高热稳定性润滑剂的制作方法

高热稳定性润滑剂
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年4月1日提交的并且名称为“high thermal stability lubricants”的美国专利申请号17/220,836的优先权和权益，该申请要求于2020年11月18日提交的名称为“high thermal stability lubricants”的美国临时专利申请号63/115,586的优先权和权益，这两个专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
3.本公开涉及润滑剂，并且更具体地，涉及高热稳定性润滑剂，这些润滑剂可用于磁记录，例如用于热辅助磁记录(hamr)磁介质。


背景技术：

4.磁存储系统，诸如硬盘驱动器(hdd)，用于静止计算环境和移动计算环境两者中的各种设备中。包含磁存储系统的设备的示例包括数据中心存储系统、台式计算机、便携式笔记本电脑、便携式硬盘驱动器、网络存储系统、高清晰度电视(hdtv)接收器、车辆控制系统、蜂窝电话或移动电话、电视机顶盒、数字相机、数字视频相机、视频游戏控制器和便携式媒体播放器。
5.典型的磁盘驱动器包含一个或多个平盘或平板形式的磁存储介质。这些磁盘通常包括两个主要部件，即赋予其结构和刚性的基板材料，以及磁介质涂层，该磁介质涂层将表示数据的磁脉冲或磁力矩存储在涂层内的记录层中。典型的磁盘驱动器还包括读取头和写入头，通常呈磁换能器的形式，该磁换能器可以感应和/或改变存储在磁盘的记录层上的磁场。hamr是一种记录技术，该技术可以使用高记录温度向介质写入信息从而在具有高矫顽力的磁存储介质上提高写入数据的面密度(ad)。然而，施加于介质的高记录温度可能带来挑战。磁存储介质的其它示例包括可用于磁带记录的柔性带介质。由于与hamr相关联的高温，用于hamr驱动器的合适润滑剂可得益于相对高的热稳定性。因此，本领域需要具有高热稳定性和用于hamr驱动器的其它特性的润滑剂。


技术实现要素：

6.在一个方面，本公开提供了一种润滑剂，该润滑剂包括多齿润滑剂，该多齿润滑剂包含根据以下通式附接到多个侧链部分-(rb-re)的锚定部分ra：
7.ra-(rb-re)
x
；
8.其中ra是具有价x的多价基团；
9.其中每个rb独立地为包含以下通式的二价部分：
[0010]-och2cf2o-(cf2cf2o)
b-c(r
#
)2ch
2-；
[0011]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子；
[0012]
其中每个b独立地为1至10；
[0013]
其中x大于或等于2；和
[0014]
其中每个re独立地为羟基(-oh)或包含来自元素周期表的第13至17族的元素的官能团。
[0015]
在一个方面，本公开提供了一种磁记录介质，该磁记录介质包括位于非磁性基板上的磁记录层；位于磁记录层上的保护性外涂层；以及位于保护性外涂层上的润滑剂层，该润滑剂包括多齿润滑剂，该多齿润滑剂包含根据以下通式附接到多个侧链部分-(rb-re)的锚定部分ra：
[0016]
ra-(rb-re)
x
；
[0017]
其中ra是具有价x的多价基团；
[0018]
其中每个rb独立地为包含以下通式的二价部分：
[0019]-och2cf2o-(cf2cf2o)
b-c(r
#
)2ch
2-；
[0020]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子；
[0021]
其中每个b独立地为1至10；
[0022]
其中x大于或等于2；和
[0023]
其中每个re独立地为羟基(-oh)或包含来自元素周期表的第13至17族的元素的官能团。
[0024]
在一个方面，本公开还提供了一种数据存储系统，该数据存储系统包括磁头；根据本文公开的任一个或多个方面的磁记录介质，用于将磁头定位在磁记录介质上的驱动机构；以及控制器，该控制器电耦接至磁头以控制磁头的操作。
[0025]
当结合附图考虑时，本公开的其它方面和优点将从以下具体实施方式中变得显而易见。
附图说明
[0026]
图1是示意性地示出根据本公开的一个方面的包括滑块和磁记录介质的数据存储设备的图；
[0027]
图2是根据本公开的一个方面的图1的滑块和磁记录介质的侧视示意图；
[0028]
图3是根据本公开的一个方面的热辅助磁记录(hamr)介质的侧视示意图；
[0029]
图4是示出根据本文公开的方面的润滑剂的示意图；和
[0030]
图5是根据本文公开的方面的用于形成在其上包括润滑剂层的磁记录介质的方法的流程图。
具体实施方式
[0031]
热辅助磁记录(hamr)系统在比传统磁记录系统高得多的温度下操作。hamr是能量辅助磁记录(eamr)技术类别内的磁记录的示例，其中常规磁记录由系统中使用的其它能量补充。eamr的其它示例可以包括微波辅助磁记录(mamr)和电流施加到主极附近的各种导电结构和/或磁结构中。本公开整体涉及具有高热稳定性的润滑剂，该润滑剂可以与磁记录介质和/或磁数据存储系统结合使用，该磁数据存储系统包括hamr或更一般地eamr、磁记录介质或存储系统。在一个方面，润滑剂可以包括多齿润滑剂，该多齿润滑剂包含可以附接多个侧链部分的多价锚定部分。在本公开的一些方面，这些侧链中的每个侧链都包括全氟乙醚部分。当与本领域中已知的润滑剂相比时，该润滑剂提供改善的磁头磨损水平、润滑提升和
改善的污染稳定性。
[0032]
定义
[0033]
出于本文的目的和其权利要求书，元素周期表族的新编号方案如chemical and engineering news,63(5)，第27页(1985)中所述使用。因此，“第4族金属”是来自元素周期表的第4族的元素，例如hf、ti或zr。
[0034]
如本文所用，并且除非另外指明，否则术语“c
n”意指每个分子具有n个碳原子的烃，其中n是正整数。同样，“c
m-c
y”基团或化合物是指包含其总数在m至y范围内的碳原子的基团或化合物。因此，c
1-c4烷基基团是指包含的其总数在1至4范围内(例如1、2、3和4)的碳原子的烷基基团。
[0035]“部分”是指形成分子的一部分的一个或多个共价键合的原子。术语“基团(group)”、“基团(radical)”、“部分”和“取代基”可以互换使用。
[0036]
术语“烃基基团(radical)”、“烃基基团(group)”或“烃基”可以互换使用并且被定义为意指仅由氢原子和碳原子组成的基团。优选的烃基是c
1-c
20
基团，它们可以是直链、支链或环状，并且当为环状时，可以是芳香族或非芳香族。此类基团的示例包括但不限于烷基基团(诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、己基、辛基环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环辛基及类似物)、芳基基团(诸如苯基、苄基、萘基及类似物)。
[0037]
出于本文的目的，杂原子是任何非碳原子，选自元素周期表的第13至17族。在一个或多个方面，杂原子是选自b、n、o、si、p、s、as、se、te和卤素f、cl、br、i和at的非金属原子。
[0038]
除非另外指明，否则术语“取代的”意指至少一个氢原子已被至少一个非氢原子或官能团替换。
[0039]
出于本文的目的，官能团包括烃基基团、杂原子或含杂原子的基团中的一者或多者，诸如卤素(诸如br、cl、f或i)或至少一个官能团，诸如-nr*2、-nr*-co-r*、-or*、*-o-co-r*、-co-o-r*、-ser*、-ter*、-pr*2、-po-(or*)2、-o-po-(or*)2、-asr*2、-sbr*2、-sr*、-so
2-(or*)2、-br*2、-sir*3、-(ch2)q-sir*3或它们的组合，其中q为1至10，并且每个r*独立地为氢、烃基或卤代羰基基团，并且两个或更多个r*能够接合在一起以形成取代或未取代的完全饱和、部分不饱和或芳香族环或多环结构，或者其中至少一个杂原子已被插入烃基环内。
[0040]
在一个或多个方面，官能团可以包括：饱和c
1-c
20
基团、不饱和c
1-c
20
基团、脂环族c
3-c
20
基团、杂环c
3-c
20
基团、芳香族c
5-c
20
基团、杂芳族c
5-c
20
基团、环三膦嗪(cyclotriphosphazine)基团、卤素、-nr*2、-nr*-co-r*、-or*、-o-co-r*、-co-o-r*、-ser*、-ter*、-pr*2、-po-(or*)2、-o-po-(or*)2、-n＝p(nr*2)3、-asr*2、-sr*、-so
2-(or*)2、-br*2、-sir*3、-(ch2)q-sir*3、-(cf2)q-sir*3或它们的组合，其中q为1至10，并且每个r*独立地为氢；卤素；饱和、不饱和、芳香族和/或杂环c
1-c
20
基团。
[0041]
出于本文所述的目的，能够附接到磁记录介质的表面的官能团可以指相对于全氟烷基醚对该表面的亲和力而言具有增加的对相同表面的亲和力的官能团。增加的亲和力可以包括与磁记录介质表面，优选与记录介质的保护性外涂层的范德华力、弱伦敦色散力、偶极-偶极力和/或类似物，和/或一种或多种类型的键和/或配位键。在一个或多个方面，能够附接到磁记录介质的表面的官能团是指相对于全氟烷基醚对记录介质的碳外涂层(coc)的亲和力而言具有增加的对该相同表面的亲和力的一个或多个官能团。
[0042]
杂环，在本文中也称为杂环基团，是环结构中具有杂原子的环，与环原子上的氢被杂原子替换的杂原子取代的环不同。例如，四氢呋喃是杂环，并且4-n,n-二甲基氨基-苯基是杂原子取代的环。取代的杂环是环原子中的一个环原子的氢被取代的杂环，例如被烃基或含杂原子的基团替换的杂环。
[0043]“化合物”是指通过多种化学元素的化学键合形成的物质。“衍生物”是指其中前体化合物的原子或官能团中的一个或多个原子或官能团已被另一个原子或官能团替换的化合物，该替换通常借助于具有一个或多个步骤的化学反应。
[0044]“锚定部分”是指与侧链部分键合以便形成本发明润滑剂分子的结构(化学部分)。
[0045]“侧链”是指化学键合到锚定部分并且包含由终端或末端部分re封端的中间部分rb的化学部分。
[0046]“端基”，缩写为re，是指位于链分子或部分的末端的原子或官能团形式的一价基团。
[0047]“全氟聚醚”是指其中一个或多个氢原子被氟取代的烷基醚。在一个方面，所有或大部分烷基氢原子被pfpe分子中的氟取代。pfpe分子有时也称为全氟烷基醚(pfae)或全氟聚烷基醚(pfpae)分子。
[0048]“全氟聚醚部分”是指包含全氟聚醚(pfpe)分子rb的部分。全氟聚醚部分与锚定部分ra键合，作为本发明分子中侧链的一部分。
[0049]
对于本文公开的任何特定化合物，除非另外说明，否则所呈现的任何一般或具体结构还涵盖可以由特定取代基集产生的所有构象异构体、区域异构体和立体异构体。类似地，除非另外说明，否则该一般或具体结构还涵盖所有对映异构体、非对映异构体和其它光学异构体(无论是对映体还是外消旋形式)，以及立体异构体的混合物，如技术人员将认识到的。
[0050]
如本文所用，术语“芳香族”还指假芳香族杂环，它们是具有与芳香族杂环配体类似的特性和结构(几乎平面)但按定义不是芳香族的杂环取代基；同样，术语芳香族也指取代的芳香族化合物。
[0051]
如本文所用，与另一个部分化学上相同的部分被定义为，除同位素丰度和/或分布外，和/或除诸如光学异构体、构象异构体、空间异构体和/或类似物的立体化学排布外，在总体组成上是相同的。
[0052]
使用润滑剂的hamr系统
[0053]
图1是根据本公开的一个或多个方面的被配置用于热辅助磁记录(hamr)的数据存储设备100(例如，磁盘驱动器或磁记录设备)的俯视示意图，该数据存储设备包括滑块108和具有润滑剂的磁记录介质102。激光器(图1中不可见，但参见图2中的114)用磁头/滑块108定位。磁盘驱动器100可包括一个或多个磁盘/介质102以存储数据。磁盘/介质102驻留在安装到驱动壳体的主轴组件104上。数据可沿着磁盘102的磁记录层中的轨道存储。用可具有读取元件和写入元件(108a和108b)两者的磁头108(滑块)来完成数据的读取和写入。写入元件108a用于改变磁盘102的磁记录层的特性，并由此向该介质写入信息。在一个方面，磁头108可以具有磁阻(mr)、巨磁阻(gmr)或隧道磁阻(tmr)元件。在一个替代方面，磁头108可以是另一种类型的磁头，例如，霍尔效应磁头。在操作中，主轴电机(未示出)使主轴组件104旋转，并因此使磁盘102旋转，以将磁头108定位在沿期望磁盘轨道107的特定位置处。
磁头108相对于磁盘102的位置可以通过控制电路110(例如，微控制器)控制。应当注意，虽然示出了示例性hamr系统，但是所描述的各种实施方案可以用于其它eamr或非eamr磁数据记录系统，包括垂直磁记录(pmr)磁盘驱动器或磁带驱动器。
[0054]
图2是图1的滑块108和磁记录介质102的侧视示意图。根据本公开的一个或多个方面，磁记录介质102包括润滑剂层(参见图3)。滑块108可以包括附接到滑块108的上表面的基台112。激光器114可以附接到基台112，并可能附接到滑块108。滑块108包括写入元件(例如，写入器)108a和读取元件(例如，读取器)108b，它们沿着滑块的空气轴承表面(abs)108c定位，分别用于将信息写入介质102和从介质102读取信息。在其它方面，滑块还可以包括润滑剂层(未示出)。
[0055]
在操作中，激光器114被配置为产生和引导光能到滑块中的波导(可能沿虚线)，该波导将光引导到接近滑块108的空气轴承表面(例如，底表面)108c的近场换能器(nft)。在经由波导从激光器114接收光时，nft产生局部热能，该局部热能加热接近写入元件108a和读取元件108b的介质102的部分。预期记录温度在约350℃至400
°
℃的范围内。在图2所示的方面，激光定向的光设置在写入器108a内并且接近滑块的后缘。在其它方面，激光定向的光可以改为定位在写入器108a与读取器108b之间。图1和图2示出了hamr系统的具体方面。在其它方面，根据本公开的方面的具有润滑剂层的磁记录介质102可以用于其它合适的hamr系统(例如，具有其它被配置用于hamr的滑块)。
[0056]
图3是根据本公开的一个或多个方面的具有润滑剂层的磁记录介质200的侧视示意图。在一个方面，磁记录介质200可以用在hamr系统(例如，磁盘驱动器100)中。磁记录介质200具有层叠结构，其中基板202在底部/基底层，粘附层204位于基板202上，散热层206位于粘附层204上，夹层208位于散热层206上，磁记录层(mrl)210位于夹层208上，封盖层212位于mrl 210上，外涂层214位于封盖层212上，并且润滑剂层216位于外涂层214上。在一个方面，磁记录介质200可以具有位于粘附层204与散热层206之间的软磁垫层(sul)。在一个方面，磁记录介质200可以具有位于夹层208与散热层206之间的热阻层(trl)。在一个方面，对于磁盘驱动应用，基板202可以由一种或多种材料制成，诸如al合金、镀覆nip的al、玻璃、玻璃陶瓷和/或它们的组合。在一个方面，对于磁带记录应用，基板202可以包含柔性材料，诸如由各种类型的树脂、聚酯、聚烯烃、聚酰胺及类似物或它们的组合中的一种制成的膜。基板可以包含非磁性材料，并且可以被层压。在一些方面，磁记录介质200可以具有各种堆叠顺序的图3中所示的层中的一些或全部层和/或额外的层。还应当注意，图3中示出的每个层可以包括一个或多个子层。例如，在某些实施方案中，磁记录层可以包括多个层。
[0057]
适合根据本文公开的方面使用的润滑剂可以用作边界润滑剂，可以用在各种机械设备中，包括磁性硬盘驱动器或磁带驱动器和其它微电子机械系统。当润滑剂的一个或多个官能团附接或以其它方式接合被润滑的表面时，边界润滑剂可以形成润滑剂层。例如，一种或多种边界润滑剂可以在相对于机械设备中的其它部件移动的磁记录介质200(例如，包括磁记录层210的磁盘)上形成润滑剂层216。此润滑剂层216可以帮助保护磁记录介质免受由磁记录介质与机械设备中的其它部件之间的相互作用(例如，滑块与磁记录介质之间的相互作用)引起的摩擦磨损和/或损坏。换句话说，此边界层可以帮助限制固体-固体接触。
[0058]
润滑剂特征
[0059]
图4示出了根据本公开的一个方面的边界润滑剂300。如图4所示，边界润滑剂300
包含锚定部分ra 302，该锚定部分在一个方面是多价环状部分；和多个侧链，这些侧链中的每个侧链都包括中间或连接片段304以及定位在连接片段304的末端上的附接片段306，该中间或连接片段与锚定部分302键合并且位于锚定部分302与附接片段306之间。通常表示为307的侧链包括连接片段304和附接片段306的组合。在一个方面，与连接片段304相比，附接片段306具有更高的对基板(例如，保护性外涂层)的亲和力。
[0060]
在一些方面，连接片段304中的每个连接片段都包含全氟乙醚部分
–
(cf2cf2o)
b-，其中b为1至10。锚定片段ra 302还可以与端基re(306)一起是附接片段，例如包括官能团，它们优选地被选择或配置为附接到待润滑的表面。
[0061]
在一个方面，润滑剂包括多齿润滑剂，该多齿润滑剂具有根据以下通式附接到多个侧链部分-(rb-re)的锚定部分ra：
[0062]
ra-(rb-re)
x
；
[0063]
其中ra是具有价x的多价基团；每个rb包含具有以下通式的全氟乙醚：
[0064]-(cf2cf2o)
b-；
[0065]
其中每个b独立地为1至10；x大于或等于2，优选地x大于或等于3。
[0066]
在一些方面，润滑剂包括多齿润滑剂，该多齿润滑剂具有根据以下通式附接到多个侧链部分-(rb-re)的锚定部分ra：
[0067]
ra-(rb-re)
x
；
[0068]
其中ra是具有价x的多价基团；每个rb独立地为具有以下通式的二价部分：
[0069]-och2cf2o-(cf2cf2o)
b-c(r
#
)2ch
2-；
[0070]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子；每个b独立地为1至10；x大于或等于2；并且每个re独立地为羟基(-oh)或包含来自元素周期表的第13至17族的元素的官能团。在其它方面，x大于或等于3，或者x大于或等于4，或者x大于或等于5，或者x大于或等于6，或者x大于或等于7，或者x大于或等于8。
[0071]
在一些方面，每个官能团独立地包括饱和c
1-c
20
基团、不饱和c
1-c
20
基团、脂环族c
3-c
20
基团、杂环c
3-c
20
基团、芳香族c
5-c
20
基团、杂芳族c
5-c
20
基团、环三膦嗪基团、卤素、-nr*2、-nr*-co-r*、-or*、-o-co-r*、-co-o-r*、-ser*、-ter*、-pr*2、-po-(or*)2、-o-po-(or*)2、-n＝p(nr*2)3、-asr*2、-sr*、-so
2-(or*)2、-br*2、-sir*3、-(ch2)q-sir*3、-(cf2)q-sir*3或它们的组合，其中q为1至10，并且每个r*独立地为氢；卤素；饱和、不饱和、芳香族和/或杂环c
1-c
20
基团，并且其中两个或更多个r*能够接合在一起以形成环结构，并且其中每个官能团被选择为能够附接到磁记录介质的表面。
[0072]
在一个方面，至少一个端基re是羟基。在其它方面，存在的端基re中的每个端基都是羟基。在其它方面，端基re中的每个端基都包含至少一个氧原子。
[0073]
在一些方面，侧链-(rb-re)中的两个或更多个侧链的重均分子量相等。因此，在一些方面，全氟部分的数量在这些侧链中的每个侧链中都是相同的，并且端基re中的至少一个端基不同于另一个端基。在其它方面，至少一个侧链中的全氟部分的数量与另一个侧链不同，但是这些端基的组成导致两个或更多个侧链的重均分子量相等。在其它方面，侧链-(rb-re)中的每个侧链在化学上是相同的。
[0074]
在一个或多个方面，这些侧链中的每个侧链中的部分“b”的数量为1至10，或2至8，或3至7，或4至6。在一个或多个方面，端基re被选择为能够附接到记录介质的保护性外涂层
(例如，碳外涂层或coc层)。在一些方面，端基是醇(例如，羟基-oh)。
[0075]
在一个或多个方面，ra为c
1-c
20
基团、不饱和c
1-c
20
基团、脂环族c
3-c
20
基团、杂环c
2-c
20
基团、芳香族c
6-c
20
基团、杂芳族c
5-c
20
基团、环三膦嗪基团或它们的组合。在一个方面，ra是多价环状基团。在一些方面，x大于或等于2。在其它方面，x大于或等于3，或者x大于或等于4，或者x大于或等于5，或者x大于或等于6。在一个或多个方面，ra被选择为能够附接到磁记录介质的表面，并且/或者ra被官能团取代，这些官能团中的至少一个官能团被选择为能够附接到磁记录介质的表面。在一个或多个方面，ra是至少三价基团，该三价基团在一个或多个方面包含至少一个芳香族或杂芳族环体系。因此，锚定部分ra可以被选择为能够附接到磁记录介质的表面，例如，它自身可以是单齿或多齿的。
[0076]
合适的锚定基团ra的示例包括以下的取代和未取代类似物：硼杂环丙烯(borirene)、环丙烯酮、呋喃、吡咯、咪唑、噻吩、磷唑(phosphole)、吡唑、噁唑、异噁唑、噻唑、三唑、四唑、五唑、苯、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪、四嗪、五嗪、六嗪、borepin、环庚三烯酮、氮杂环壬四烯、环十八烷九烯(cyclooctadecanonaene)、二氮杂戊烯(diazapentalene)、噻吩并噻吩、三硫杂并环戊二烯(trithiapentalene)、苯并呋喃、异苯并呋喃、吲哚、异吲哚、苯并噻吩、苯并(c)噻吩、苯并磷唑、苯并咪唑、嘌呤、吲唑、苯并噁唑、苯并异噁唑、苯并噻唑、5-氮杂-7-脱氮嘌呤、萘、喹啉、异喹啉、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、酞嗪、薁、它们的组合和/或类似物。
[0077]
在一个或多个方面，润滑剂具有以下通式：
[0078][0079]
其中每个b独立地为1至10，并且x大于或等于2，或者x大于或等于3。
[0080]
在其它方面，润滑剂具有以下通式：
[0081][0082]
其中每个b独立地为1至10，并且x大于或等于2，或者x大于或等于3。
[0083]
在一个方面，ra是环状多价基团。在一个或多个方面，ra由下式表示：
[0084][0085]
其中r1、r2、r3、r4、r5和r6中的每者独立地为氢或包含来自元素周期表的第13至17族的元素的官能团，前提条件是r1、r2、r3、r4、r5和r6中的两者或更多者独立地为具有下式的侧链：
[0086]
–
(rb-re)
[0087]
如上所定义。在此类方面中的一些方面中，r1、r2、r3、r4、r5和r6中的两者或更多者包含官能团，该官能团包括：饱和c
1-c
20
基团、不饱和c
1-c
20
基团、脂环族c
3-c
20
基团、杂环c
3-c
20
基团、芳香族c
5-c
20
基团、杂芳族c
5-c
20
基团、环三膦嗪基团、卤素、-nr*2、-nr*-co-r*、-or*、-o-co-r*、-co-o-r*、-ser*、-ter*、-pr*2、-po-(or*)2、-o-po-(or*)2、-n＝p(nr*2)3、-asr*2、-sr*、-so
2-(or*)2、-br*2、-sir*3、-(ch2)q-sir*3、-(cf2)q-sir*3或它们的组合，其中q为1至10，并且每个r*独立地为氢；卤素；饱和、不饱和、芳香族和/或杂环c
1-c
20
基团，并且其中两个或更多个r*和/或r1、r2、r3、r4、r5和r6中的两者或更多者能够接合在一起以形成环结构。在一个或多个方面，至少一个官能团被选择为能够附接到磁记录介质的表面。在此类方面中的一些方面，r1、r2、r3、r4、r5和r6中的两个或更多个接合在一起以形成c
5-c
20
芳香族环结构、c
5-c
20
杂芳族环结构或它们的组合。在一个方面，r1、r2、r3、r4、r5和r6中的两个或更多个接合在一起以形成c
5-c
20
芳香族环结构、c
5-c
20
杂芳族环结构或它们的组合，该环结构进一步被具有下式的一个或多个侧链部分取代：如上所定义的-(rb-re)。
[0088]
合适的示例包括：
[0089][0090]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子；其中r1、r3和r5可以是氢，或者可以各自包含一个或多个官能团，这些官能团包括：饱和c
1-c
20
基团、不饱和c
1-c
20
基团、脂环族c
3-c
20
基团、杂环c
3-c
20
基团、芳香族c
5-c
20
基团、杂芳族c
5-c
20
基团、环三膦嗪基团、卤素、-nr*2、-nr*-co-r*、-or*、-o-co-r*、-co-o-r*、-ser*、-ter*、-pr*2、-po-(or*)2、-o-po-(or*)2、-n＝p(nr*2)3、-asr*2、-sr*、-so
2-(or*)2、-br*2、-sir*3、-(ch2)q-sir*3、-(cf2)q-sir*3或它们的组合，其中q为1至10，并且每个r*独立地为氢；卤素；饱和、不饱和、芳香族和/或杂环c
1-c
20
基团，并且其中r1、r3和r5中的两者或更多者可接合在到一起以形成环结构，并且其中至少一个官能团被选择为能够附接到磁记录介质的表面。在一个或多个方面，润滑剂为三齿、四齿、五齿、六齿、七齿、八齿或更多齿。
[0091]
在一个或多个方面，侧链-(rb-re)中的每个侧链独立地具有下式：
[0092]-och2cf2o-(cf2cf2o)
b-c(r
#
)2ch2oh；
[0093]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子；并且每个b独立地为1至10。在此类方面中的一些方面，每个r
#
是氢。在此类方面中的其它方面，每个r
#
是氟。
[0094]
在润滑剂的一些方面，ra由下式表示：
[0095][0096]
其中r1、r2、r3、r4、r5和r6中的每者独立地为氢或包含来自元素周期表的第13至17族的元素的官能团，前提条件是r1、r2、r3、r4、r5和r6中的两者或更多者独立地为具有下式的侧链：
[0097]-(rb-re)。
[0098]
在一个或多个方面，这些侧链中的每个侧链独立地具有下式：
[0099]-och2cf2o-(cf2cf2o)
b-c(r
#
)2ch2oh；
[0100]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子；并且每个b独立地为1至10。合适的示例包括：
[0101][0102]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子。
[0103]
在一个或多个方面，润滑剂的重均分子量大于或等于约1千道尔顿(kda)，或约1kda至约20kda，或约2kda至约10kda，或约3kda至约7kda，或约1kda至约5kda，或2kda至约4kda。在一个或多个方面，润滑剂是基本上纯的化合物，具有约1至2或约1至约1.5的多分散度，该多分散度被定义为数均分子量mn除以重均分子量mw(mn/mw)。
[0104]
申请人已经发现，相对较高的分子量，例如大于或等于约1000原子质量单位(amu)，或优选地大于或等于约3000amu，不太易于蒸发，这在hamr驱动器的相对高温条件下尤为重要。具有通过各个附接片段在两端处拴系到表面的长的、高mw的主链片段的常规润滑剂具有多自由度，可以允许主链片段的一部分(例如中间部分)从表面抬起并与定位在上方的磁头相互作用。然而，因为分子量与蒸气压成反比且随蒸气压呈指数变化，减小单个主链片段的分子量以实现改善的磁头-磁盘间隙余量导致蒸发问题。
[0105]
同样，仅减小单个主链片段的分子量还可以降低润滑剂的有效粘度，从而导致可
能的旋脱问题，该有效粘度与分子量具有线性、反比关系。相反，本公开的方面呈现没有此类问题的具有相对较高分子量的润滑剂。
[0106]
返回图3，在一个或多个方面，磁记录介质200具有层叠结构，该层叠结构包括位于外涂层214上的润滑剂层216。该润滑剂层包含多齿润滑剂，该多齿润滑剂具有根据以下通式附接到多个侧链部分-(rb-re)的锚定部分ra：
[0107]
ra-(rb-re)
x
；
[0108]
其中ra是具有价x的多价基团；
[0109]
每个rb独立地为具有以下通式的二价部分：
[0110]-och2cf2o-(cf2cf2o)
b-c(r
#
)2ch
2-；
[0111]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子；每个b独立地为1至10；x大于或等于2；或者x大于或等于3；并且根据本文公开的一个或多个方面，每个re独立地为羟基(-oh)或包含来自元素周期表的第13至17族的元素的官能团。
[0112]
在一个或多个方面，磁记录介质的润滑剂层的平均厚度小于约3纳米，或小于约2nm，或小于约1nm，或小于或等于约0.8nm。在一些方面，磁记录介质的润滑剂具有约0.3nm至约3nm，或约0.3nm至约1nm的平均厚度。
[0113]
在磁记录介质的一个或多个方面，该润滑剂具有至少70％，或至少75％，或至少80％，或至少85％的结合百分比，对应于润滑剂与保护性外涂层的上表面的总面积的结合程度。
[0114]
在一个方面，磁数据存储系统包括磁头；根据本文公开的方面中的任一个方面或组合的磁记录介质，包括根据本文公开的一个或多个方面的润滑剂)；用于使磁头在磁记录介质上方穿过的驱动机构；以及控制器，该控制器电耦接至磁头以控制磁头的操作。
[0115]
介质制造
[0116]
参考图5，示出了根据本公开的一个方面的用于形成具有边界润滑剂的磁记录介质的方法400。如图5所示，方法400包括在非磁性基板上方形成磁记录层。参见操作402。在各种方法中，方法400还可以包括形成定位在非磁性基板与磁记录层之间的其它层。这些其它层可以包括例如一个或多个垫层、软垫层、粘附层等(例如，在图3中示出的这些层中的任一个层)。
[0117]
还如图5所示，方法400还包括在磁记录层上方形成保护性外涂层和/或在磁性层上形成封盖层，以及在封盖层上形成保护性外涂层。参见操作404。方法400还包括在保护性外涂层上形成润滑剂层。参见操作406。此润滑剂层可以包含根据本文公开的一个或多个方面的多齿全氟聚醚边界润滑剂，该润滑剂具有根据以下通式附接到多个侧链部分-(rb-re)的锚定部分ra：
[0118]
ra-(rb-re)
x
；
[0119]
其中ra是具有价x的多价基团；每个rb独立地为具有以下通式的二价部分：
[0120]-och2cf2o-(cf2cf2o)
b-c(r
#
)2ch
2-[0121]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子；每个b独立地为1至10；x大于或等于2；并且每个re独立地为羟基(-oh)或包含来自元素周期表的第13至17族的元素的官能团。
[0122]
重要的是应当注意，在替代方法中，在保护性外涂层上方形成的润滑剂层可以包含单独的和/或任何组合的本文所述的多齿全氟聚醚边界润滑剂中的任一种润滑剂。
[0123]
在各个方面，可以经由浸渍涂覆方法在磁记录介质上，特别是在保护性外涂层上形成润滑剂层。例如，在一个方面，可以将磁记录介质浸入润滑剂浴中，该润滑剂浴包含根据本公开的一个或多个方面的多齿全氟聚醚边界润滑剂和氟碳化合物溶剂，诸如hfe7100或vertrel-xf。在预定的时间量之后，可以以受控的速率从润滑剂浴中取出磁记录介质。然后，可以蒸发溶剂，留下包含多齿全氟聚醚边界润滑剂的润滑剂层。润滑后剩余在磁记录介质表面上的多齿全氟聚醚边界润滑剂的百分比可以被称为结合百分比。通过将具有在润滑剂浴中使用的溶剂的润滑的磁记录介质暴露，可以定量不同时间段的结合百分比。
[0124]
润滑剂层的厚度可以通过控制磁记录介质在润滑剂浴中的浸没持续时间、从涂料溶液中取出磁记录介质的速率和/或边界润滑剂(例如，根据本公开的一个或多个方面的多齿全氟聚醚边界润滑剂)在润滑剂浴中的浓度来调节。
[0125]
在一个或多个方面，润滑剂在润滑剂浴中的浓度可以在约0.1g/l至约0.2g/l的范围内。在其它方面，可以选择润滑剂在润滑剂浴中的浓度以实现所得润滑剂层具有在约小于或等于约3纳米(nm)、或小于或等于约2nm、或小于或等于约1nm或0.3nm至小于约1nm的范围内的厚度。
[0126]
重要的是应当注意，在磁记录介质的表面上，特别是在保护性外涂层的表面上形成润滑剂层，不限于浸渍涂覆，而是也可以涉及旋涂、喷涂、气相沉积、它们的组合或如本领域技术人员在阅读本公开后将理解的任何其它合适的涂覆工艺。
[0127]
应当注意，本文提出的用于各个方面中的至少一些方面的方法可以全部或部分地由计算机硬件、手动、使用专业设备等和它们的组合来实现。
[0128]
此外，可以使用如本领域技术人员在阅读本说明书后将变得显而易见的已知材料和/或技术来实现结构和/或步骤中的任一者。
[0129]
在一些方面，本文的方法可以以不同顺序执行如图5所示的动作序列。在其它方面，这些方法可跳过这些动作中的一个或多个动作。在其它方面，同时执行这些动作中的一个或多个动作。在一些方面，可执行附加动作。例如，在一个方面，该方法可以包括制造磁记录层结构所需的任何附加动作。
[0130]
在一些方面，可使用各种沉积子工艺来执行此类层的形成或沉积，包括但不限于物理气相沉积(pvd)、直流电(dc)溅射沉积、离子束沉积、射频溅射沉积或化学气相沉积(cvd)，该化学气相沉积包括等离子体增强化学气相沉积(pecvd)、低压化学气相沉积(lpcvd)和原子层化学气相沉积(alcvd)。在其他实施方案中，还可以使用本领域已知的其他合适的沉积技术。
[0131]
如本文所用，术语“在
……
上方”、“在
……
下方”和“在
……
之间”是指一层相对于其他层的相对位置。因此，沉积或设置在另一层上/上方或下方的一层可与另一层直接接触，或者可具有一个或多个中间层。此外，沉积或设置在层之间的一层可与层直接接触，或者可具有一个或多个中间层。
[0132]
附加方面
[0133]
已经描述了本文公开的各个方面，另外的具体方面包括以下段落中阐述的示例：
[0134]
a1.一种润滑剂，包括：
[0135]
多齿润滑剂，该多齿润滑剂具有根据以下通式附接到多个侧链部分-(rb-re)的锚定部分ra：
[0136]
ra-(rb-re)
x
；
[0137]
其中ra是具有价x的多价基团；
[0138]
其中每个rb独立地为具有以下通式的二价部分：
[0139]-och2cf2o-(cf2cf2o)
b-c(r
#
)2ch
2-；
[0140]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子；
[0141]
其中每个b独立地为1至10；
[0142]
其中x大于或等于2；并且
[0143]
其中每个re独立地为羟基(-oh)或包含来自元素周期表的第13至17族的元素的官能团。
[0144]
a2.根据方面a1所述的润滑剂，其中x大于或等于3。
[0145]
a3.根据方面a1所述的润滑剂，其中x大于或等于4。
[0146]
a4.根据方面a1所述的润滑剂，其中x大于或等于5。
[0147]
a6.根据方面a1所述的润滑剂，其中x大于或等于6。
[0148]
a7.根据方面a1至a6中任一项所述的润滑剂，其中每个官能团包括：饱和c
1-c
20
基团、不饱和c
1-c
20
基团、脂环族c
3-c
20
基团、杂环c
3-c
20
基团、芳香族c
5-c
20
基团、杂芳族c
5-c
20
基团、环三膦嗪基团、卤素、-nr*2、-nr*-co-r*、-or*、-o-co-r*、-co-o-r*、-ser*、-ter*、-pr*2、-po-(or*)2、-o-po-(or*)2、-n＝p(nr*2)3、-asr*2、-sr*、-so
2-(or*)2、-br*2、-sir*3、-(ch2)q-sir*3、-(cf2)q-sir*3或它们的组合；其中q为1至10，并且每个r*独立地为氢；卤素；饱和、不饱和、芳香族和/或杂环c
1-c
20
基团，并且其中两个或更多个r*能够接合在一起以形成环结构，并且其中至少一个官能团被选择为能够附接到磁记录介质的表面。
[0149]
a8.根据方面a1至a7中任一项所述的润滑剂，其中每个re为羟基。
[0150]
a9.根据方面a1至a8中任一项所述的润滑剂，其中侧链-(rb-re)中的两个或更多个侧链的重均分子量相等。
[0151]
a10.根据方面a1到a9中任一项所述的润滑剂，其中侧链-(rb-re)中的每个侧链在化学上是相同的。
[0152]
a11.根据方面a1至a10中任一项所述的润滑剂，其中ra为c
1-c
20
基团、不饱和c
1-c
20
基团、脂环族c
3-c
20
基团、杂环c
2-c
20
基团、芳香族c
6-c
20
基团、杂芳族c
5-c
20
基团、环三膦嗪基团或它们的组合，并且其中x大于或等于3。
[0153]
a12.根据方面a1至a11中任一项所述的润滑剂，该润滑剂具有以下通式：
[0154][0155]
其中每个b独立地为1至10，并且x大于或等于3。
[0156]
a13.根据方面a1至a11中任一项所述的润滑剂，该润滑剂具有以下通式：
[0157][0158]
其中每个b独立地为1至10，并且x大于或等于3。
[0159]
a14.根据方面a1至a13中任一项所述的润滑剂，其中ra由下式表示：
[0160][0161]
其中r1、r2、r3、r4、r5和r6中的每者独立地为氢或包含来自元素周期表的第13至17族的元素的官能团，前提条件是r1、r2、r3、r4、r5和r6中的两者或更多者独立地为具有式
–
(rb-re)的侧链。
[0162]
a15.根据方面a14所述的润滑剂，其中r1、r2、r3、r4、r5和r6中的两者或更多者包含官能团，该官能团包括：饱和c
1-c
20
基团、不饱和c
1-c
20
基团、脂环族c
3-c
20
基团、杂环c
3-c
20
基团、芳香族c
5-c
20
基团、杂芳族c
5-c
20
基团、环三膦嗪基团、卤素、-nr*2、-nr*-co-r*、-or*、-o-co-r*、-co-o-r*、-ser*、-ter*、-pr*2、-po-(or*)2、-o-po-(or*)2、-n＝p(nr*2)3、-asr*2、-sr*、-so
2-(or*)2、-br*2、-sir*3、-(ch2)q-sir*3、-(cf2)q-sir*3或它们的组合，其中q为1至10，并且每个r*独立地为氢；卤素；饱和、不饱和、芳香族和/或杂环c
1-c
20
基团，并且其中两个或更多个r*和/或r1、r2、r3、r4、r5和r6中的两者或更多者能够接合在一起以形成环结构，并且其中至少一个官能团被选择为能够附接到磁记录介质的表面。
[0163]
a16.根据方面a14或a15所述的润滑剂，其中r1、r2、r3、r4、r5和r6中的两者或更多者接合在一起以形成脂环族c
3-c
20
环结构、杂环c
3-c
20
环结构、c
5-c
20
芳香族环结构、c
5-c
20
杂芳族环结构或它们的组合。
[0164]
a17.根据方面a14或a15所述的润滑剂，其中r1、r2、r3、r4、r5和r6中的两者或更多者接合在一起以形成脂环族c
3-c
20
环结构、杂环c
3-c
20
环结构、芳香族c
5-c
20
基团、杂芳族c
5-c
20
基团或它们的组合，该环结构或基团进一步被一个或多个具有式-(rb-re)的侧链取代。
[0165]
a18.根据方面a14至a17中任一项所述的润滑剂，其中这些侧链中的每个侧链独立地具有下式：
[0166]-och2cf2o-(cf2cf2o)
b-c(r
#
)2ch2oh；
[0167]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子；并且
[0168]
每个b独立地为1至10。
[0169]
a19.根据方面a14至a18中任一项所述的润滑剂，其中每个r
#
是氢。
[0170]
a20.根据方面a1至a13中任一项所述的润滑剂，其中ra由下式表示：
[0171][0172]
其中r1、r2、r3、r4、r5和r6中的每者独立地为氢或包含来自元素周期表的第13至17
族的元素的官能团，前提条件是r1、r2、r3、r4、r5和r6中的三者或更多者独立地为具有式
–
(rb-re)的侧链。
[0173]
a21.根据方面a20所述的润滑剂，其中这些侧链中的每个侧链独立地具有下式：
[0174]-och2cf2o-(cf2cf2o)
b-c(r
#
)2ch2oh；
[0175]
其中每个r
#
独立地为氢原子或氟原子；并且
[0176]
每个b独立地为1至10。
[0177]
a22.根据方面a1至a21中任一项所述的润滑剂，该润滑剂具有约1至20千道尔顿(kda)的重均分子量和约1至2的多分散度。
[0178]
a23.一种磁记录介质，包括：
[0179]
磁记录层，该磁记录层定位在非磁性基板上；
[0180]
保护性外涂层，该保护性外涂层定位在该磁记录层上；
[0181]
和
[0182]
该保护性外涂层上的润滑剂层，该润滑基层包含根据方面a1至a22中任一项所述的润滑剂。
[0183]
a24.根据方面a23所述的磁记录介质，其中该润滑剂层包括小于约3纳米的平均厚度。
[0184]
a25.根据方面a23或a24所述的磁记录介质，其中基于该保护性外涂层的上表面的总面积，该润滑剂包括至少70％的结合百分比。
[0185]
a26.一种数据存储系统，包括：
[0186]
至少一个磁头；
[0187]
根据方面a23至a25中任一项所述的磁记录介质；
[0188]
驱动机构，该驱动机构用于将该至少一个磁头定位在该磁记录介质上；和
[0189]
控制器，该控制器电耦接至该至少一个磁头以控制该至少一个磁头的操作。
[0190]
以上描述是为了说明本公开的一般原理，并不意味着限制本文要求保护的发明构思。此外，本文描述的特定特征可以与各种可能的组合和排列中的每者中的其它描述的特征组合使用。
[0191]
应当注意，在任何此种实际方面的开发中，必须进行许多特定于实施方式的决策以实现开发者的具体目标，诸如遵守系统相关和业务相关的约束，这些约束在实施方式之间彼此不同。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂的且耗时的，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说将仍然是常规工作。另外，本文使用/公开的设备、系统和/或方法还可以包括除所引用的那些之外的一些部件。
[0192]
除非本文另有具体定义，否则所有术语将被给予其最广泛的可能解释，包括本说明书中隐含的含义以及本领域技术人员所理解的和/或如词典、论文及类似物中所定义的含义。
[0193]
还必须说明的是，如本说明书和所附权利要求中所用，除非另外指明，单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指代。
[0194]
如本文还使用的，术语“约”代表确保所讨论的特征的技术效果的精度区间。在各种方法中，当与值组合时，术语“约”是指参考值的正负10％。例如，约10埃的厚度是指在此示例中例如至的厚度。
[0195]
在厚度为和此具体实施方式中，每个数值都应由术语“约”修饰读取一次(除非已经明确如此修饰)，然后再次不修饰地读取，除非上下文另外指明。此外，在发明内容和此具体实施方式，应当理解，列出或描述为有用、合适或类似物的物理范围的意思是该范围内的任何和每一个值，包含端点，都将被视为已经说明。例如，“1至10的范围”将被读取为表示在约1与约10之间的连续体中的每个可能数字。因此，即使在该范围内的特定数据点或者甚至范围内没有数据点被明确识别或仅指几个特定的数据点，应当理解，发明人了解并理解该范围内的任何和所有数据点都应被认为是已经指定的，并且发明人有对整个范围和该范围内的所有点的认识。
[0196]
如说明书和权利要求中所用，“接近”包含“在”。术语“和/或”是指包含性的“和”情况以及排他性的“或”情况，并且此类术语在本文中为简洁而使用。例如，包含“a和/或b”的组合物可以包含单独的a、单独的b或a和b两者。
[0197]
本说明书中描述的各种部件可被描述为“包括”某些材料或材料的组合物或者由某些材料或材料的组合物制成。在一个方面，这可意味着该部件由一种或多种特定材料组成。在另一方面，这可意味着该部件包括一种或多种特定材料。
[0198]
词语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何具体实施或方面并非一定被解释为比本公开的其他方面更优选或更具优势。同样，术语“方面”不要求本公开的所有方面均包括所讨论的特征、优点或操作模式。术语“耦接”在本文中用来指两个物体之间的直接或间接耦接。例如，如果对象a物理地接触对象b，并且对象b接触对象c，则对象a和对象c仍可被视为彼此耦接(即使它们没有直接地彼此物理接触)。还需注意，在一个部件位于另一个部件上方的情况下，本技术中所用的术语“在......上方”可用于表示一个部件直接在另一个部件上和/或在另一个部件中(例如，直接在部件的表面上或嵌入在部件中)。因此，例如，在第二部件上方的第一部件可以意指(1)第一部件在第二部件上方，但不直接接触第二部件，(2)第一部件直接在第二部件上(例如，直接在表面上)，和/或(3)第一部件在第二部件中(例如，嵌入其中)。如本公开所用，术语“约
‘
值x
’”
或“大约值x”应意指在
‘
值x’的10％内。例如，约1或大约1的值将意指在0.9
–
1.1范围内的值。在本公开中，可指定、描述和/或要求保护各种值范围。应当注意，在说明书和/或权利要求书中指定、描述和/或要求保护范围的任何时间都指包括端值(至少在一个实施方案中)。在另一个实施方案中，该范围可不包括该范围的端值。在本公开中，可指定、描述和/或要求保护各种值(例如，值x)。在一个实施方案中，应当理解，值x可以恰好等于x。在一个实施方案中，应当理解，值x可以是具有上述含义的“约x”。
[0199]
虽然上文已经描述了各种方面，但是应当理解，它们仅仅是通过示例而非限制方式呈现的。因此，本发明的方面的广度和范围不应受上述示例性方面中的任一个方面限制，而应仅根据以下权利要求及其等同物来限定。