は、本発明の含フッ素エーテル化合物を含む潤滑層を有する。このため、本発明の磁気記録媒体は、化学物質耐性および耐摩耗性が良好で、優れた耐腐食性を有し、信頼性および耐久性に優れる。また、本発明の磁気記録媒体の有する潤滑層は、化学物質耐性および耐摩耗性が良好であって、磁気記録媒体の腐食抑制効果の高いものであるため、厚みを薄くできる。
本発明の磁気記録媒体の一実施形態を示した概略断面図である。
本発明者らは、上記課題を解決するために、以下に示すように、鋭意研究を重ねた。
従来、保護層の表面に塗布される磁気記録媒体用潤滑剤(以下、「潤滑剤」と略記する場合がある。)の材料として、鎖状構造の末端に水酸基などの極性基を有する含フッ素エーテル化合物が、好ましく用いられている。含フッ素エーテル化合物中の極性基は、保護層上の活性点と結合して、潤滑層の保護層に対する密着性を向上させる。このことから、潤滑剤の材料として、鎖状構造の末端だけでなく、鎖状構造中にも極性基を有する含フッ素エーテル化合物が、特に好ましく用いられている。
しかしながら、従来の潤滑剤を用いて保護層上に厚みの薄い潤滑層を形成した場合、以下に示すように、化学物質耐性および耐摩耗性が良好で、かつ磁気記録媒体の腐食抑制効果の高い潤滑層を実現することは困難であった。
すなわち、潤滑剤の保護層に対する密着性が不足していると、保護層上に塗布された潤滑剤の状態が嵩高いものとなる。このため、保護層に対する潤滑層の被覆状態が不均一になりやすい。潤滑層の被覆状態が不均一であると、潤滑層の化学物質耐性および耐腐食性が不十分となる。したがって、潤滑剤の保護層に対する密着性が不十分である場合、膜厚を厚くして、保護層に対する潤滑層の被覆状態を均一にしないと、十分な化学物質耐性および耐腐食性が得られない。
また、潤滑剤の保護層に対する密着性が弱いと、保護層上の活性点との結合に関与していない含フッ素エーテル化合物中の極性基が生じ、汚染物質を生成させる環境物質および磁気記録媒体の腐食の原因となる水を潤滑層に誘引する。その結果、潤滑層の化学物質耐性および磁気記録媒体の耐腐食性が悪化する。
保護層に対する潤滑剤の密着性を向上させる方法としては、潤滑剤の材料として、鎖状構造の両方の最末端の炭素原子と、それ以外の鎖状構造中の炭素原子とに、それぞれ極性基が結合している、複数の極性基を有する含フッ素エーテル化合物を用いることが考えられる。
しかし、このような含フッ素エーテル化合物を用いて形成した潤滑層では、保護層との密着性が強すぎることにより流動性が不十分となって潤滑性が損なわれ、耐摩耗性が不足する場合があった。
また、このような含フッ素エーテル化合物を用いて形成した潤滑層では、潤滑剤の親水性が高すぎることにより水の侵入が容易になり、磁気記録媒体の腐食が観測されることがあった。
そこで、本発明者らは、含フッ素エーテル化合物に含まれる極性基と、保護層上の活性点との結合に着目した。そして、保護層に対する被覆状態が均一で、保護層上の活性点との結合に関与しない極性基が生じにくく、適度に良好な密着性を有することにより、化学物質耐性および耐摩耗性が良好で、磁気記録媒体の腐食抑制効果の高い潤滑層を形成できる含フッ素エーテル化合物を実現すべく、鋭意検討を重ねた。
その結果、パーフルオロポリエーテル鎖の両側にそれぞれ、メチレン基(-CH-)と、極性基を1つ以上有する2価の連結基と、酸素原子と、アミド結合を構成する窒素原子に特定の脂肪族基が結合し水素原子が結合していないN,N-置換アミド(以下、単に「N,N-置換アミド」と呼ぶ場合がある。)を有する末端基、または水素原子とが、この順に結合され、少なくとも一方の末端に、前記N,N-置換アミドを有する末端基が配置されている含フッ素エーテル化合物とすればよいことを見出した。
このような含フッ素エーテル化合物では、以下に示す<1>によって、保護層上の活性点との結合に関与しない極性基が生じにくく、適度に良好な密着性を有する潤滑層を形成でき、<2>によって、保護層に対する被覆状態が均一な潤滑層を形成でき、さらに<3>によって、良好な脂溶性を有する潤滑層を形成できることから、化学物質耐性および耐摩耗性が良好で、磁気記録媒体の腐食抑制効果の高い潤滑層が得られるものと推定される。
<1>上記の含フッ素エーテル化合物では、少なくとも一方の末端に、特定のN,N-置換アミドを有する末端基が結合されている。この末端基の有するN,N-置換アミドのアミド結合を構成しているカルボニル炭素原子または窒素原子に隣接する炭素原子の有する結合は、自由回転が難しい。このため、少なくとも一方の末端に配置された末端基の有するN,N-置換アミドと、この末端基に隣接する2価の連結基の有する極性基とは、相互作用しにくい。
さらに、上記の含フッ素エーテル化合物において、少なくとも一方の末端に配置されている末端基の有するN,N-置換アミドは、アミド結合を構成する窒素原子に特定の脂肪族基が結合し水素原子が結合していない構造である。このため、上記の含フッ素エーテル化合物は、例えば、アミド結合を構成している窒素原子に1つまたは2つの水素原子が結合している場合と比較して、少なくとも一方の末端に配置された末端基の有するN,N-置換アミドと、この末端基に隣接する2価の連結基の有する極性基との相互作用が、より困難なものである。
また、上記の含フッ素エーテル化合物における、少なくとも一方の末端に配置された末端基の有するN,N-置換アミド、およびこの末端基に隣接する2価の連結基の有する極性基は、互いの保護層との相互作用を阻害する能力が極めて小さいものである。よって、上記の含フッ素エーテル化合物では、少なくとも一方の末端に配置された末端基の有するN,N-置換アミド、およびこの末端基に隣接する2価の連結基の有する極性基は、それぞれ保護層上の活性点との結合に関与しやすいものとされている。
しかも、少なくとも一方の末端に配置された末端基の有するN,N-置換アミドは、保護層と適度な相互作用を示すものであり、N,N-置換アミドを有する末端基に隣接する2価の連結基の有する極性基は、それぞれ独立して保護層との良好な相互作用を示す。その結果、少なくとも一方の末端に配置された末端基の有するN,N-置換アミド、およびそれに隣接する2価の連結基の有する極性基は、それぞれ独立して保護層上に多数存在する官能基(活性点)と結合できる。したがって、保護層上の活性点と結合しない極性基が生じにくく、保護層上の活性点との結合に関与しない極性基の数が抑制される。よって、上記の含フッ素エーテル化合物は、保護層に対して適度に良好な密着性を有する潤滑層を形成でき、化合物中の保護層上の活性点との結合に関与しない極性基が、汚染物質を生成させる環境物質および磁気記録媒体の腐食の原因となる水を潤滑層に誘引することが抑制される。
<2>上記の含フッ素エーテル化合物では、少なくとも一方の末端に配置された末端基の有するN,N-置換アミドが、アミド結合を構成している窒素原子に特定の脂肪族基が結合し水素原子が結合していない構造である。このため、上記の含フッ素エーテル化合物は、例えば、アミド結合を構成している窒素原子に1つまたは2つの水素原子が結合している場合と比較して凝集しにくい。上記の含フッ素エーテル化合物に含まれる2価の連結基の有する極性基と、N,N-置換アミドとが(両末端にN,N-置換アミドを有する末端基が配置されている場合には、2価の連結基の有する極性基とN,N-置換アミド、およびN,N-置換アミド同士が)相互作用しにくいためである。
しかも、少なくとも一方の末端に配置された末端基の有するN,N-置換アミドは、2価の連結基の有する極性基の保護層への密着を阻害しにくい。また、両末端にN,N-置換アミドを有する末端基が配置されている場合には、N,N-置換アミド同士が、互いに保護層への密着を阻害しにくい。
これらのことから、上記の含フッ素エーテル化合物は、保護層上に濡れ広がりやすく、均一な被膜状態を有する潤滑層を形成できる。
<3>上記の含フッ素エーテル化合物に含まれるN,N-置換アミドを有する末端基においては、アミド結合を構成する窒素原子に特定の脂肪族基が結合し水素原子が結合していない。このため、上記の含フッ素エーテル化合物は、例えば、N,N-置換アミドを有する末端基に代えて、水素原子が配置されている(言い換えると、両末端が水素原子である)場合、およびアミド結合を構成している窒素原子に1つまたは2つの水素原子が結合している場合と比較して、良好な脂溶性を有する。したがって、上記の含フッ素エーテル化合物は、磁気記録媒体の腐食の原因となる水の侵入を許容してしまうことを効果的に抑制でき、磁気記録媒体の腐食抑制効果の高い潤滑層を形成できる。
さらに、本発明者らは、上記の含フッ素エーテル化合物を含む潤滑剤を用いて、磁気記録媒体の保護層上に潤滑層を形成することにより、化学物質耐性および耐摩耗性が良好で、かつ優れた耐腐食性の得られる潤滑層を形成できることを確認し、本発明を想到した。
以下、本発明の含フッ素エーテル化合物、磁気記録媒体用潤滑剤および磁気記録媒体について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態のみに限定されるものではない。本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、数、量、比率、組成、種類、位置、材料、構成等について、付加、省略、置換、変更が可能である。
[含フッ素エーテル化合物]
下記式(1)で表されることを特徴とする、含フッ素エーテル化合物。
-O-R-CH-R-CH-R-O-R (1)
(式(1)中、Rは、パーフルオロポリエーテル鎖である。RおよびRは、極性基を1つ以上有する2価の連結基であり、同じであっても異なっていても良い。RおよびRは、下記式(2)で表される末端基、下記式(3)で表される末端基または水素原子であり、RおよびRは、同じであっても良いし、それぞれ異なっていても良い。RおよびRのうち少なくとも一方は、下記式(2)または(3)で表される末端基である。)

(式(2)中、Xは、炭素原子数1~30のアルキレン基である。YおよびZはそれぞれ独立に、極性基またはエーテル酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~30の脂肪族基である。YとZは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
(式(3)中、Xは、炭素原子数1~30のアルキレン基である。AおよびBはそれぞれ独立に、極性基またはエーテル酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~30の脂肪族基である。AとBは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
(RおよびRで示される2価の連結基)
式(1)で表される含フッ素エーテル化合物において、RおよびRはそれぞれ、極性基を1つ以上有する2価の連結基である。RおよびRは、同じであっても良いし、それぞれ異なっても良い。
およびRに含まれる極性基としては、例えば、水酸基(-OH)、シアノ基(-CN)、アミノ基(-NH)、カルボキシ基(-COOH)、ホルミル基(-(C=O)H)、カルボニル基(-CO-)、スルホ基(-SOH)などが挙げられる。これらの中でも極性基としては、水酸基が好ましい。水酸基は、保護層、とりわけ炭素系の材料で形成された保護層との相互作用が大きい。したがって、RおよびRに含まれる極性基が水酸基であると、含フッ素エーテル化合物を含む潤滑層が、より一層保護層との密着性が高いものとなる。
およびRに含まれる極性基の数は、それぞれ1個~3個であることが好ましい。極性基の数が1個以上であるので、本実施形態の含フッ素エーテル化合物を含む潤滑剤を用いて、保護層上に潤滑層を形成した場合、潤滑層と保護層との間に好適な相互作用が発生する。RおよびRに含まれる極性基の数が3個以下であると、RおよびRに含まれる極性基の数が多いために含フッ素エーテル化合物の親水性が高まり、これを含む潤滑層が磁気記録媒体の腐食の原因となる水の侵入を許容してしまうことを抑制できる。
また、RおよびRに含まれる極性基の数は、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物中に含まれる極性基の数が4個~6個の範囲内になりやすいため、それぞれ1または2であることが好ましい。
およびRは、それぞれ炭素原子数3~15の連結基であることが好ましく、炭素原子数3~10の連結基であることがより好ましい。RおよびRが炭素原子数3以上の連結基であると、十分な疎水性を有する含フッ素エーテル化合物となりやすく、磁気記録媒体の腐食の原因となる水の侵入を効果的に抑制でき、腐食抑制効果の高い潤滑層を形成できる。また、RおよびRが炭素原子数15以下の連結基であると、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物の疎水性が高すぎて、潤滑層と保護層との相互作用が弱まり、潤滑層の保護層に対する密着性が低下することを抑制できる。
は、Rと、酸素原子を介して結合されている。したがって、Rが式(2)または(3)である場合、RとRはエーテル結合により結合する。Rが水素原子である場合、Rに結合している酸素原子とRが水酸基を形成する。Rは、Rに隣接するメチレン基と結合する側の末端が酸素原子であることが好ましい。
は、Rと、酸素原子を介して結合されている。したがって、Rが式(2)または(3)である場合、RとRはエーテル結合により結合する。Rが水素原子である場合、Rに結合している酸素原子とRが水酸基を形成する。Rは、Rに隣接するメチレン基と結合する側の末端が酸素原子であることが好ましい。
式(1)中の-R-O-および-R-O-はそれぞれ独立に、下記式(4)で表されることが好ましい。
(式(4)中、lは1~3の整数を表す。l個のmはそれぞれ独立に、1~6の整数を表す。l個のnはそれぞれ独立に、1~6の整数を表す。1つの繰り返し単位において、mおよびnの少なくとも一方は1である。Eは、単結合、-CHCHO-(最も左側の炭素原子が、繰り返し単位中の酸素原子と結合する)、-CHCHCHO-(最も左側の炭素原子が、繰り返し単位中の酸素原子と結合する)、または-CHCHCHCHO-(最も左側の炭素原子が、繰り返し単位中の酸素原子と結合する)を表す。式(4)中、最も左側の酸素原子は、Rと結合しているメチレン基に結合し、Eは、RまたはRと結合する。)
式(4)中のlは1~3の整数である。したがって、式(4)は、1個~3個の繰り返し単位(-(CH-CH(OH)-(CH-O-)を有する。式(4)中の各繰り返し単位は、保護層との相互作用が大きい二級水酸基を1つ有する。しかも、式(4)中の各繰り返し単位は、RまたはRと結合する側の末端に酸素原子を有している。また、式(4)中の、Rと結合しているメチレン基と結合する側の末端が、Rと結合しているメチレン基とエーテル結合により結合する。このため、式(4)は、適度な柔軟性を有する。これらのことから、式(4)中に含まれる1個~3個の二級水酸基は、それぞれ独立して保護層上に多数存在する活性点との結合に関与しやすく、保護層に対する密着性に優れる。
式(4)中のlが3以下であるので、式(4)中の水酸基が多すぎることによって、含フッ素エーテル化合物を含む潤滑層に、腐食の原因となる水が誘引されることを防止でき、磁気記録媒体の腐食抑制効果の高い潤滑層を形成できる。式(4)中のlは、腐食抑制効果のより良好な潤滑層が得られるため、1~2の整数であることが好ましく、1であることが最も好ましい。
式(4)中のlが2または3である場合、2個または3個の繰り返し単位(-(CH-CH(OH)-(CH-O-)中のmとnの組み合わせは、それぞれ異なっていてもよいし、一部または全部が同じであってもよい。
式(4)中のlが2または3である場合、式(4)中の2個または3個の水酸基は、それぞれ異なる炭素原子に結合されている。また、水酸基の結合している炭素原子同士は、水酸基の結合していない炭素原子を含む連結鎖を介して結合している。このことから、式(4)中の2個または3個の水酸基は、式(4)中の水酸基の結合していない炭素原子を含む連結鎖によって、いずれも保護層へ密着できる配向となることができる。よって、式(4)中の2個または3個の水酸基は、いずれも保護層上に多数存在する活性点との結合に関与しやすい。
また、式(4)中のlが2または3である場合、水酸基の結合している炭素原子間に配置された連結鎖に含まれる炭素原子は、近接する水酸基同士の分子内相互作用が、水酸基と保護層との相互作用に優先して生じることを防ぎ、式(4)中の水酸基と保護層との密着性を向上させる。
また、式(4)中のlが2または3である場合、水酸基の結合している炭素原子同士の間の連結鎖は、水酸基の結合していない少なくとも2つの炭素原子を含む3原子以上の原子からなる直鎖状の構造となる。このため、水酸基の結合している炭素原子同士の間の連結鎖が、エーテル結合を形成している酸素原子を含むものであっても、良好な疎水性を有する含フッ素エーテル化合物となる。また、上記連結鎖が3原子以上の原子からなる直鎖状の構造であるため、分子の運動性が適切であり、分子内凝集が起こりにくく、保護層との優れた密着性を有するものとなる。
式(4)中におけるl個のmはそれぞれ独立して1~6の整数を表し、l個のnはそれぞれ独立して1~6の整数を表す。式(4)中におけるl個のmおよびnが、それぞれ1以上であるので、十分な疎水性を有する含フッ素エーテル化合物となり、磁気記録媒体の腐食の原因となる水の侵入を効果的に抑制でき、腐食抑制効果の高い潤滑層を形成できる。
また、式(4)中の1つの繰り返し単位において、mおよびnの少なくとも一方は1である。これは、水酸基の結合している炭素原子と、エーテル酸素原子との間のアルキレン基の炭素原子数が多すぎることによって、式(4)中に含まれる水酸基の運動性が低下することがなく、保護層との相互作用が生じやすいものとなるためである。
式(4)中の1つの繰り返し単位において、mとnのうち1でない方が6以下であるので、水酸基の結合している炭素原子と、エーテル酸素原子との間の剛直なアルキレン鎖が長いことによって、式(4)の柔軟性が低下し、保護層との相互作用が弱まってこの部分が浮き上がることを防止できる。
式(4)中の1つの繰り返し単位において、mとnのうち1でない方の数は、4以下であることが好ましい。式(4)の疎水性が高すぎて、保護層との密着性に支障を来すことを防止できるためである。また、式(4)が嵩高くなりすぎて、含フッ素エーテル化合物中の水酸基の運動を妨げる影響が大きくなることを抑制できるためである。また、mとnのうち1でない方の数が4以下であると、式(4)の主鎖部分における剛直なアルキレン鎖が長すぎることによって、式(4)の柔軟性が低下し、保護層との相互作用が低下することを防止できるためである。これらのことから、mとnのうち1でない方の数が4以下であると、含フッ素エーテル化合物中の水酸基が、それぞれ独立して保護層上の活性点との結合に関与しやすいものとなる。
式(4)中の1つの繰り返し単位において、mとnのうち1でない方の数は、3以下であることが好ましく、2以下であることがより好ましく、mとnの両方が1であることが最も好ましい。
式(4)中の1つの繰り返し単位において、mとnのうち1でない方の数は、式(1)におけるR(R)の種類、および含フッ素エーテル化合物を含む潤滑剤に求められる性能などに応じて適宜選択できる。
例えば、式(4)中の最も分子末端側(RまたはRと結合する側)に配置された繰り返し単位のnが2以上であると、Eが単結合である場合に、式(4)中の水酸基と、式(1)におけるR(R)との間の距離がより適切となる場合がある。このため、Eが単結合である場合、式(4)中の最も分子末端側に配置された繰り返し単位のnは2~4であることが好ましい場合があり、2または3であることがより好ましい場合がある。
式(4)中のEは単結合、-CHCHO-、-CHCHCHO-、または-CHCHCHCHO-のいずれかであり、式(1)におけるR(R)の種類、および含フッ素エーテル化合物を含む潤滑剤に求められる性能などに応じて適宜選択できる。
Eが単結合である場合、式(4)において、最も分子末端側(RまたはRと結合する側)の繰り返し単位(-(CH-CH(OH)-(CH-O-)中の酸素原子が、直接RまたはRと結合する。
式(4)中のEが、-CHCHO-、-CHCHCHO-、または-CHCHCHCHO-のいずれかである場合、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物の疎水性が高いものとなり、より腐食抑制効果の高い潤滑層を形成できる。
また、式(4)中のEが、-CHCHO-、-CHCHCHO-、または-CHCHCHCHO-のいずれかである場合、式(4)中の水酸基と、式(1)におけるR(R)との間の距離がより適切となる場合がある。その結果、含フッ素エーテル化合物分子内の水酸基同士が相互作用することを抑制でき、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物内の水酸基が、それぞれ保護層へ密着しやすくなる場合がある。
式(4)中のEは、単結合、-CHCHO-、または-CHCHCHO-であることが好ましく、単結合または-CHCHO-であることが好ましい。式(1)で表される含フッ素エーテル化合物の疎水性が高すぎて、潤滑層と保護層との相互作用が弱まり、潤滑層の保護層に対する密着性が低下することを抑制できるためである。
式(4)中のl、式(4)中の最も分子末端側に配置された繰り返し単位のn、およびEは、式(1)におけるR(R)の種類に応じて決定することが好ましい。
具体的には、式(1)におけるR(R)が式(2)で表される末端基または式(3)で表される末端基であって、-R-O-(-R-O-)が式(4)である場合、式(4)中のlは1または2であることが好ましい。この場合、式(4)中の二級水酸基の数が1個または2個となる。このため、R(R)が式(2)で表される末端基または式(3)で表される末端基であっても、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物の疎水性が高すぎて、潤滑層と保護層との相互作用が弱まり、潤滑層の保護層に対する密着性が低下して、耐摩耗性が低下することを抑制できる。
また、式(1)におけるR(R)が水素原子であって、-R-O-(-R-O-)が式(4)である場合、式(4)中のlは1または2であることが好ましく、1であることが最も好ましい。式(4)の最も分子末端側に配置された酸素原子と、水素原子であるR(R)とが水酸基を形成している場合であっても、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物中の水酸基の数が多すぎることによって親水性が高くなり、腐食の原因となる水が潤滑層に誘引されることを防止でき、耐腐食性の良好な潤滑層が得られるためである。
また、式(1)におけるR(R)が式(2)で表される末端基または式(3)で表される末端基であって、-R-O-(-R-O-)が式(4)である場合、Eは、単結合、-CHCHO-、-CHCHCHO-、または-CHCHCHCHO-のいずれであってもよいし、l個のnはそれぞれ1~6の整数のいずれであってもよい。Eが単結合であって、式(4)中の最も分子末端側に配置された繰り返し単位のnが1であっても、式(4)中の最も分子末端側に配置された水酸基と、N,N-置換アミドとの間に、式(2)中のXまたは式(3)中のXで表されるアルキレン基が配置されるためである。
したがって、式(4)中の水酸基は、R(R)が式(2)または式(3)で表される末端基である場合のN,N-置換アミドと凝集しにくい。よって、式(4)中の水酸基は、R(R)が式(2)で表される末端基、式(3)で表される末端基のいずれであっても、保護層との相互作用が生じやすい。このことから、R(R)が式(2)または式(3)で表される末端基であって、-R-O-(-R-O-)が式(4)である場合、例えば、R(R)で示される2価の連結基中の水酸基が結合している炭素原子(-CH(OH)-中の炭素原子)と、R(R)とが、酸素原子のみを介して結合している場合と比較して、含フッ素エーテル化合物に含まれる-R-O-(-R-O-)の部分が浮き上がりにくく、保護層との密着性が良好な潤滑層を形成できるものとなる。
一方、式(1)におけるR(R)が水素原子であって、-R-O-(-R-O-)が式(4)である場合、Eが、-CHCHO-、-CHCHCHO-、または-CHCHCHCHO-のいずれかである、および/または式(4)中の最も分子末端側に配置された繰り返し単位のnが2~4であることが好ましい。式(4)中の最も分子末端側に配置された水酸基と、式(1)におけるR(R)との間に、炭素原子数2以上のアルキレン鎖が配置されるためである。
その結果、式(4)の最も分子末端側に配置された酸素原子と、水素原子であるR(R)とからなる水酸基が、式(4)中の最も分子末端側に配置された水酸基と凝集しにくいものとなる。また、式(4)中のEの有するアルキレン鎖、および/または式(4)中の最も分子末端側に配置された繰り返し単位の有するアルキレン鎖によって、疎水性が向上する。このため、式(4)の最も分子末端側に配置された酸素原子と、水素原子であるR(R)とが水酸基を形成していても、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物中の水酸基の数が多すぎることによって親水性が高くなり、腐食の原因となる水が潤滑層に誘引されることを防止でき、耐腐食性の良好な潤滑層が得られる。
式(1)中の-R-O-および-R-O-はそれぞれ独立に、下記式(5-1)または(5-2)で表されることがより好ましい。
(式(5-1)中、pは0~3の整数を表し、qは0~2の整数を表し、rは1~3の整数を表す。式(5-1)中、最も左側の酸素原子は、Rと結合しているメチレン基に結合し、最も右側の酸素原子は、RまたはRと結合する。)
(式(5-2)中、sは0~2の整数を表し、tは0~3の整数を表す。式(5-2)中、最も左側の酸素原子は、Rと結合しているメチレン基に結合し、最も右側の酸素原子は、RまたはRと結合する。)
式(5-1)は、式(4)中のlが1~3の整数であり、l個のmが1であり、式(4)中の最もR側に配置された繰り返し単位のnが1~4で、式(4)中の最も分子末端側に配置された繰り返し単位のnが1であり、Eが-CHCHO-、-CHCHCHO-、または-CHCHCHCHO-のいずれかであるものである。
式(5-2)は、式(4)中のlが1~3の整数であり、l個のmが1であり、式(4)中の最もR側に配置された繰り返し単位のnが1で、式(4)中の最も分子末端側に配置された繰り返し単位のnが1~4であり、Eが単結合であるものである。
式(5-1)中のq、および式(5-2)中のsは、0~2の整数を表し、式(4)中の繰り返し単位の数よりも1少ない数に対応する。
式(5-1)中のqが1または2である場合、および式(5-2)中のsが1または2である場合、式(5-1)または(5-2)中の2個または3個の水酸基は、式(4)中の2個または3個の水酸基と同様に、いずれも保護層上に多数存在する活性点との結合に関与しやすく、保護層との強い相互作用が得られ、分子内凝集が起こりにくく、保護層との密着性に優れるものとなる。
式(5-1)中のpは、0~3の整数を表し、式(4)中の最もR側に配置された繰り返し単位のnよりも1少ない数に対応する。pは0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
式(5-1)は、pとrの合計値が6以下であるので、式(5-1)の主鎖部分のアルキレン鎖が長すぎないものとなる。したがって、剛直なアルキレン鎖が長いことによって、式(5-1)で表される部分の柔軟性が低下し、保護層との相互作用が弱まって、式(5-1)で表される部分が浮き上がることを防止できる。rは1または2であることが好ましく、1であることがより好ましい。
式(5-2)中のtは、0~3の整数を表し、式(4)中の最も分子末端側に配置された繰り返し単位のnよりも1少ない数に対応する。tは1または2であることが好ましく、1であることがより好ましい。
(RおよびRで示される末端基)
式(1)で表される含フッ素エーテル化合物において、RおよびRは、下記式(2)で表される末端基、(3)で表される末端基、または水素原子である。

(式(2)中、Xは、炭素原子数1~30のアルキレン基である。YおよびZはそれぞれ独立に、極性基またはエーテル酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~30の脂肪族基である。YとZは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
(式(3)中、Xは、炭素原子数1~30のアルキレン基である。AおよびBはそれぞれ独立に、極性基またはエーテル酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~30の脂肪族基である。AとBは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
式(1)で表される含フッ素エーテル化合物において、RおよびRのうち少なくとも一方は、式(2)または(3)で表される末端基である。
およびRの両方が式(2)または(3)で表される末端基である場合、式(2)および(3)の有するN,N-置換アミドを含むことによる効果がより顕著な含フッ素エーテル化合物となり、耐摩耗性および耐腐食性のより良好な潤滑層が得られやすいものとなる。
式(1)で表される含フッ素エーテル化合物において、RとRの両方が式(2)または(3)で表される末端基である場合、RとRとは、同じであってもよいし、異なっていても良い。RとRが同じであると、含フッ素エーテル化合物を含む潤滑層の保護層に対する被覆状態がより均一となり、より良好な密着性を有する潤滑層を形成できるものとなる。
式(1)で表される含フッ素エーテル化合物において、RとRのうち一方(例えば、R)のみが、式(2)または(3)で表される末端基である場合、もう一方(例えば、R)は、水素原子である。この場合、RとRのうち式(2)または(3)で表される末端基ではない方に配置された水素原子は、RまたはRに結合している酸素原子と水酸基を形成する。したがって、この含フッ素エーテル化合物は、一方の末端に、保護層との相互作用の大きい水酸基が配置されているものとなり、保護層との密着性に優れる潤滑層を形成できるものとなる。
式(1)で表される含フッ素エーテル化合物において、式(2)および(3)の有するN,N-置換アミドのアミド結合を構成しているカルボニル炭素原子または窒素原子に隣接する炭素原子の有する結合は、自由回転が難しい。このため、式(2)および(3)の有するN,N-置換アミドと、これに隣接するRおよび/またはRで示される2価の連結基の有する極性基とは、相互作用しにくく、N,N-置換アミドは、Rおよび/またはRで示される2価の連結基の有する極性基の保護層への密着を阻害しにくい。よって、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物は、保護層上に濡れ広がりやすく、均一な被膜状態を有する潤滑層を形成できる。
しかも、式(2)および(3)の有するN,N-置換アミドは、保護層と適度な相互作用を示す。このため、式(2)および(3)の有するN,N-置換アミド、これに隣接するRおよび/またはRで示される2価の連結基の有する極性基、RとRのうち一方が水素原子である場合に一方の末端に形成される水酸基は、いずれも保護層上の活性点との結合に関与しやすいものとされている。このことにより、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物は、保護層との密着性が適度に良好な潤滑層を形成できる。
さらに、式(2)および(3)の有するN,N-置換アミドは、良好な脂溶性を有する。
これらのことから、式(2)および(3)で表される末端基は、これを含む含フッ素エーテル化合物において、化学物質耐性、耐摩耗性、耐腐食性の良好な潤滑層を形成する機能を有する。
式(2)で表される末端基は、Xの有する炭素原子に、N,N-置換アミドのアミド結合を構成する窒素原子が結合した基である。式(3)で表される末端基は、Xの有する炭素原子に、N,N-置換アミドのアミド結合を構成するカルボニル炭素原子が結合した基である。
式(2)で表される末端基中のXおよび式(3)で表される末端基中のXは、それぞれ炭素原子数1~30のアルキレン基である。X(X)は、直鎖状の構造を有するものであってもよいし、分岐鎖状の構造を有するものであってもよい。
(X)が炭素原子数1以上のアルキレン基であるので、式(2)および(3)の有するN,N-置換アミドと、これに隣接するRおよび/またはRで示される2価の連結基の有する極性基との相互作用を抑制できる。したがって、式(2)および(3)の有するN,N-置換アミドと、これに隣接するRおよび/またはRで示される2価の連結基の有する極性基は、それぞれ保護層上の活性点との結合に関与できる。
式(2)で表される末端基中のXは、炭素原子数2以上のアルキレン基であることが好ましい。式(2)で表されるN,N-置換アミドのアミド結合を構成する窒素原子と、この末端基に隣接するRおよび/またはRで示される2価の連結基の有する極性基とを離間させて、式(2)で表されるN,N-置換アミドと、この末端基に隣接するRおよび/またはRで示される2価の連結基の有する極性基との相互作用を抑制できるためである。
また、X(X)が炭素原子数30以下のアルキレン基であるので、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物中の式(2)(式(3))で表される末端基が、保護層との相互作用を阻害する立体障害となることがない。したがって、含フッ素エーテル化合物中の式(2)(式(3))の有するN,N-置換アミドは、保護層との良好な親和性が得られる。X(X)は、炭素原子数6以下の直鎖状のアルキレン基であることが好ましく、-CH-、-CHCH-、または-CHCHCH-であることがより好ましく、-CH-または-CHCH-であることがさらに好ましい。式(2)で表される末端基中のXは、-CHCH-であることが最も好ましい。また、式(3)で表される末端基中のXは、-CH-であることが最も好ましい。
式(2)で表される末端基中のYおよびZ、式(3)で表される末端基中のAおよびBは、それぞれ独立に、極性基またはエーテル酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~30の脂肪族基である。炭素原子数1~30の脂肪族基は、飽和脂肪族基であってもよく、不飽和脂肪族基であってもよい。
式(2)で表される末端基中のYとZは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。式(3)で表される末端基中のAとBは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。
式(2)で表される末端基中のYおよびZ、式(3)で表される末端基中のAおよびBが、極性基を有している場合の極性基としては、水酸基、シアノ基、アミノ基、カルボキシ基、ホルミル基、カルボニル基、スルホ基などが挙げられる。
式(2)中のN,N-置換アミドのアミド結合を構成する窒素原子には、極性基またはエーテル酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~30の1つの脂肪族基(式(2)中のY)が結合している。また、式(3)中のN,N-置換アミドのアミド結合を構成する窒素原子には、極性基またはエーテル酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~30の2つの脂肪族基(式(3)中のAおよびB)が結合している。
このため、例えば、式(2)中のYの代わりに水素原子が結合した構造、または式(3)中のAおよびBの少なくとも一方の代わりに水素原子が結合した構造と比較して、式(2)(式(3))で表される末端基は、親水性が低く抑えられ、良好な脂溶性を有している。このため、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物は、式(2)中のYの代わりに水素原子が結合した構造、または式(3)中のAおよびBの少なくとも一方の代わりに水素原子が結合した構造を含む含フッ素エーテル化合物と比較して、水の誘引および侵入を抑制でき、磁気記録媒体の腐食を効果的に抑えることができる潤滑層を形成できる。
また、式(2)中のアミド結合を構成する窒素原子に結合している脂肪族基(式(2)中のY)、および式(3)中のアミド結合を構成する窒素原子に結合している脂肪族基(式(3)中のAおよびB)は、水素原子と比較して嵩高い。このため、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物は、式(2)中のYの代わりに水素原子が結合した構造、または式(3)中のAおよびBの少なくとも一方の代わりに水素原子が結合した構造を含む含フッ素エーテル化合物と比較して、式(2)および(3)の有するN,N-置換アミドと、これに隣接するRおよび/またはRで示される2価の連結基の有する極性基とが相互作用しにくく、凝集しにくいものとなる。
式(2)中のYとZ、および式(3)中のAとBが、互いに環状構造を形成していない直鎖状脂肪族アミドである場合、式(2)(式(3))で表される末端基の流動性が高いものとなる。よって、修復力が高く、より優れた耐摩耗性を有する潤滑層を形成できる含フッ素エーテル化合物となる。
式(2)中のYおよびZ、式(3)中のAおよびBが、互いに環状構造を形成していない直鎖状脂肪族アミドである場合、式(2)(式(3))で表される末端基の流動性がより高いものとなるため、式(2)中のYとZ、および式(3)中のAとBは、それぞれ独立して、極性基またはエーテル酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~8の脂肪族基であることが好ましく、極性基またはエーテル酸素原子を含んでもよい炭素原子数1~2の脂肪族基であることがより好ましい。
式(2)中のYとZ、および式(3)中のAとBが、互いに環状構造を形成していない場合、具体的には、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソプロピル基、ターシャルブチル基、イソアミル基、1-ヒドロキシエチル基、1-ヒドロキシプロピル基、2-ヒドロキシプロピル基、1-メトキシエチル基、1-メトキシプロピル基、2-メトキシプロピル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基、プロピニル基、プロパルギル基、ブチニル基、メチルブチニル基、ペンチニル基、メチルペンチニル基、ヘキシニル基、シアノエチル基から選択されるいずれかの基であることが好ましい。これらの中でも、式(2)中のYとZ、および式(3)中のAとBは、互いに環状構造を形成していない場合、それぞれ独立してメチル基、エチル基、アリル基から選択される基であることが好ましく、それぞれ独立してメチル基またはエチル基であることがより好ましい。
式(2)中のYとZ、および式(3)中のAとBが、互いに環状構造を形成している脂肪族アミドである場合、これを含む潤滑層は、親水性が低く抑えられ、より優れた耐腐食性を有するものとなる。また、式(2)中のYとZ、および式(3)中のAとBが、エーテル酸素原子を含まない環状構造を有する脂肪族アミドである場合、これを含む潤滑層は、より一層、親水性が低く抑えられ、より優れた耐腐食性を有するものとなる。
式(2)で表される末端基中のYとZが、互いに環状構造を形成している脂肪族アミドである場合、式(2)における-Y-Z-は、例えば、メチレン基(-CH-)、エーテル結合(-O-)、アミン構造(-NH-)からなる群から選択される基の組み合わせとすることができる。式(2)におけるYとZが、互いに環状構造を形成している場合の環状構造は、アミド結合を構成するカルボニル炭素原子および窒素原子を含む、5~7員環であることが好ましい。
また、式(3)で表される末端基中のAとBが、互いに環状構造を形成している脂肪族アミドである場合、式(3)における-A-B-は、例えば、メチレン基(-CH-)、エーテル結合(-O-)、アミン構造(-NH-)からなる群から選択される基の組み合わせとすることができる。式(3)におけるAとBが、互いに環状構造を形成している場合の環状構造は、アミド結合を構成する窒素原子を含む、5~7員環であることが好ましい。
式(2)中の-Y-Z-および式(3)中の-A-B-は、極性基を有していてもよい。式(2)中の-Y-Z-および/または式(3)中の-A-B-が極性基を有する場合、極性基は、環状構造を構成しているいずれの炭素原子に結合していてもよく、環状構造を構成する炭素原子間に極性基(例えば-NH-)が含まれていてもよい。
式(2)で表される末端基としては、例えば、下記式(2-1)~(2-5)で示されるいずれかの有機基が挙げられる。また、式(3)で表される末端基としては、例えば、下記式(3-1)~(3-5)で示されるいずれかの有機基が挙げられる。下記式(2-1)~(2-5)および下記式(3-1)~(3-5)中の点線は、式(1)中の-R-O-または-R-O-の酸素原子に結合される結合手である。
本実施形態の含フッ素エーテル化合物における式(2)または(3)で表される末端基は、下記式(2-1)~(2-5)および下記式(3-1)~(3-5)で示される有機基に限定されない。
式(2-1)、(2-2)または(3-1)、(3-2)で示される有機基は、直鎖状脂肪族アミドである。このため、式(2-1)、(2-2)または(3-1)、(3-2)で示される有機基は、環状構造を有する脂肪族アミドである式(2-3)~(2-5)または式(3-3)~(3-5)で示される有機基と比較して、流動性が高い。このことから、Rおよび/またはRが式(2-1)、(2-2)または(3-1)、(3-2)で示される有機基である含フッ素エーテル化合物を含む潤滑層は、一部が摩耗によって変形し、潤滑層中の含フッ素エーテル化合物が別の箇所に移動しても、再び元の位置に戻る修復力が高い。よって、Rおよび/またはRが式(2-1)、(2-2)または(3-1)、(3-2)で示される有機基である含フッ素エーテル化合物は、より優れた耐摩耗性を有する潤滑層を形成できる。
式(2-3)~(2-4)または(3-3)~(3-4)で示される有機基は、環状構造を有する脂肪族アミドであって、エーテル酸素原子を含まない。このため、式(2-3)~(2-4)または(3-3)~(3-4)で示される有機基は、式(2-1)、(2-2)、(2-5)または式(3-1)、(3-2)、(3-5)で示される有機基と比較して、良好な疎水性を有する。したがって、Rおよび/またはRが式(2-3)~(2-4)または(3-3)~(3-4)で示される有機基である含フッ素エーテル化合物を含む潤滑層は、親水性が低く抑えられ、磁気記録媒体の腐食の原因となる水が誘起されることを抑制できる。その結果、Rおよび/またはRが式(2-3)~(2-4)または(3-3)~(3-4)で示される有機基である含フッ素エーテル化合物は、磁気記録媒体の腐食抑制効果がより一層高い潤滑層を形成できる。
式(2-5)または(3-5)で示される有機基は、エーテル酸素原子を含む環状構造を有する脂肪族アミドである。このため、式(2-5)または(3-5)で示される有機基は、式(2-1)~(2-4)または式(3-1)~(3-4)で示される有機基と比較して、柔軟性が高い。したがって、Rおよび/またはRが式(2-5)または(3-5)で示される有機基である含フッ素エーテル化合物を含む潤滑層は、適度な柔軟性を有し、含フッ素エーテル化合物中の極性基と保護層との親和性が良好なものとなる。
(Rで示されるPFPE鎖)
式(1)で表される含フッ素エーテル化合物において、Rは、パーフルオロポリエーテル鎖である。Rで示されるPFPE鎖は、本実施形態の含フッ素エーテル化合物を含む潤滑剤を保護層上に塗布して潤滑層を形成した場合に、保護層の表面を被覆するとともに、潤滑層に潤滑性を付与して磁気ヘッドと保護層との摩擦力を低減させる。Rで示されるPFPE鎖は、含フッ素エーテル化合物を含む潤滑剤に求められる性能等に応じて適宜選択される。
で示されるPFPE鎖としては、パーフルオロアルキレンオキシドの重合体または共重合体からなるものなどが挙げられる。パーフルオロアルキレンオキシドとしては、例えば、パーフルオロメチレンオキシド、パーフルオロエチレンオキシド、パーフルオロ-n-プロピレンオキシド、パーフルオロイソプロピレンオキシド、パーフルオロブチレンオキシドなどが挙げられる。
式(1)におけるRは、例えば、パーフルオロアルキレンオキシドの重合体または共重合体に由来する下記式(6)で表されるPFPE鎖であることが好ましい。
-(CFw1-O-(CFO)w2-(CFCFO)w3-(CFCFCFO)w4-(CFCFCFCFO)w5-(CFw6- (6)
(式(6)中、w2、w3、w4、w5は平均重合度を示し、それぞれ独立に0~20を表す。ただし、w2、w3、w4、w5の全てが同時に0になることはない。w1、w6は、CFの数を表す平均値であり、それぞれ独立に1~3を表す。式(6)における繰り返し単位である(CFO)、(CFCFO)、(CFCFCFO)、(CFCFCFCFO)の配列順序には、特に制限はない。)
式(6)中、w2、w3、w4、w5は平均重合度を示し、それぞれ独立に0~20を表し、0~15であることが好ましく、0~10であることがより好ましい。
式(6)中、w1、w6はCFの数を示す平均値であり、それぞれ独立に1~3を表す。w1、w6は、式(6)で表されるPFPE鎖において、鎖状構造の端部に配置されている繰り返し単位の構造などに応じて決定される。
式(6)における(CFO)、(CFCFO)、(CFCFCFO)、(CFCFCFCFO)は、繰り返し単位である。式(6)における繰り返し単位の配列順序には、特に制限はない。また、式(6)における繰り返し単位の種類の数にも、特に制限はない。
式(1)におけるRは、下記式(7-1)~(7-4)で表されるPFPE鎖から選ばれるいずれか1種であることが好ましい。
が式(7-1)~(7-4)で表されるPFPE鎖から選ばれるいずれか1種であると、良好な潤滑性を有する潤滑層が得られる含フッ素エーテル化合物となる。また、Rが式(7-1)~(7-4)で表されるPFPE鎖から選ばれるいずれか1種である場合、PFPE鎖中の炭素原子数に対する酸素原子数(エーテル結合(-O-)数)の割合が適正である。このため、適度な硬さを有する含フッ素エーテル化合物となる。よって、保護層上に塗布された含フッ素エーテル化合物が、保護層上で凝集しにくく、より一層厚みの薄い潤滑層を十分な被覆率で形成できる。また、Rが式(7-1)~(7-4)で表されるPFPE鎖から選ばれるいずれか1種である含フッ素エーテル化合物を含む潤滑層は、より緻密なものとなるため好ましい。
-CF-(OCFCF-(OCF-OCF- (7-1)
(式(7-1)中、hおよびiは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
-CFCF-(OCFCFCF-OCFCF- (7-2)
(式(7-2)中、jは平均重合度を示し、1~15を表す。)
-CFCFCF-(OCFCFCFCF-OCFCFCF- (7-3)
(式(7-3)中、kは平均重合度を示し、1~10を表す。)
-(CFw7-O-(CFCFCFO)w8-(CFCFO)w9-(CFw10- (7-4)
(式(7-4)中、w8、w9は平均重合度を示し、それぞれ独立に1~20を表す。w7、w10は、CFの数を表す平均値であり、それぞれ独立に1~2を表す。)
式(7-1)において、繰り返し単位である(OCFCF)と(OCF)との配列順序に、特に制限はない。式(7-1)において、(OCFCF)の数hと(OCF)の数iは同じであってもよいし、異なっていてもよい。式(7-1)で表されるPFPE鎖は、(OCFCF)の重合体であってもよい。また、式(7-1)で表されるPFPE鎖は、(OCFCF)と(OCF)とからなるランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体のいずれかであってもよい。
式(7-1)~(7-3)においては、平均重合度を示すhが1~20、iが0~20、jが1~15、kが1~10であるので、良好な潤滑性を有する潤滑層が得られる含フッ素エーテル化合物となる。また、式(7-1)~(7-3)においては、平均重合度を示すh、iが20以下、jが15以下、kが10以下であるので、含フッ素エーテル化合物の粘度が高くなりすぎず、これを含む潤滑剤が塗布しやすいものとなり、好ましい。平均重合度を示すh、i、j、kは、保護層上に濡れ広がりやすく、均一な膜厚を有する潤滑層が得られやすい含フッ素エーテル化合物となるため、1~10であることが好ましく、1.5~8であることがより好ましく、2~7であることがさらに好ましい。
式(7-4)において、繰り返し単位である(CFCFCFO)と(CFCFO)との配列順序には、特に制限はない。式(7-4)において、平均重合度を示す(CFCFCFO)の数w8と(CFCFO)の数w9は同じであってもよいし、異なっていてもよい。式(7-4)は、モノマー単位(CFCFCFO)と(CFCFO)とからなるランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体のいずれかを含むものであってもよい。
式(7-4)において、平均重合度を示すw8およびw9は、それぞれ独立に1~20であり、1~15であることが好ましく、さらに1~10であることが好ましい。
式(7-4)におけるw7およびw10は、CFの数を示す平均値であり、それぞれ独立に1~2を表す。w7およびw10は、式(7-4)で表されるPFPE鎖において、鎖状構造の端部に配置されている繰り返し単位の構造などに応じて決定される。
式(1)で表される含フッ素エーテル化合物は、極性基を4~6個有するものであることが好ましい。なお、上記極性基には、式(2)または(3)で表される末端基の有するN,N-置換アミドも含まれる。
式(1)で表される含フッ素エーテル化合物の有する極性基の数が4以上であると、これを含む潤滑層の保護層に対する密着性がより一層良好となり、良好な被覆状態を有する潤滑層が得られやすいものとなる。また、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物の有する極性基の数が6以下であると、式(1)で表される含フッ素エーテル化合物の親水性が高すぎて、これを含む潤滑層に腐食の原因となる水が誘起されることを抑制できる。したがって、極性基の数が6以下である式(1)で表される含フッ素エーテル化合物は、より一層、磁気記録媒体の腐食抑制効果の高い潤滑層を形成できる。
式(1)で表される含フッ素エーテル化合物において、R-O-R-と-R-O-Rは同じであってもよいし、異なっていてもよい。R-O-R-と-R-O-Rが同じであると、含フッ素エーテル化合物の合成が容易であるため好ましい。
式(1)で表される含フッ素エーテル化合物は、具体的には、下記式(AA)~(AL)、(BA)~(BF)で表されるいずれかの化合物であることが好ましい。
式(1)で表される化合物が下記式(AA)~(AL)、(BA)~(BF)で表されるいずれかの化合物である場合、原料が入手しやすく、しかも、厚みが薄くても、化学物質耐性および耐摩耗性が良好で、かつ磁気記録媒体の腐食抑制効果の高い潤滑層を形成できる。
下記式(AA)~(AL)、(BA)~(BF)で表される化合物において、PFPE鎖を表すRf、Rf、Rfは、それぞれ下記の構造である。すなわち、下記式(AA)~(AL)、(BA)~(BD)で表される化合物において、Rfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。下記式(BE)で表される化合物において、Rfは、上記式(7-2)で表されるPFPE鎖である。下記式(BF)で表される化合物において、Rfは、上記式(7-3)で表されるPFPE鎖である。なお、式(AA)~(AL)、(BA)~(BF)中のPFPE鎖を表すRfにおけるhおよびi、Rfにおけるj、Rfにおけるkは、平均重合度を示す値であるため、必ずしも整数になるとは限らない。
(式(AA)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(AB)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(AC)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(AD)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(AE)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(AF)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)

(式(AG)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(AH)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(AI)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(AJ)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(AK)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(AL)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(BA)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(BB)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(BC)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(BD)中のRfにおいて、h、iは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
(式(BE)中のRfにおいて、jは平均重合度を示し、1~15を表す。)
(式(BF)中のRfにおいて、kは平均重合度を示し、1~10を表す。)
本実施形態の含フッ素エーテル化合物は、数平均分子量(Mn)が500~10000の範囲内であることが好ましく、1000~5000の範囲内であることが特に好ましい。数平均分子量が500以上であると、本実施形態の含フッ素エーテル化合物を含む潤滑剤からなる潤滑層が優れた耐熱性を有するものとなる。含フッ素エーテル化合物の数平均分子量は、1000以上であることがより好ましい。また、数平均分子量が10000以下であると、含フッ素エーテル化合物の粘度が適正なものとなり、これを含む潤滑剤を塗布することによって、容易に膜厚の薄い潤滑層を形成できる。含フッ素エーテル化合物の数平均分子量は、潤滑剤に適用した場合に扱いやすい粘度となるため、5000以下であることが好ましい。
含フッ素エーテル化合物の数平均分子量(Mn)は、ブルカー・バイオスピン社製AVANCEIII400によるH-NMRおよび19F-NMRによって測定された値である。具体的には、19F-NMRによって測定された積分値よりPFPE鎖の繰り返し単位数を算出し、数平均分子量を求める。NMR(核磁気共鳴)の測定においては、試料をヘキサフルオロベンゼン/d-アセトン(4/1v/v)溶媒へ希釈して測定する。19F-NMRケミカルシフトの基準は、ヘキサフルオロベンゼンのピークを-164.7ppmとし、H-NMRケミカルシフトの基準は、アセトンのピークを2.2ppmとする。
本実施形態の含フッ素エーテル化合物は、適当な方法で分子量分画することにより、分子量分散度(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)比)を1.3以下とすることが好ましい。
本実施形態において、分子量分画する方法としては、特に制限されないが、例えば、シリカゲルカラムクロマトグラフィー法、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法などによる分子量分画、超臨界抽出法による分子量分画等を用いることができる。
「製造方法」
本実施形態の含フッ素エーテル化合物の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の製造方法を用いて製造できる。本実施形態の含フッ素エーテル化合物は、例えば、以下に示す製造方法を用いて製造できる。
(R-O-R-と-R-O-Rとが同じである場合)
式(1)において、R-O-R-と-R-O-Rとが同じである化合物を製造するには、まず、式(1)におけるRに対応するパーフルオロポリエーテル鎖の両末端に、それぞれヒドロキシメチル基(-CHOH)が配置されたフッ素系化合物を用意する。
次いで、フッ素系化合物の一方の末端に配置されたヒドロキシメチル基の水酸基と、式(1)におけるR-O-R-となる基(=-R-O-Rとなる基)を有するエポキシ化合物のエポキシ基とを反応させる。このことにより、Rに対応するパーフルオロポリエーテル鎖の両方の末端にR-O-R-に対応する基(=-R-O-Rに対応する基)を有する本実施形態の含フッ素エーテル化合物が得られる。
式(1)におけるR-O-R-となる基(=-R-O-Rとなる基)を有するエポキシ化合物としては、例えば、下記式(8-1)~(8-14)で表される化合物などを用いることができる。式(8-11)~(8-14)中、THPはテトラヒドロピラニル基を表す。
上記フッ素系化合物と上記エポキシ化合物とを反応させる場合、上記エポキシ化合物の有する水酸基を適切な保護基を用いて保護してから、上記フッ素系化合物と反応させても良い。
(R-O-R-と-R-O-Rとが異なる場合)
式(1)において、R-O-R-と-R-O-Rとが異なる化合物を製造するには、まず、式(1)におけるRに対応するパーフルオロポリエーテル鎖の両末端に、それぞれヒドロキシメチル基(-CHOH)が配置されたフッ素系化合物を用意する。
次いで、フッ素系化合物の一方の末端に配置されたヒドロキシメチル基の水酸基と、式(1)におけるR-O-R-となる基を有するエポキシ化合物のエポキシ基とを反応させる。このことにより、Rに対応するパーフルオロポリエーテル鎖の一方の末端にR-O-R-に対応する基を有する中間体化合物1が得られる(第一反応)。
次に、上記中間体化合物1と、式(1)における-R-O-Rとなる基を有するエポキシ化合物とを反応させる(第二反応)。
以上の工程を行うことにより、式(1)においてR-O-R-と-R-O-Rとが異なる本実施形態の含フッ素エーテル化合物が得られる。
[磁気記録媒体用潤滑剤]
本実施形態の磁気記録媒体用潤滑剤は、上記式(1)で表される含フッ素エーテル化合物を含む。
本実施形態の潤滑剤は、上記式(1)で表される含フッ素エーテル化合物を含むことによる特性を損なわない範囲内であれば、潤滑剤の材料として使用されている公知の材料を、必要に応じて混合して用いることができる。
公知の材料の具体例としては、例えば、FOMBLIN(登録商標) ZDIAC、FOMBLIN ZDEAL、FOMBLIN AM-2001(以上Solvay Solexis社製)、Moresco A20H(Moresco社製)等が挙げられる。 本実施形態の潤滑剤と混合して用いる公知の材料は、数平均分子量が1000~10000であることが好ましい。
本実施形態の潤滑剤が、上記式(1)で表される含フッ素エーテル化合物の他の材料を含む場合、本実施形態の潤滑剤中の上記式(1)で表される含フッ素エーテル化合物の含有量が70質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることがさらに好ましい。
本実施形態の潤滑剤は、上記式(1)で表される含フッ素エーテル化合物を含むため、化学物質耐性および耐摩耗性が良好で、かつ磁気記録媒体の腐食抑制効果の高い潤滑層を形成できる。
[磁気記録媒体]
本実施形態の磁気記録媒体は、基板上に、少なくとも磁性層と、保護層と、潤滑層とが順次設けられたものである。
本実施形態の磁気記録媒体では、基板と磁性層との間に、必要に応じて1層または2層以上の下地層を設けることができる。また、下地層と基板との間に、付着層および軟磁性層の少なくとも一方を設けることもできる。
図1は、本発明の磁気記録媒体の一実施形態を示す概略断面図である。
本実施形態の磁気記録媒体10は、基板11上に、付着層12と、軟磁性層13と、第1下地層14と、第2下地層15と、磁性層16と、保護層17と、潤滑層18とが順次設けられた構造をなしている。
「基板」
基板11としては、例えば、AlもしくはAl合金などの金属または合金材料からなる基体上に、NiPまたはNiP合金からなる膜が形成された非磁性基板等を用いることができる。
また、基板11としては、ガラス、セラミックス、シリコン、シリコンカーバイド、カーボン、樹脂などの非金属材料からなる非磁性基板を用いてもよいし、これらの非金属材料からなる基体上にNiPまたはNiP合金の膜を形成した非磁性基板を用いてもよい。
「付着層」
付着層12は、基板11と、付着層12上に設けられる軟磁性層13とを接して配置した場合に生じる、基板11の腐食の進行を防止する。
付着層12の材料は、例えば、Cr、Cr合金、Ti、Ti合金、CrTi、NiAl、AlRu合金等から適宜選択できる。付着層12は、例えば、スパッタリング法により形成できる。
「軟磁性層」
軟磁性層13は、第1軟磁性膜と、Ru膜からなる中間層と、第2軟磁性膜とが順に積層された構造を有していることが好ましい。すなわち、軟磁性層13は、2層の軟磁性膜の間にRu膜からなる中間層を挟み込むことによって、中間層の上下の軟磁性膜がアンチ・フェロ・カップリング(AFC)結合した構造を有していることが好ましい。
第1軟磁性膜および第2軟磁性膜の材料としては、CoZrTa合金、CoFe合金などが挙げられる。
第1軟磁性膜および第2軟磁性膜に使用されるCoFe合金には、Zr、Ta、Nbの何れかを添加することが好ましい。これにより、第1軟磁性膜および第2軟磁性膜の非晶質化が促進される。その結果、第1下地層(シード層)の配向性を向上させることが可能になるとともに、磁気ヘッドの浮上量を低減することが可能となる。
軟磁性層13は、例えば、スパッタリング法により形成できる。
「第1下地層」
第1下地層14は、その上に設けられる第2下地層15および磁性層16の配向および結晶サイズを制御する層である。
第1下地層14としては、例えば、Cr層、Ta層、Ru層、あるいはCrMo合金層、CoW合金層、CrW合金層、CrV合金層、CrTi合金層などからなるものが挙げられる。
第1下地層14は、例えば、スパッタリング法により形成できる。
「第2下地層」
第2下地層15は、磁性層16の配向が良好になるように制御する層である。第2下地層15は、RuまたはRu合金からなる層であることが好ましい。
第2下地層15は、1層からなる層であってもよいし、複数層から構成されていてもよい。第2下地層15が複数層からなる場合、全ての層が同じ材料から構成されていてもよいし、少なくとも一層が異なる材料から構成されていてもよい。
第2下地層15は、例えば、スパッタリング法により形成できる。
「磁性層」
磁性層16は、磁化容易軸が基板面に対して垂直または水平方向を向いた磁性膜からなる。磁性層16は、CoとPtとを含む層である。磁性層16は、SNR特性を改善するために、酸化物、Cr、B、Cu、Ta、Zr等を含む層であってもよい。
磁性層16に含有される酸化物としては、SiO、SiO、Cr、CoO、Ta、TiO等が挙げられる。
磁性層16は、1層から構成されていてもよいし、組成の異なる材料からなる複数の磁性層から構成されていてもよい。
例えば、磁性層16が、下から順に積層された第1磁性層と第2磁性層と第3磁性層の3層からなる場合、第1磁性層は、Co、Cr、Ptを含み、さらに酸化物を含んだ材料からなるグラニュラー構造であることが好ましい。第1磁性層に含有される酸化物としては、例えば、Cr、Si、Ta、Al、Ti、Mg、Co等の酸化物を用いることが好ましい。その中でも、特に、TiO、Cr、SiOなどを好適に用いることができる。また、第1磁性層は、酸化物を2種類以上添加した複合酸化物からなることが好ましい。その中でも、特に、Cr-SiO、Cr-TiO、SiO-TiO等を好適に用いることができる。
第1磁性層は、Co、Cr、Pt、酸化物の他に、B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Reの中から選ばれる1種類以上の元素を含むことができる。
第2磁性層には、第1磁性層と同様の材料を用いることができる。第2磁性層は、グラニュラー構造であることが好ましい。
第3磁性層は、Co、Cr、Ptを含み、酸化物を含まない材料からなる非グラニュラー構造であることが好ましい。第3磁性層は、Co、Cr、Ptの他に、B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Re、Mnの中から選ばれる1種類以上の元素を含むことができる。
磁性層16が複数の磁性層で形成されている場合、隣接する磁性層の間には、非磁性層を設けることが好ましい。磁性層16が、第1磁性層と第2磁性層と第3磁性層の3層からなる場合、第1磁性層と第2磁性層との間と、第2磁性層と第3磁性層との間に、非磁性層を設けることが好ましい。
磁性層16の隣接する磁性層間に設けられる非磁性層は、例えば、Ru、Ru合金、CoCr合金、CoCrX1合金(X1は、Pt、Ta、Zr、Re、Ru、Cu、Nb、Ni、Mn、Ge、Si、O、N、W、Mo、Ti、V、Bの中から選ばれる1種または2種以上の元素を表す。)等を好適に用いることができる。
磁性層16の隣接する磁性層間に設けられる非磁性層には、酸化物、金属窒化物、または金属炭化物を含んだ合金材料を使用することが好ましい。具体的には、酸化物として、例えば、SiO、Al、Ta、Cr、MgO、Y、TiO等を用いることができる。金属窒化物として、例えば、AlN、Si、TaN、CrN等を用いることができる。金属炭化物として、例えば、TaC、BC、SiC等を用いることができる。
非磁性層は、例えば、スパッタリング法により形成できる。
磁性層16は、より高い記録密度を実現するために、磁化容易軸が基板面に対して垂直方向を向いた垂直磁気記録の磁性層であることが好ましい。磁性層16は、面内磁気記録の磁性層であってもよい。
磁性層16は、蒸着法、イオンビームスパッタ法、マグネトロンスパッタ法等、従来公知のいかなる方法によって形成してもよい。磁性層16は、通常、スパッタリング法により形成される。
「保護層」
保護層17は、磁性層16を保護する。保護層17は、1層から構成されていてもよいし、複数層から構成されていてもよい。保護層17としては、炭素系保護層を好ましく用いることができ、特にアモルファス炭素保護層が好ましい。保護層17が炭素系保護層であると、潤滑層18中の含フッ素エーテル化合物に含まれる極性基(特に水酸基)との相互作用が一層高まるため、好ましい。
炭素系保護層と潤滑層18との付着力は、炭素系保護層を水素化炭素および/または窒素化炭素とし、炭素系保護層中の水素含有量および/または窒素含有量を調節することにより制御可能である。炭素系保護層中の水素含有量は、水素前方散乱法(HFS)で測定したときに3原子%~20原子%であることが好ましい。また、炭素系保護層中の窒素含有量は、X線光電子分光分析法(XPS)で測定したときに、4原子%~15原子%であることが好ましい。
炭素系保護層に含まれる水素および/または窒素は、炭素系保護層全体に均一に含有される必要はない。炭素系保護層は、例えば、保護層17の潤滑層18側に窒素を含有させ、保護層17の磁性層16側に水素を含有させた組成傾斜層とすることが好適である。この場合、磁性層16および潤滑層18と、炭素系保護層との付着力が、より一層向上する。
保護層17の膜厚は、1nm~7nmであることが好ましい。保護層17の膜厚が1nm以上であると、保護層17としての性能が充分に得られる。保護層17の膜厚が7nm以下であると、保護層17の薄膜化の観点から好ましい。
保護層17の成膜方法としては、炭素を含むターゲット材を用いるスパッタ法、エチレンやトルエン等の炭化水素原料を用いるCVD(化学蒸着法)法、IBD(イオンビーム蒸着)法等を用いることができる。
保護層17として炭素系保護層を形成する場合、例えば、DCマグネトロンスパッタリング法により成膜できる。特に、保護層17として炭素系保護層を形成する場合、プラズマCVD法により、アモルファス炭素保護層を成膜することが好ましい。プラズマCVD法により成膜したアモルファス炭素保護層は、表面が均一で、粗さが小さいものとなる。
「潤滑層」
潤滑層18は、磁気記録媒体10の汚染を防止する。また、潤滑層18は、磁気記録媒体10上を摺動する磁気記録再生装置の磁気ヘッドの摩擦力を低減させて、磁気記録媒体10の耐久性を向上させる。
潤滑層18は、図1に示すように、保護層17上に接して形成されている。潤滑層18は、保護層17上に上述した実施形態の磁気記録媒体用潤滑剤を塗布することにより形成されたものである。したがって、潤滑層18は、上述の含フッ素エーテル化合物を含む。
潤滑層18は、潤滑層18の下に配置されている保護層17が、炭素系保護層である場合、特に、保護層17と高い結合力で結合される。その結果、潤滑層18の厚みが薄くても、高い被覆率で保護層17の表面が被覆された磁気記録媒体10が得られやすくなり、磁気記録媒体10の表面の汚染を効果的に防止できる。
潤滑層18の平均膜厚は、0.5nm(5Å)~2.0nm(20Å)であることが好ましく、0.5nm(5Å)~1.2nm(12Å)であることがより好ましい。潤滑層18の平均膜厚が0.5nm以上であると、潤滑層18がアイランド状または網目状とならずに均一の膜厚で形成される。そのため、潤滑層18によって、保護層17の表面を高い被覆率で被覆できる。また、潤滑層18の平均膜厚を2.0nm以下にすることで、潤滑層18を充分に薄膜化でき、磁気ヘッドの浮上量を充分に小さくできる。
「潤滑層の形成方法」
潤滑層18を形成する方法としては、例えば、基板11上に保護層17までの各層が形成された製造途中の磁気記録媒体を用意し、保護層17上に潤滑層形成用溶液を塗布し、乾燥させる方法が挙げられる。
潤滑層形成用溶液は、上述の実施形態の磁気記録媒体用潤滑剤を必要に応じて、溶媒に分散溶解させ、塗布方法に適した粘度および濃度とすることにより得られる。
潤滑層形成用溶液に用いられる溶媒としては、例えば、バートレル(登録商標)XF(商品名、三井デュポンフロロケミカル社製)、アサヒクリン(登録商標)AE-3000(商品名、AGC社製)等のフッ素系溶媒等が挙げられる。
潤滑層形成用溶液の塗布方法は、特に限定されないが、例えば、スピンコート法、スプレイ法、ペーパーコート法、ディップ法等が挙げられる。
ディップ法を用いる場合、例えば、以下に示す方法を用いることができる。まず、ディップコート装置の浸漬槽に入れられた潤滑層形成用溶液中に、保護層17までの各層が形成された基板11を浸漬する。次いで、浸漬槽から基板11を所定の速度で引き上げる。このことにより、潤滑層形成用溶液を基板11の保護層17上の表面に塗布する。
ディップ法を用いることで、潤滑層形成用溶液を保護層17の表面に均一に塗布することができ、保護層17上に均一な膜厚で潤滑層18を形成できる。
本実施形態においては、潤滑層18を形成した基板11に熱処理を施すことが好ましい。熱処理を施すことにより、潤滑層18と保護層17との密着性が向上し、潤滑層18と保護層17との付着力が向上する。
熱処理温度は100℃~180℃とすることが好ましく、100℃~160℃とすることがより好ましい。熱処理温度が100℃以上であると、潤滑層18と保護層17との密着性を向上させる効果が充分に得られる。また、熱処理温度を180℃以下にすることで、熱処理による潤滑層18の熱分解を防止できる。熱処理時間は、熱処理温度に応じて適宜調整でき、10分~120分とすることが好ましい。
本実施形態においては、潤滑層18の保護層17に対する付着力をより一層向上させるために、熱処理前もしくは熱処理後の潤滑層18に、紫外線(UV)を照射する処理を行ってもよい。
本実施形態の磁気記録媒体10は、基板11上に、少なくとも磁性層16と、保護層17と、潤滑層18とが順次設けられたものである。本実施形態の磁気記録媒体10では、保護層17上に接して上述の含フッ素エーテル化合物を含む潤滑層18が形成されている。この潤滑層18は、膜厚が薄くても、化学物質耐性および耐摩耗性が良好で、かつ磁気記録媒体の腐食抑制効果の高いものである。よって、本実施形態の磁気記録媒体10は、信頼性、特に耐腐食性、および耐久性に優れる。
このことから、本実施形態の磁気記録媒体10は、磁気スペーシング低減に寄与することができ、磁気ヘッド浮上量を低く(例えば、10nm以下)でき、用途の多様化に伴う厳しい環境下であっても、長期に亘って安定して動作する。したがって、本実施形態の磁気記録媒体10は、特にLUL(Load Unload)方式の磁気ディスク装置に搭載される磁気ディスクとして好適である。
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
[実施例1]
以下に示す方法により、上記式(AA)で表される化合物を得た。
窒素ガス雰囲気下で100mLナスフラスコにHOCHCFO(CFCFO)(CFO)CFCHOH(式中の平均重合度を示すhは4.5であり、平均重合度を示すiは4.5である。)で表される化合物(数平均分子量1000、分子量分布1.1)5gと、上記式(8-1)で表される化合物3.18gと、t-ブタノール5mLとを仕込み、室温で均一になるまで撹拌し、混合物とした。この混合物にカリウムtert-ブトキシド0.30gを加え、70℃で16時間撹拌して反応させた。
式(8-1)で表される化合物は、N,N-ジメチルグリコールアミドの水酸基と、エピブロモヒドリンとを反応させることにより合成した。
その後、反応液を食塩水25mLが入った分液漏斗に少しずつ移し、酢酸エチル50mLで2回抽出した。有機層を食塩水25mL、飽和重曹水25mL、食塩水25mLの順に洗浄し、無水硫酸ナトリウムによる脱水を行った。乾燥剤を濾別後、濾液を濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製して、化合物(AA)(式(AA)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.09g得た。
得られた化合物(AA)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=3.25-3.60(8H)、3.65-3.95(4H)、3.75-4.00(2H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例2]
以下に示す方法により、上記式(AB)で表される化合物を得た。
式(8-1)で表される化合物の代わりに、式(8-2)で表される化合物を用いたこと以外は実施例1と同様な操作を行い、化合物(AB)(式(AB)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.15g得た。
式(8-2)で表される化合物は、N,N-ジエチルグリコールアミドの水酸基と、エピブロモヒドリンとを反応させることにより合成した。
得られた化合物(AB)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.20-1.30(12H)、3.20-3.60(12H)、3.65-3.95(4H)、3.75-4.00(2H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例3]
以下に示す方法により、上記式(AC)で表される化合物を得た。
式(8-1)で表される化合物の代わりに、式(8-3)で表される化合物を用いたこと以外は実施例1と同様な操作を行い、化合物(AC)(式(AC)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.55g得た。
式(8-3)で表される化合物は、グリコリルピロリジンの水酸基と、エピブロモヒドリンとを反応させることにより合成した。
得られた化合物(AC)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.95-2.15(8H)、3.20-3.60(12H)、3.65-3.95(4H)、3.75-4.00(2H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例4]
以下に示す方法により、上記式(AD)で表される化合物を得た。
式(8-1)で表される化合物の代わりに、式(8-4)で表される化合物を用いたこと以外は実施例1と同様な操作を行い、化合物(AD)(式(AD)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.60g得た。
式(8-4)で表される化合物は、グリコリルピぺリジンの水酸基と、エピブロモヒドリンとを反応させることにより合成した。
得られた化合物(AD)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.30-1.45(4H)、1.95-2.10(8H)、3.20-3.65(12H)、3.65-3.95(4H)、3.75-4.00(2H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例5]
以下に示す方法により、上記式(AE)で表される化合物を得た。
式(8-1)で表される化合物の代わりに、式(8-5)で表される化合物を用いたこと以外は実施例1と同様な操作を行い、化合物(AE)(式(AE)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.55g得た。
式(8-5)で表される化合物は、グリコリルモルホリンの水酸基と、エピブロモヒドリンとを反応させることにより合成した。
得られた化合物(AE)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=3.20-3.65(20H)、3.65-3.95(4H)、3.75-4.00(2H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例6]
以下に示す方法により、上記式(AF)で表される化合物を得た。
式(8-1)で表される化合物の代わりに、式(8-6)で表される化合物を用いたこと以外は実施例1と同様な操作を行い、化合物(AF)(式(AF)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.00g得た。
式(8-6)で表される化合物は、N-(2-ヒドロキシエチル)-N-メチルアセトアミドの水酸基と、エピブロモヒドリンとを反応させることにより合成した。
得られた化合物(AF)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=2.00(6H)、2.65(6H)、3.20-3.80(12H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例7]
以下に示す方法により、上記式(AG)で表される化合物を得た。
式(8-1)で表される化合物の代わりに、式(8-7)で表される化合物を用いたこと以外は実施例1と同様な操作を行い、化合物(AG)(式(AG)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.05g得た。
式(8-7)で表される化合物は、N-(2-ヒドロキシエチル)-N-エチルアセトアミドの水酸基と、エピブロモヒドリンとを反応させることにより合成した。
得られた化合物(AG)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.65-1.85(6H)、2.00(6H)、3.00(4H)、3.20-3.80(12H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例8]
以下に示す方法により、上記式(AH)で表される化合物を得た。
式(8-1)で表される化合物の代わりに、式(8-8)で表される化合物を用いたこと以外は実施例1と同様な操作を行い、化合物(AH)(式(AH)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.05g得た。
式(8-8)で表される化合物は、N-(2-ヒドロキシエチル)ピロリドンの水酸基と、エピブロモヒドリンとを反応させることにより合成した。
得られた化合物(AH)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=2.00-2.65(8H)、3.20-3.80(16H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例9]
以下に示す方法により、上記式(AI)で表される化合物を得た。
式(8-1)で表される化合物の代わりに、式(8-9)で表される化合物を用いたこと以外は実施例1と同様な操作を行い、化合物(AI)(式(AI)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.15g得た。
式(8-9)で表される化合物は、N-(2-ヒドロキシエチル)ピペリドンの水酸基と、エピブロモヒドリンとを反応させることにより合成した。
得られた化合物(AI)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.75-1.95(4H)、2.00-2.65(8H)、3.20-3.80(16H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例10]
以下に示す方法により、上記式(AJ)で表される化合物を得た。
式(8-1)で表される化合物の代わりに、式(8-10)で表される化合物を用いたこと以外は実施例1と同様な操作を行い、化合物(AJ)(式(AJ)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.00g得た。
式(8-10)で表される化合物は、N-(2-ヒドロキシエチル)モルホリノンの水酸基と、エピブロモヒドリンとを反応させることにより合成した。
得られた化合物(AJ)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.75-1.95(4H)、2.00-2.65(8H)、3.20-3.80(16H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例11]
以下に示す方法により、上記式(AK)で表される化合物を得た。
窒素ガス雰囲気下で100mLナスフラスコにHOCHCFO(CFCFO)(CFO)CFCHOH(式中の平均重合度を示すhは4.5であり、平均重合度を示すiは4.5である。)で表される化合物(数平均分子量1000、分子量分布1.1)5gと、上記式(8-11)で表される化合物3.57gと、t-ブタノール5mLとを仕込み、室温で均一になるまで撹拌し、混合物とした。この混合物にカリウムtert-ブトキシド0.30gを加え、70℃で16時間撹拌して反応させた。
式(8-11)で表される化合物は、以下に示す方法により合成した。グリコリルピぺリジンとアリルグリシジルエーテルとを反応させて、O-((3-アリルオキシ-(2-ヒドロキシプロピル))グリコリルピぺリジンを得た。その後、O-((3-アリルオキシ-(2-ヒドロキシプロピル))グリコリルピぺリジンの水酸基を、ジヒドロピランを用いて保護し、m-クロロ過安息香酸(mCPBA)を用いて二重結合を酸化する方法により合成した。
反応後に得られた反応液を室温に戻し、10%塩化水素・メタノール溶液(塩化水素-メタノール試薬(5-10%)東京化成工業株式会社製)10gを加え、室温で4時間撹拌した。その後、反応液を飽和重曹水25mLが入った分液漏斗に少しずつ移し、酢酸エチル50mLで2回抽出した。有機層を食塩水25mL、飽和重曹水25mL、食塩水25mLの順に洗浄し、無水硫酸ナトリウムによる脱水を行った。乾燥剤を濾別後、濾液を濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製して、化合物(AK)(式(AK)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.27g得た。
得られた化合物(AK)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.35-1.65(12H)、3.40-3.95(32H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例12]
以下に示す方法により、上記式(AL)で表される化合物を得た。
式(8-11)で表される化合物の代わりに、式(8-12)で表される化合物を用いたこと以外は実施例11と同様な操作を行い、化合物(AL)(式(AL)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.51g得た。
式(8-12)で表される化合物は、以下に示す方法により合成した。N-メチル-N-(ヒドロキシエチル)アセトアミドとアリルグリシジルエーテルとを反応させて、N-メチル-N-((3-アリルオキシ-(2-ヒドロキシ)プロパン-1-オキシ)エチル)アセトアミドを得た。その後、N-メチル-N-((3-アリルオキシ-(2-ヒドロキシ)プロパン-1-オキシ)エチル)アセトアミドの水酸基を、ジヒドロピランを用いて保護し、m-クロロ過安息香酸(mCPBA)を用いて二重結合を酸化する方法により合成した。
得られた化合物(AL)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=2.00(6H)、2.70(6H)、3.20-3.80(28H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例13]
以下に示す方法により、上記式(BA)で表される化合物を得た。
(第一反応)
窒素ガス雰囲気下で100mLナスフラスコにHOCHCFO(CFCFO)(CFO)CFCHOH(式中の平均重合度を示すhは4.5であり、平均重合度を示すiは4.5である。)で表される化合物(数平均分子量1000、分子量分布1.1)12.5gと、上記式(8-4)で表される化合物2.40gと、t-ブタノール12mLとを仕込み、室温で均一になるまで撹拌し、混合物とした。この混合物にカリウムtert-ブトキシド1.10gを加え、70℃で16時間撹拌して反応させた。
反応後に得られた反応生成物を25℃に冷却し、水100mLを入れた分液漏斗に移し、酢酸エチル100mLで3回抽出した。有機層を水洗し、無水硫酸ナトリウムによって脱水した。乾燥剤を濾別した後、濾液を濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体化合物1として、下記式(9)で示される化合物5.62gを得た。
(式(9)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)
(第二反応)
続いて、窒素ガス雰囲気下で100mLナスフラスコに、上記で得られた中間体化合物1である式(9)で示される化合物5.62gと、式(8-13)で表される化合物2.70gと、t-ブタノール20mLとを仕込み、室温で均一になるまで撹拌し、混合物とした。この混合物にカリウムtert-ブトキシド0.55gを加え、70℃で16時間撹拌して反応させた。
式(8-13)で表される化合物は、エチレングリコールモノアリルエーテルの水酸基を、ジヒドロピランを用いて保護した後、m-クロロ過安息香酸(mCPBA)を用いて二重結合を酸化する方法により合成した。
反応後に得られた反応液を室温に戻し、10%塩化水素・メタノール溶液(塩化水素-メタノール試薬(5-10%)東京化成工業株式会社製)50gを加え、室温で4時間撹拌した。その後、反応液を飽和重曹水100mLが入った分液漏斗に少しずつ移し、酢酸エチル200mLで2回抽出した。有機層を食塩水100mL、飽和重曹水100mL、食塩水100mLの順に洗浄し、無水硫酸ナトリウムによる脱水を行った。乾燥剤を濾別後、濾液を濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製して、化合物(BA)(式(BA)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を3.44g得た。
得られた化合物(BA)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.55-1.75(6H)、3.40-3.85(22H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例14]
以下に示す方法により、上記式(BB)で表される化合物を得た。
式(8-13)で表される化合物の代わりに、式(8-14)で表される化合物を用いたこと以外は実施例13と同様な操作を行い、化合物(BB)(式(BB)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.01g得た。
式(8-14)で表される化合物は、以下に示す方法により合成した。エチレングリコールモノアリルエーテルの二重結合を、m-クロロ過安息香酸(mCPBA)を用いて酸化した後、グリシドールの水酸基を反応させた。反応後、得られた化合物の2つの水酸基を、ジヒドロピランを用いて保護する方法により合成した。
得られた化合物(BB)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.55-1.75(6H)、3.40-3.85(28H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例15]
以下に示す方法により、上記式(BC)で表される化合物を得た。
式(8-4)で表される化合物の代わりに、式(8-6)で表される化合物を用いたこと以外は実施例13と同様な操作を行い、化合物(BC)(式(BC)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.11g得た。
得られた化合物(BC)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=2.00(3H)、2.65(3H)、3.20-3.80(12H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例16]
以下に示す方法により、上記式(BD)で表される化合物を得た。
式(8-13)で表される化合物の代わりに、式(8-6)で表される化合物を用いたこと以外は実施例13と同様な操作を行い、化合物(BD)(式(BD)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)を4.31g得た。
得られた化合物(BD)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.65-1.85(4H)、3.40-3.85(26H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-55.5~-51.5(9F)、-78.5(2F)、-80.5(2F)、-91.0~-88.5(18F)
[実施例17]
以下に示す方法により、上記式(BE)で表される化合物を得た。
HOCHCFO(CFCFO)(CFO)CFCHOHで表される化合物の代わりに、HOCHCFCFO(CFCFCFO)CFCFCHOH(式中の平均重合度を示すjは4.5である。)で表される化合物(数平均分子量1000、分子量分布1.1)を用いたこと以外は実施例4と同様な操作を行い、化合物(BE)(式(BE)中のRfは、上記式(7-2)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すjは4.5を表す。)を4.50g得た。
得られた化合物(BE)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.30-1.45(4H)、1.95-2.10(8H)、3.20-3.65(12H)、3.65-3.95(4H)、3.75-4.00(2H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-84.0~-83.0(18F)、-86.4(4F)、-124.3(4F)、-130.0~-129.0(9F)
[実施例18]
以下に示す方法により、上記式(BF)で表される化合物を得た。
HOCHCFO(CFCFO)(CFO)CFCHOHで表される化合物の代わりに、HOCHCFCFCFO(CFCFCFCFO)CFCFCFCHOH(式中の平均重合度を示すkは3.0である。)で表される化合物(数平均分子量1000、分子量分布1.1)を用いたこと以外は実施例4と同様な操作を行い、化合物(BF)(式(BF)中のRfは、上記式(7-3)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すkは3.0を表す。)を4.44g得た。
得られた化合物(BF)のH-NMRおよび19F-NMR測定を行い、以下の結果により構造を同定した。
H-NMR(acetone-D):δ[ppm]=1.30-1.45(4H)、1.95-2.10(8H)、3.20-3.65(12H)、3.65-3.95(4H)、3.75-4.00(2H)、3.85-4.10(4H)
19F-NMR(acetone-D):δ[ppm]=-84.0~-83.0(16F)、-122.5(4F)、-126.0(12F)、-129.0~-128.0(4F)
このようにして得られた実施例1~18の化合物(AA)~(AL)、(BA)~(BF)を、それぞれ式(1)に当てはめたときのR、R、R、R、Rの構造を表1に示す。
[比較例1]
下記式(ZA)で表される化合物を、特許文献1に記載の方法で合成した。
(式(ZA)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)
[比較例2]
下記式(ZB)で表される化合物を、特許文献2に記載の方法を参考にして合成した。特許文献2の実施例1において、グリシジルフェニルエーテルの代わりにグリシジル4-アセトアミノフェニルエーテルを用いた。
(式(ZB)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)
[比較例3]
下記式(ZC)で表される化合物を、特許文献4に記載の方法を参考にして合成した。特許文献4の実施例1において、3-ヒドロキシプロパミドの代わりに2-ヒドロキシアセトアミドを用いた。
(式(ZC)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)
[比較例4]
下記式(ZD)で表される化合物を、特許文献4に記載の方法で合成した。
(式(ZD)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)
[比較例5]
下記式(ZE)で表される化合物を、特許文献4に記載の方法で合成した。
(式(ZE)中のRfは、上記式(7-1)で表されるPFPE鎖である。Rfにおいて、平均重合度を示すhは4.5を表し、平均重合度を示すiは4.5を表す。)
このようにして得られた実施例1~18および比較例1~5の化合物の数平均分子量(Mn)を、上記の方法により測定した。その結果を表4に示す。
次に、以下に示す方法により、実施例1~18および比較例1~5で得られた化合物を用いて潤滑層形成用溶液を調製した。そして、得られた潤滑層形成用溶液を用いて、以下に示す方法により、磁気記録媒体の潤滑層を形成し、実施例1~18および比較例1~5の磁気記録媒体を得た。
「潤滑層形成用溶液」
実施例1~18および比較例1~5で得られた化合物を、それぞれフッ素系溶媒であるバートレル(登録商標)XF(商品名、三井デュポンフロロケミカル社製)に溶解し、保護層上に塗布した時の膜厚が9.0Å~9.5ÅになるようにバートレルXFで希釈し、潤滑層形成用溶液とした。
「磁気記録媒体」
直径65mmの基板上に、付着層と軟磁性層と第1下地層と第2下地層と磁性層と保護層とを順次設けた磁気記録媒体を用意した。保護層は、炭素からなるものとした。
保護層までの各層の形成された磁気記録媒体の保護層上に、実施例1~18および比較例1~5の潤滑層形成用溶液を、ディップ法により塗布した。なお、ディップ法は、浸漬速度10mm/sec、浸漬時間30sec、引き上げ速度1.2mm/secの条件で行った。
その後、潤滑層形成用溶液を塗布した磁気記録媒体を恒温槽に入れ、潤滑層形成用溶液中の溶媒を除去して保護層と潤滑層との密着性を向上させる熱処理を、120℃で10分間行うことにより保護層上に潤滑層を形成し、磁気記録媒体を得た。
(膜厚測定)
このようにして得られた実施例1~18および比較例1~5の磁気記録媒体の有する潤滑層の膜厚を、FT-IR(商品名:Nicolet iS50、Thermo Fisher Scientific社製)を用いて測定した。その結果を表4に示す。
次に、実施例1~18および比較例1~5の磁気記録媒体に対して、以下に示す耐摩耗性試験、化学物質耐性試験、耐腐食性試験を行なった。
(耐摩耗性試験)
ピンオンディスク型摩擦摩耗試験機を用い、接触子としての直径2mmのアルミナ球を、荷重40gf、摺動速度0.25m/secで、磁気記録媒体の潤滑層上で摺動させ、潤滑層の表面の摩擦係数を測定した。そして、潤滑層の表面の摩擦係数が急激に増大するまでの摺動時間を測定した。摩擦係数が急激に増大するまでの摺動時間は、各磁気記録媒体の潤滑層について4回ずつ測定し、その平均値(時間)を潤滑剤塗膜の耐摩耗性の指標とした。
実施例1~18の化合物および比較例1~5の化合物を用いた磁気記録媒体の結果を、それぞれ表4に示す。摩擦係数が急激に増大するまでの摺動時間による耐摩耗性の評価基準は、以下のとおりとした。
「評価基準」
A:650sec以上
B:550sec以上、650sec未満
C:450sec以上、550sec未満
D:450sec未満
なお、摩擦係数が急激に増大するまでの時間は、以下に示す理由により、潤滑層の耐摩耗性の指標として用いることができる。磁気記録媒体の潤滑層は、磁気記録媒体を使用することにより摩耗が進行し、摩耗により潤滑層が無くなると、接触子と保護層とが直接接触して、摩擦係数が急激に増大するためである。本摩擦係数が急激に増大するまでの時間は、フリクション試験とも相関があると考えられる。
(化学物質耐性試験)
以下に示す方法により、高温環境下で汚染物質を生成させる環境物質による磁気記録媒体の汚染を調べた。環境物質としてSiイオンを用い、環境物質によって生成された磁気記録媒体を汚染する汚染物質の量としてSi吸着量を測定した。
具体的には、評価対象である磁気記録媒体を、温度85℃、湿度0%の高温環境下で、シロキサン系Siゴムの存在下に240時間保持した。次に、磁気記録媒体の表面に存在するSi吸着量を、二次イオン質量分析法(SIMS)を用いて分析測定し、Siイオンによる汚染の程度をSi吸着量として評価した。Si吸着量の評価は、比較例1の結果を1.00としたときの数値を用いて、以下の評価基準に基づいて評価した。その結果を表4に示す。
「評価基準」
A:Si吸着量が0.70未満
B:Si吸着量が0.70以上0.90未満
C:Si吸着量が0.90以上1.10未満
D:Si吸着量が1.10以上
(耐腐食性試験)
磁気記録媒体を温度85℃、相対湿度90%の条件下に48時間曝露した。その後、磁気記録媒体上の表面に生じた直径5ミクロン以上のコロージョンスポットの数を、光学表面分析装置(ケーエルエー・テンコール株式会社製Candela7140)を用いて数え、以下の評価基準に基づいて評価した。その結果を表4に示す。
「評価基準」
A:150箇所未満
B:150箇所以上、250箇所未満
C:250箇所以上、1000箇所未満
D:1000箇所以上
表4に示すように、実施例1~18の磁気記録媒体は、すべての評価項目において評価がAまたはBであった。このことから、実施例1~18の磁気記録媒体の潤滑層は、耐摩耗性および化学物質耐性が良好であり、磁気記録媒体の腐食抑制効果が高いことが確認できた。
これに対し、比較例1では、両末端に-CHCHOHが配置され、N,N-置換アミドを有する末端基を含まない化合物(ZA)を用いている。このため、比較例1では、潤滑層の保護層に対する密着性が強すぎて耐摩耗性が不足し、しかも潤滑層の脂溶性が不足して、汚染物質を生成させる環境物質および磁気記録媒体の腐食の原因となる水が潤滑層に誘引され、耐腐食性および化学物質耐性が十分に得られなかったものと推定される。その結果、化合物(ZA)を用いた比較例1の磁気記録媒体は、すべての評価項目において評価がCであった。
また、比較例2では、一方の末端に、フェニレン基を介して、アミド結合を構成する窒素原子に1つの水素原子が結合しているアミド基(-NHC(=O)CH)が配置された化合物(ZB)を用いている。比較例2では、N,N-置換アミドを有する末端基を含まない化合物(ZB)を用いているため、末端基の脂溶性が不足しており、耐摩耗性および化学物質耐性の評価は良好であったが、耐腐食性の評価はCになったものと推定される。
また、比較例3および比較例4は、いずれも、両末端に配置されたアミド基が、アミド結合を構成する窒素原子に2つの水素原子が結合している基であって、N,N-置換アミドを有する末端基を含まない化合物(化合物(ZC)、(ZD))を用いている。このため、比較例3および比較例4では、化合物(ZC)、(ZD)の脂溶性が不足しているものと推定される。また、比較例3および比較例4では、化合物の両末端に配置されたアミド基が、化合物中の水酸基と相互作用することによって、凝集したり、保護層上の活性点との結合に関与しない水酸基が生じて、汚染物質を生成させる環境物質および磁気記録媒体の腐食の原因となる水が潤滑層に誘引されたりしたものと推定される。これらのことから、化合物(ZC)を用いた比較例3および化合物(ZD)を用いた比較例4では、すべての評価項目において評価がCになったものと推定される。
また、比較例5では、両末端に配置されたアミド基が、アミド結合を構成する窒素原子に1つの水素原子が結合している基である化合物(ZE)を用いている。このため、比較例5では、アミド結合を構成する窒素原子に2つの水素原子が結合している化合物を用いた比較例3および比較例4よりも、耐摩耗性および化学物質耐性が良好となっている。しかし、比較例5では、化合物(ZE)の脂溶性が不足しているため、耐腐食性の評価がCになったものと推定される。
本発明の含フッ素エーテル化合物を含む磁気記録媒体用潤滑剤を用いることにより、厚みが薄くても、優れた密着性を有し、良好な化学物質耐性および耐摩耗性を有し、磁気記録媒体の腐食抑制効果が高い潤滑層を形成できる。
10 磁気記録媒体
11 基板
12 付着層
13 軟磁性層
14 第1下地層
15 第2下地層
16 磁性層
17 保護層
18 潤滑層

Claims (11)

  1. 下記式(1)で表されることを特徴とする、含フッ素エーテル化合物。
    -O-R-CH-R-CH-R-O-R (1)
    (式(1)中、Rは、パーフルオロポリエーテル鎖である。-R -O-および-R -O-がそれぞれ独立に、下記式(4)で表される2価の連結基であり、同じであっても異なっていても良い。RおよびRは、下記式(2-1)~(2-5)で表される末端基、下記式(3-1)~(3-5)で表される末端基または水素原子であり、RおよびRは、同じであっても良いし、それぞれ異なっていても良い。RおよびRのうち少なくとも一方は、下記式(2-1)~(2-5)または(3-1)~(3-5)で表される末端基である。)
    (式(4)中、lは1~3の整数を表す。l個のmはそれぞれ独立に、1~6の整数を表す。l個のnはそれぞれ独立に、1~6の整数を表す。1つの繰り返し単位において、mおよびnの少なくとも一方は1である。Eは、単結合、-CH CH O-(最も左側の炭素原子が、繰り返し単位中の酸素原子と結合する)、-CH CH CH O-(最も左側の炭素原子が、繰り返し単位中の酸素原子と結合する)、または-CH CH CH CH O-(最も左側の炭素原子が、繰り返し単位中の酸素原子と結合する)を表す。式(4)中、最も左側の酸素原子は、R と結合しているメチレン基に結合し、Eは、R またはR と結合する。)
  2. 前記式(1)中のRおよびRがそれぞれ独立に、前記式(2-1)~(2-5)または(3-1)~(3-5)で表される末端基である、請求項1に記載の含フッ素エーテル化合物。
  3. 前記式(1)中のRおよびRが同じである、請求項2に記載の含フッ素エーテル化合物。
  4. 前記式(1)中のRおよびRが異なる、請求項2に記載の含フッ素エーテル化合物。
  5. 前記式(1)中のRおよびRの一方が前記式(2-1)~(2-5)または(3-1)~(3-5)で表される末端基であり、他方が水素原子である、請求項1に記載の含フッ素エーテル化合物。
  6. 前記式(1)におけるRが、下記式(6)で表されるパーフルオロポリエーテル鎖である、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の含フッ素エーテル化合物。
    -(CFw1-O-(CFO)w2-(CFCFO)w3-(CFCFCFO)w4-(CFCFCFCFO)w5-(CFw6- (6)
    (式(6)中、w2、w3、w4、w5は平均重合度を示し、それぞれ独立に0~20を表す。ただし、w2、w3、w4、w5の全てが同時に0になることはない。w1、w6は、CFの数を表す平均値であり、それぞれ独立に1~3を表す。式(6)における繰り返し単位である(CFO)、(CFCFO)、(CFCFCFO)、(CFCFCFCFO)の配列順序には、特に制限はない。)
  7. 前記式(1)におけるRが、下記式(7-1)~(7-4)で表されるパーフルオロポリエーテル鎖から選ばれるいずれか1種である、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の含フッ素エーテル化合物。
    -CF-(OCFCF-(OCF-OCF- (7-1)
    (式(7-1)中、hおよびiは平均重合度を示し、hは1~20を表し、iは0~20を表す。)
    -CFCF-(OCFCFCF-OCFCF- (7-2)
    (式(7-2)中、jは平均重合度を示し、1~15を表す。)
    -CFCFCF-(OCFCFCFCF-OCFCFCF- (7-3)
    (式(7-3)中、kは平均重合度を示し、1~10を表す。)
    -(CFw7-O-(CFCFCFO)w8-(CFCFO)w9-(CFw10- (7-4)
    (式(7-4)中、w8、w9は平均重合度を示し、それぞれ独立に1~20を表す。w7、w10は、CFの数を表す平均値であり、それぞれ独立に1~2を表す。)
  8. 数平均分子量が500~10000の範囲内である、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の含フッ素エーテル化合物。
  9. 請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の含フッ素エーテル化合物を含むことを特徴とする磁気記録媒体用潤滑剤。
  10. 基板上に、少なくとも磁性層と、保護層と、潤滑層とが順次設けられた磁気記録媒体であって、
    前記潤滑層が、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の含フッ素エーテル化合物を含むことを特徴とする磁気記録媒体。
  11. 前記潤滑層の平均膜厚が、0.5nm~2.0nmである、請求項10に記載の磁気記録媒体。
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