包括多齒全氟聚醚結(jié)構(gòu)的單分散潤(rùn)滑劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及潤(rùn)滑劑，并且更特別地，本發(fā)明涉及單分散潤(rùn)滑劑，其包括多齒全氟聚 醚結(jié)構(gòu)，并且特別地可適合用作用于磁記錄介質(zhì)的潤(rùn)滑劑層。
【背景技術(shù)】
[0002] 計(jì)算機(jī)的核心為磁性硬盤驅(qū)動(dòng)器（HDD)，其典型地包括旋轉(zhuǎn)磁盤、具有讀磁頭和寫 磁頭的滑塊（浮動(dòng)塊）、在旋轉(zhuǎn)磁盤上方的懸臂、以及擺動(dòng)懸臂以將讀磁頭和/或?qū)懘蓬^置 于旋轉(zhuǎn)磁盤上經(jīng)選擇的圓形軌道上方的致動(dòng)器臂（驅(qū)動(dòng)臂）。當(dāng)磁盤未旋轉(zhuǎn)時(shí)，懸臂將滑塊 偏壓至與磁盤的表面接觸，但是當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，與滑動(dòng)塊的空氣軸承表面（ABS)相鄰?fù)ㄟ^(guò) 旋轉(zhuǎn)盤使空氣打旋，使滑塊在距與旋轉(zhuǎn)盤的表面的微小距離處漂?。╮ide)在空氣軸承上。 當(dāng)滑塊漂浮在空氣軸承上時(shí)，寫磁頭和讀磁頭被用于將磁性印記寫至旋轉(zhuǎn)盤和從旋轉(zhuǎn)盤讀 取磁信號(hào)場(chǎng)。讀磁頭和寫磁頭連接至處理電路，其根據(jù)計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行以實(shí)施寫和讀功能。
[0003] 在信息時(shí)代的信息處理容量飛速地增加。特別地，已需要HDD在它們有限的面積 和體積中存儲(chǔ)更多的信息。滿足這種需要的技術(shù)方法是通過(guò)提高HDD的記錄密度來(lái)增加所 述容量。為了實(shí)現(xiàn)更高的記錄密度，記錄位（比特，bit)的進(jìn)一步小型化是有效的，這又典 型地需要設(shè)計(jì)越來(lái)越小的組件。通過(guò)使磁頭中的讀和寫元件保持在更接近磁介質(zhì)的磁記錄 層的位置的能力來(lái)輔助這種組件尺寸的降低。讀和寫元件與磁記錄層之間的距離稱為磁間 距。
[0004] 使磁間距變窄對(duì)于改善磁記錄裝置、例如HDD的記錄密度是非常有效的方法。已 經(jīng)嘗試減小間隙（其被定義為磁頭的最低點(diǎn)（在ABS處的最遠(yuǎn)的突出部分）和磁介質(zhì)的最 高表面之間的空隙）來(lái)減小磁間距。在磁記錄裝置中用于減小該間隙的技術(shù)依賴于磁頭的 一個(gè)或多個(gè)部分的熱膨脹。這種熱膨脹通過(guò)加熱器導(dǎo)致，所述加熱器位于磁頭的一個(gè)或多 個(gè)元件附近，使得向所述加熱器施加電流控制磁頭的一個(gè)或多個(gè)部分的膨脹以提供更小的 磁頭-介質(zhì)間隙。
[0005] 然而，更小的間隙還可導(dǎo)致滑塊和磁介質(zhì)的潤(rùn)滑劑層之間不期望的相互作用。這 樣的滑塊-潤(rùn)滑劑的相互作用可在潤(rùn)滑劑中產(chǎn)生小坡、波紋、消耗等?；瑝K-潤(rùn)滑劑相互作 用還可導(dǎo)致潤(rùn)滑劑積聚在滑塊的前緣上，由此不利地影響讀磁頭和寫磁頭的性能。此外，在 滑塊的前緣上積聚的潤(rùn)滑劑可回落在磁介質(zhì)表面上，導(dǎo)致具有不均勻的厚度的潤(rùn)滑劑層。 不幸地，不均勻的潤(rùn)滑劑層（例如包括小坡、波紋、更厚的區(qū)域等的潤(rùn)滑劑層）可在讀和/ 或?qū)懖僮鬟^(guò)程中產(chǎn)生錯(cuò)誤，并容許在具有少量或不具有潤(rùn)滑劑的區(qū)域中劃傷磁介質(zhì)表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)一種實(shí)施方式，用于形成基本上單分散的潤(rùn)滑劑的方法包括：提供多個(gè)全氟 聚醚（PFPE)前體，各PFPE前體包括兩個(gè)末端鏈段和位于其間的PFPE骨架（主鏈）；用一個(gè) 或多個(gè)（一種或多種）保護(hù)劑保護(hù)各PFPE前體的末端鏈段之一以形成多個(gè)單保護(hù)的PFPE 前體，各單保護(hù)的PFPE前體包括被保護(hù)的末端鏈段和未被保護(hù)的末端鏈段；和通過(guò)偶聯(lián)劑 將單保護(hù)的PFPE前體各自的未被保護(hù)的末端鏈段偶聯(lián)至另外的單保護(hù)的PFPE前體的未被 保護(hù)的末端鏈段以形成多齒PFPE結(jié)構(gòu)。
[0007] 根據(jù)另一實(shí)施方式，基本上單分散的潤(rùn)滑劑包括多個(gè)多齒全氟聚醚（PFPE)結(jié)構(gòu)， 各多齒PFPE結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)末端鏈段和其間的中間鏈段，其中所述多齒PFPE結(jié)構(gòu)具有 基本上相同的分子量。
[0008] 本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將由以下詳細(xì)描述變得明晰，所述詳細(xì)描述當(dāng)結(jié)合附圖 一起考慮時(shí)舉例說(shuō)明本發(fā)明的原理。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 為了更充分地理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)以及優(yōu)選的使用模式，應(yīng)參考結(jié)合附圖閱 讀的以下詳細(xì)描述。
[0010] 圖IA提供根據(jù)一種實(shí)施方式的潤(rùn)滑劑的簡(jiǎn)化表示。
[0011] 圖IB為Zdol的分子結(jié)構(gòu)的表不。
[0012] 圖IC為Ztetraol的分子結(jié)構(gòu)的表不。
[0013] 圖2A為根據(jù)一種實(shí)施方式的多齒潤(rùn)滑劑的簡(jiǎn)化表示。
[0014] 圖2B為ZTMD的分子結(jié)構(gòu)的表示。
[0015] 圖3為根據(jù)一種實(shí)施方式的用于形成ZTMD的方法的流程圖。
[0016] 圖4為根據(jù)一種實(shí)施方式的用于形成基本上單分散的潤(rùn)滑劑的方法的流程圖。
[0017] 圖5為單（縮丙酮（丙酮化物））保護(hù)的Ztetraol前體的分子結(jié)構(gòu)的表示。
[0018] 圖6為單（硫代碳酸酯）保護(hù)的Ztetraol前體的分子結(jié)構(gòu)的表示。
[0019] 圖7為單（碳酸酯）保護(hù)的Ztetraol前體的分子結(jié)構(gòu)的表示。
[0020] 圖8為根據(jù)一種實(shí)施方式的包含三個(gè)PFPE骨架的多齒潤(rùn)滑劑的簡(jiǎn)化表示。
[0021] 圖9為根據(jù)一種實(shí)施方式的包含三個(gè)PFPE骨架的多齒PFPE結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化表示。
[0022] 圖10A-10C為根據(jù)不同的實(shí)施方式的包含三個(gè)PFPE骨架的多齒PFPE結(jié)構(gòu)的分子 結(jié)構(gòu)的表不。
[0023] 圖11為根據(jù)一種實(shí)施方式的磁介質(zhì)的簡(jiǎn)化示意圖。
[0024] 圖12為根據(jù)一種實(shí)施方式的磁記錄盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。
[0025] 圖13A為根據(jù)一種實(shí)施方式的縱向磁記錄介質(zhì)的示意性表示。
[0026] 圖13B為根據(jù)一種實(shí)施方式的磁記錄頭和圖13A的縱向磁記錄介質(zhì)的示意性表 不。
[0027] 圖14A為根據(jù)一種實(shí)施方式的垂直磁記錄介質(zhì)的示意性表示。
[0028] 圖14B為根據(jù)一種實(shí)施方式的磁記錄頭和圖14A的垂直磁記錄介質(zhì)的示意性表 不。
[0029] 圖14C為根據(jù)一種實(shí)施方式的適用于在圖14A的垂直磁記錄介質(zhì)的兩側(cè)上單獨(dú)記 錄的記錄裝置的示意性表示。
[0030] 圖15A為具有螺旋線圈的垂直磁頭的一種【具體實(shí)施方式】的橫截面圖。
[0031] 圖15B為具有螺旋線圈的背負(fù)式（piggyback)磁頭的一種【具體實(shí)施方式】的橫截面 圖。
[0032] 圖16A為具有環(huán)狀（成環(huán)，looped)線圈的垂直磁頭的一種【具體實(shí)施方式】的橫截 面圖。
[0033] 圖16B為具有環(huán)狀線圈的背負(fù)式磁頭的一種【具體實(shí)施方式】的橫截面圖。
[0034] 圖17為說(shuō)明Ztetraol-GT 1200、Ztetraol單縮丙酮和Ztetraol二縮丙酮的熱重 分析（TGA)的圖。
[0035] 圖18為說(shuō)明根據(jù)圖4的方法合成的ZTMD、以及根據(jù)圖3的方法合成的高純度ZTMD 標(biāo)準(zhǔn)物的TGA的圖。
[0036] 圖19為Ztetraol單硫代碳酸酯的13C核磁共振（NMR)譜圖。
[0037] 圖20為說(shuō)明Ztetraol標(biāo)準(zhǔn)物、ZTMD標(biāo)準(zhǔn)物、和根據(jù)圖4的方法合成的ZTMD的TGA 的圖。
[0038] 圖21為分離的Ztetraol單碳酸酯和Ztetraol二碳酸酯的13C NMR譜圖。
[0039] 圖22為分離的Ztetraol單碳酸酯和Ztetraol二碳酸酯的19F NMR譜圖。
[0040] 圖23為分離的Ztetraol單碳酸酯和Ztetraol二碳酸酯的1H NMR譜圖。
[0041] 圖24為說(shuō)明分離的Ztetraol單碳酸酯和Ztetraol二碳酸酯的TGA的圖。
[0042] 圖25為根據(jù)圖4的方法合成的ZTMD的13C NMR譜圖。
[0043] 圖26為說(shuō)明ZTMD標(biāo)準(zhǔn)物、Ztetraol標(biāo)準(zhǔn)物和根據(jù)圖4的方法合成的ZTMD的TGA 的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 出于說(shuō)明本發(fā)明的一般性原理的目的進(jìn)行以下描述，且以下描述不意圖限制在本 文中要求保護(hù)的發(fā)明構(gòu)思。此外，可以各種可能的組合和排列的每一種將在本文中描述的 具體特征與其它描述的特征組合使用。
[0045] 除非在本文中另外具體限定，否則所有的術(shù)語(yǔ)被賦予它們可能的最廣泛的解釋， 包括由說(shuō)明書(shū)暗示的含義以及本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的和/或如在字典、論文等中所定義 的含義。
[0046] 還必須注意，如在說(shuō)明書(shū)和所附的權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式"不定冠詞一個(gè) (種）（a，an) "和"定冠詞該（所述）（the) "包括復(fù)數(shù)形式，除非另外說(shuō)明。
[0047] 以下描述公開(kāi)了磁存儲(chǔ)系統(tǒng)和/或相關(guān)系統(tǒng)和方法、及其操作和/或組件的若干 實(shí)施方式。
[0048] 潤(rùn)滑劑可用于各種機(jī)械裝置中，包括磁性硬盤驅(qū)動(dòng)器和其它微電子機(jī)械系統(tǒng)。特 別地，當(dāng)潤(rùn)滑劑的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)連接至被潤(rùn)滑的表面時(shí)，潤(rùn)滑劑可形成潤(rùn)滑劑層。例 如，潤(rùn)滑劑可在磁介質(zhì)（例如磁盤）上形成潤(rùn)滑劑層，所述磁介質(zhì)在機(jī)械裝置中相對(duì)于其它 部件移動(dòng)。潤(rùn)滑劑由此可通過(guò)降低碳磁頭磨損、保護(hù)不受有機(jī)污染和提供對(duì)于在磁介質(zhì)中 存在的磁性層的腐蝕的額外防護(hù)而在磁存儲(chǔ)系統(tǒng)中的磁頭-介質(zhì)界面處起到重要作用。在 優(yōu)選的方案中，由于官能化的全氟聚醚（PFPE)的化學(xué)惰性（特別是對(duì)于氧化）、它們的熱穩(wěn) 定性、以及它們降低在磁介質(zhì)的上表面上存在的碳覆蓋層（保護(hù)層，overcoat)的表面能的 能力，這樣的潤(rùn)滑劑可包括所述官能化的全氟聚醚。
[0049] 圖IA提供根據(jù)一種實(shí)施方式的潤(rùn)滑劑100的簡(jiǎn)化表示。如在圖IA中所示，潤(rùn)滑 劑100包括兩個(gè)末端鏈段102和位于其間的單獨(dú)的全氟聚醚（PFPE)骨架104。如在本文中 所使用的，PFPE骨架是指潤(rùn)滑劑分子的連續(xù)鏈段/部分，其包括至少一個(gè)全氟聚烷基醚單 元。在各種方案中，除了所述至少一個(gè)全氟聚烷基醚單元之外，PFPE骨架還可包括一個(gè)或 多個(gè)氟烷基醚單元和/或一個(gè)或多個(gè)烷基醚單元。在優(yōu)選的方案中，末端鏈段102各自可 包括至少一個(gè)配置為連接至被潤(rùn)滑的表面的反應(yīng)性官能團(tuán)。
[0050] 在磁記錄中對(duì)于更高的面密度的驅(qū)動(dòng)器使更小的磁頭介質(zhì)間距（head media spacing) (HMS)成為必需，其與位尺寸是成比例的。因?yàn)樵诖蓬^-介質(zhì)界面處存在潤(rùn)滑劑， 所以降低潤(rùn)滑劑的PFPE骨架從所述介質(zhì)的表面延伸的距離是實(shí)現(xiàn)更小的HMS的一種方法。 Zdol和Ztetraol為具有在圖IA中所示的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的全氟聚醚（PFPE)潤(rùn)滑劑的例子，并且 由于它們的低分子量PFPE骨架，其具有良好的間隙特性。Zdol和Ztetraol的分子結(jié)構(gòu)分 別說(shuō)明在圖IB和IC中，其中注釋說(shuō)明PFPE骨架和末端鏈段。與在圖IB-C中所示的PFPE 骨架中的-(CF2CF2O)n-和-(CF2O) p-單元相關(guān)的下標(biāo)"η"和"p"各自單獨(dú)地對(duì)應(yīng)于大于零的 整數(shù)。如在圖IB-C中所示的，Zdol和Ztetraol在它們各自的末端鏈段包括一個(gè)或多個(gè)-OH 官能團(tuán)，由此允許它們結(jié)合至表面、例如在磁記錄介質(zhì)的上表面上存在的保護(hù)性碳覆蓋層。
[0051] 雖然Zdol和Ztetraol的低分子量PFPE骨架可幫助實(shí)現(xiàn)小的HMS，但是它們還可 使Zdol和Ztetraol對(duì)于蒸發(fā)問(wèn)題敏感，因?yàn)榉肿恿肯喾吹厍乙灾笖?shù)方式隨著蒸汽壓變化。 另外，與Zdol和Ztetraol的PFPE骨架相關(guān)的低分子量還可導(dǎo)致擺脫（spin-off)問(wèn)題，因 為分子量與粘度具有線性的反比關(guān)系。消除和/或減輕這些蒸發(fā)和擺脫問(wèn)題的方法可涉 及提高與Zdol和Ztetraol相關(guān)的PFPE骨架的分子量。例如，在一種具體方案中，Zdol和 Ztetraol中的單獨(dú)的PFPE骨架可具有大于或等于約3000amu