离子液体、润滑剂和磁记录介质制造技术

本发明专利技术涉及一种润滑剂，其含有具有共轭酸(B+)和共轭碱(X‑)并且为质子性的离子液体，所述离子液体由下述通式(1)表示，所述共轭碱是磺酸的共轭碱、磺酰亚胺的共轭碱和三磺基甲基化物的共轭碱中的任一种。其中，所述通式(1)中，R1和R2是氢原子，或者R1和R2与其所结合的碳原子一起形成苯环，R3表示碳原子数10以上的直链状烃基，R4表示氢原子和烃基中的任一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及质子性离子液体、含有该离子液体的润滑剂和使用了该润滑剂的磁记录介质。
技术介绍
以往，对于薄膜磁记录介质，为了减少磁头和介质表面的摩擦、磨耗，在磁性层表面涂布润滑剂。为了避免静摩擦这样的粘接，实际的润滑剂的膜厚为分子水平。因此，就薄膜磁记录介质而言，即使说最重要的是选择在任何环境下都具有优异的耐磨耗性的润滑剂也不为过。就磁记录介质的使用寿命而言，使润滑剂存在于介质表面而不产生脱离、脱落(spin-off)、化学性的劣化等是重要的。薄膜磁记录介质的表面越平滑，润滑剂越难存在于介质表面。这是因为薄膜磁记录介质不具有涂布型磁记录介质这样的润滑剂的补充能力。另外，润滑剂与磁性层表面的保护膜的粘接力弱时，加热、滑动时产生润滑剂膜厚的减少，加速磨耗，因此需要大量的润滑剂。大量的润滑剂成为移动性的润滑剂，可以使其具有补充消失了的润滑剂的功能。但是，过量的润滑剂由于使润滑剂的膜厚比表面粗糙度大，因此产生与粘接有关的问题，存在着严重的情况下会导致静摩擦而成为驱动不良的原因的两难窘境。这些摩擦的问题，在以往的全氟聚醚(PFPE)系润滑剂中没有得到充分解决。特别是表面平滑性高的薄膜磁记录介质中，为了消除这些进退两难的问题，分子设计并合成了新型润滑剂。另外，提出了很多关于PFPE的润滑性的报告。如此，磁记录介质中，润滑剂是非常重要的。表1中显示了代表性的PFPE系润滑剂的化学结构。[表1]表1中的Z-DOL是通常使用的薄膜磁记录介质用润滑剂之一。另外，有报告称：Z-Tetraol(ZTMD)是在PFPE的主链中进一步导入了功能性羟基的物质，减少磁头介质界面(headmediainterface)间隙的同时提高驱动的可靠性。还有报告称：A20H抑制因PFPE主链的路易斯酸、路易斯碱引起的分解，改善摩擦学特性。另一方面，还报告称：与上述的PFPE不同，Mono的高分子主链和极性基团分别是聚正丙基氧和胺，使近接触时的粘接相互作用减少。但是，被认为熔点高、热稳定的一般的固体润滑剂会妨碍灵敏度非常高的电磁转换过程，另外，被磁头削掉的磨耗粉在运行磁道上产生，因此磨耗特性变差。如前所述，如果是液体润滑剂，则存在对于因磁头引起磨耗而被去除的润滑剂，从相邻的润滑层移动而进行补充这样的移动性。但是，由于该移动性，特别是在高温下，在盘片运转中从盘片表面脱落，润滑剂减少，结果失去防护功能。因此，适当使用了粘度高并且低挥发性的润滑剂，使得抑制蒸发速度、延长盘片驱动寿命成为可能。鉴于这些润滑机制，对薄膜磁记录介质所使用的低摩擦、低磨耗的润滑剂的要求如下所述。(1)低挥发性。(2)为了表面补充功能，因而表面张力低。(3)末端极性基团与盘片表面具有相互作用。(4)热稳定性和氧化稳定性高，以使得使用期间没有分解、减少。(5)对金属、玻璃、高分子没有化学活性，对磁头、导槽不产生磨耗粉。(6)没有毒性、可燃性。(7)边界润滑特性优异。(8)溶解于有机溶剂。近年，蓄电材料、分离技术、催化剂技术等中，离子液体作为用于合成有机、无机材料的环境友好的溶剂之一，受到关注。离子液体属于低熔点溶融盐的大的范畴，一般是指其中熔点为100℃以下的物质。用作润滑剂的离子液体的重要特性有：挥发性低、无可燃性、热稳定、溶解性能优异。故而，离子液体因其特征，也被期待作为真空中、高温中等极端环境下的新型润滑剂来应用。另外还已知通过在单一的自组装量子点晶体管的栅极中使用离子液体，可以将晶体管的可控性提高到以往的100倍的技术。该技术中，离子液体通过形成双电层，作为1nm左右的绝缘膜来起作用，从而能够获得大的电容量。其中，关于咪唑系非质子性离子液体，有非常多的报告例。例如通过使用某种离子液体，金属、陶瓷表面的摩擦和磨耗与以往的烃系润滑剂相比，有时会降低。例如有报告称：用氟代烷基进行取代而合成以咪唑阳离子为基础的离子液体，烷基咪唑鎓的四氟硼酸盐、六氟磷酸盐在用于钢、铝、铜、单晶SiO2、硅、赛龙陶瓷(Si-Al-O-N)时，显示出比环状磷腈(X-1P)、PFPE更优异的摩擦学特性。另外还有报告称：如果是以铵为基础的离子液体，则在从弹性流体到边界润滑区域中，比基础油还降低了摩擦。另外，已经提出了在以双(氟代磺基)酰亚胺咪唑鎓为主成分的非质子性离子液体中添加具有长链烷基的咪唑系化合物而得到的合成润滑剂(参照专利文献1)。该提案的技术中，观察到了摩擦试验结束后的试验钢板产生的磨耗痕迹，确认了提案的合成润滑剂相对于不添加具有长链烷基的咪唑系化合物的体系，摩擦系数降低，改善了磨耗。另外，还报告了具有咪唑鎓的离子液体系润滑剂，几乎都以硼作为基础的阴离子四氟硼酸根[BF4]－作为基础(参照非专利文献1～5)。另外，还报告了具有BF4－的非质子性离子液体在钢铁-钢铁接触、以及钢铁-铝接触时，具有显著良好的摩擦学性能(参照非专利文献6)。这些报告中，暗示了BF4－具有优异的摩擦学性能，但遗憾的是没有记载详细的机理。另外，还提出了与X-IP和全氟聚醚(PFPE)等以往的高温润滑剂相比，在铁钢-铁钢接触时，在20℃和100℃下显示出优异的摩擦学性能的润滑剂(参照非专利文献7)。但是，BF4－是亲水性的，对水的敏感性高，因此成为摩擦学和其他工业用途中不期望的物质。这些阴离子对水分非常敏感，能发生水解而得到氟化氢。即，这些生成物通过各种各样的摩擦化学反应而引起腐蚀，由此可能引起对机械系统中的基板的损伤。因此，提高阴离子的疏水性而使其对水分的反应性降低，在各种环境下均具有优异的摩擦学特性的润滑剂是必要的。关于作为离子液体而有用的含氟化阴离子的咪唑鎓系新型离子液体，提出了如下这样的物质。提出了例如具有氟系末端的咪唑衍生离子液体(参照非专利文献8)、具有双(三氟甲烷磺酸酯)酰胺阴离子的咪唑鎓衍生离子液体(参照非专利文献9)等。另外，提出了在1位具有十八烷基的咪唑鎓的部分氟化磺酸酯系非质子性离子液体(参照专利文献2)。但是，该提案的技术中，没有提及实际的应用特性。另外，对于离子液体，调查了作为向基础油添加的添加剂的效果，或在理解润滑机制的基础上研究了化学性和摩擦学化学性的反应，但几乎没有作为磁记录介质的应用例子。其中，质子性的离子液体(PIL)是通过布朗斯特酸和布朗斯特碱的当量的化学反应而形成的化合物的总称。还报告了全氟辛烷酸烷基铵盐是PIL，与前述Z-DOL相比，具有显著降低磁记录介质的摩擦的效果(参照专利文献3和4、以及非专利文献10～12)。另外，质子性离子液体比非质子性离子液体容易合成，例如不需要合成氮的季盐，仅将酸和碱等摩尔量混合就可以合成，因此，例如提高热稳定性等分子设计范围也变得非常宽。还报告了通过使用磺酸铵盐而增大酸的pKa与碱的pKa的差(ΔpKa)，提高了热稳定性的磁记录介质用润滑剂(参照非专利文献13)。该报告中确认了：润滑剂热稳定性的机理因ΔpKa的数值而有所不同，根据DG/DTA，ΔpKa的数值小时，重量减少是吸热的，由于蒸发而发生重量减少，与此相对，ΔpKa的数值大时，重量减少是放热的，对重量减少而言，热分解是主导的。然而，硬盘的面记录密度一直以1Tb/in2-2.5Tb/in2为目标进行开发。现在，以磁性粒子微細化为大前提，对大容量化技术持续进行着大力开发。大容量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种润滑剂，其特征在于，含有具有共轭酸(B+)和共轭碱(X‑)并且为质子性的离子液体，所述离子液体由下述通式(1)表示，所述共轭碱是磺酸的共轭碱、磺酰亚胺的共轭碱和三磺基甲基化物的共轭碱中的任一种，[化1]其中，所述通式(1)中，R1和R2是氢原子，或者R1和R2与其所结合的碳原子一起形成苯环，R3表示碳原子数10以上的直链状烃基，R4表示氢原子和烃基中的任一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.19 JP 2014-1263361.一种润滑剂，其特征在于，含有具有共轭酸(B+)和共轭碱(X-)并且为质子性的离子液体，所述离子液体由下述通式(1)表示，所述共轭碱是磺酸的共轭碱、磺酰亚胺的共轭碱和三磺基甲基化物的共轭碱中的任一种，[化1]其中，所述通式(1)中，R1和R2是氢原子，或者R1和R2与其所结合的碳原子一起形成苯环，R3表示碳原子数10以上的直链状烃基，R4表示氢原子和烃基中的任一个。2.根据权利要求1所述的润滑剂，其中，共轭碱由下述通式(2)～通式(5)中的任一个表示，[化2]CnF2n+1-SO3-通式(2)其中，所述通式(2)中，n表示0～20的整数，所述通式(3)中，m表示0～2的整数，所述通式(4)中，n表示0～10的整数，所述通式(5)中，n表示0～6的整数。3.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤洋文，初田弘毅，伊藤牧八，多纳信郎，尹炅成，渡边正义，
申请(专利权)人：迪睿合株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP