CN105176647A - 一种线切割油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线切割油及其制备方法，属于精细化工技术领域。本发明的线切割油包括如下重量百分比的配方组份：基础油75%～80%、分散剂3%～6%、悬浮剂10%～15%、极压剂0～5%、防锈剂0～5%。制备分两步骤：1）室温下，按配方称取基础油、分散剂、悬浮剂，加入搅拌装置后搅拌1～2小时；2）继续加入极压剂、防锈剂，再次搅拌0.5～1小时即可。本发明优选了基础油，并合理调节了其与分散剂、悬浮剂、极压剂和防锈剂之间的配比关系，提高本发明线切割油对碳化硅粉末的分散能力，使磨料均匀的悬浮分散于切割油中，从而提高了加工件的光洁度和精度。

Description

一种线切割油及其制备方法

技术领域

本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种线切割油及其制备方法。

背景技术

线切割液主要指用在数控线切割机床所用的工作液。线切割液一般具有良好的冷却、润滑、清洗和防锈的功能。目前在线切割领域使用的切割液主要有三种：非水基型、半水基型和水基型。这三种切割液在使用中各有利弊，如水基型切割液易于清洗，但防锈性能较差，选择使用哪种切割液主要还是取决于所切割的材质，用合适的线切割液可获得理想的加工光洁度和加工效率，并能延长机床的使用寿命。

专利申请201410595106.0公开了一种新型水基电火花线切割液的配制方法，该配制方法包括如下步骤：a）选材备料，b）调配制剂，c）调制切割液，d）成品后处理，步骤a）中，切割液的主要成分为：表面活性剂、防锈剂、爆炸剂、电解质、其他添加剂和去离子水。本发明的配制方法，工序安排合理，实施简便，且成本适中，制得的切割液无毒环保，且具有优良的防锈、绝缘、快速电离、洗涤及冷却性等性能，可在多种材质的板材线切割领域中使用，适用范围宽广，实用性能优良。

专利申请201410596479.X公开了一种金刚石专用线切割液及其制备方法，该金刚石线切割液由聚醚、分散润湿剂、缓蚀防锈剂、有机碱、消泡剂和水组成，该切割液具有合适的粘度和优良的冷却性能，且切屑悬浮和分散性好，金刚石钢丝锯清洁干净，长期使用也不会造成喷嘴的堵塞。该切割液用于金刚石线切割的硅晶片厚度、TTV、WARP均满足要求，总成品率＞97.5％，而且还具有重复使用性能好、回收处理简单等突出优点。

专利申请201410516958.6公开了一种环境友好型高分散性永磁体线切割液，该切割液由高分子羧酸、有机胺、新型表面活性剂、纯水、防腐剂或杀菌剂组成。该切割液对人和环境友好、工作性能好。

专利申请201310487352.X一种金刚砂线切割液及其制备方法，该金刚砂线切割液包括如下重量百分比的配方组份：分散剂：1％～50％；润滑剂：2％～40％；极压剂：0～20％；润湿剂：1～20％；消泡剂：0～10％；增稠剂：0～5％；pH稳定剂：0～5％；去离子水：10～90％。该金刚砂线切割液制备方法只需按配方将各组份混合并搅拌至各组分完全溶解即可得到产品。在搅拌过程中，金刚砂线切割液通过各组份的相互协同作用，赋予了该金刚砂线切割液优异的冷却性能、润滑性能、润湿性能，同时保证了泡沫性低、COD低及易于回收的特性。采用该金刚砂线切割液切割后的硅片具有润湿性能好，易于清洗，润滑性能优异等特点。

专利申请201210274264.7一种金刚石线切割液及其制备方法，用于光伏硅块切割领域。该切割液中的各组分及其质量百分比为：分散剂20～50%，去离子水30～50%，抗磨剂10～30%，pH调节剂0.02～0.05%和消泡剂0.03～0.06%。该金刚石线切割液具有良好的抗磨润滑性，可以减少金刚石粉末用量。同时该金刚石线切割液易清除，能减小硅片清洗不良的概率。另外该金刚石线切割液冷却性能良好，成本也较低，有利于大规模推广金刚石线切割技术。

以上专利主要集中在水基型产品的开发研究上，对于非水基型产品鲜有涉及，而且现有线切割油粘度大，导致切割丝上黏附的磨料较多，不能满足精细部位切割的需求。这是由于线切割油在使用中拌入碳化硅磨料后，磨料不能完全分散开来，产生一定的团聚，导致体系的粘度上升。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的线切割油粘度大的问题而提供一种合适的线切割油，使碳化硅粉末能够完全地分散于切割油体系中。

本发明的另一个目的在于提供一种线切割油的制备方法。

实现本发明目的采用的技术方案为：一种线切割油，该线切割油包括如下重量百分比的配方组份：基础油75%～80%、分散剂3%～6%、悬浮剂10%～15%、极压剂0～5%、防锈剂0～5%。

一种线切割油的制备方法，1）室温下，按配方称取基础油75%～80%、分散剂3%～6%、悬浮剂10%～15%，加入搅拌装置后搅拌1～2小时；2）继续加入极压剂0～5%、防锈剂0～5%，再次搅拌0.5～1小时即可。

优选地，本发明所述的基础油为植物油与白油的混合物，所述的植物油与白油的体积比为1：2～4；其中，所述的植物油中含有纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛的重量为植物油与白油总重量的0.5～2%。

优选地，本发明所述的分散剂为聚异丁烯胺、聚醚胺、聚异丁烯丁二酸醇胺、聚异丁烯丁二酸三乙醇胺酯、聚异丁烯丁二酸季戊四醇酯中的一种或多种。

本发明所述的极压剂为磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯和亚磷酸二正丁酯中的一种或多种。

本发明所述的防锈剂为十二烯基丁二酸、环烷酸锌、N－油酰肌氨酸十八胺盐中的一种或多种。

更优选地，本发明所述的悬浮剂为改性膨润土，该改性膨润土由以下步骤制得：

1）膨润土的预处理

将膨润土原矿粉加入质量分数为10～20%的氯化钠溶液中，在40～60℃的条件下，恒温搅拌2～4小时，冷却、抽滤后用去离子水洗涤，烘干后备用；

2）膨润土分散液的制备

将步骤1）制得的膨润土加入到环己烷溶剂中，同时加入甲苯二异氰酸酯和氨丙基三乙氧基硅烷，在温度40～60℃下，分散处理1～3小时，制得膨润土分散液；

3）改性膨润土的制备

向步骤2）所得的膨润土分散液中加入乙二醇和催化剂二丁基二月桂酸锡，保持反应温度60～90℃，搅拌反应0.5～2小时，再按常规方法分离、烘干和粉碎即制得所需的改性膨润土；

其中，步骤1）中所述的膨润土原矿粉与氯化钠溶液的质量体积比为1g：15mL；

步骤2）中所述的膨润土与环己烷的质量体积比为1g：10mL，所述的膨润土与甲苯二异氰酸酯的质量比为1：0.5～1，所述的膨润土与氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：0.005～0.05；

步骤3）中所述的乙二醇与甲苯二异氰酸酯的摩尔比1：2，所述的催化剂二丁基二月桂酸锡用量与甲苯二异氰酸酯的质量比为0.002～0.003：1。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1）本发明优选了基础油，并合理调节了其与分散剂、悬浮剂、极压剂和防锈剂之间的配比关系，提高本发明线切割油对碳化硅粉末的分散能力，使磨料均匀的长时间悬浮分散于切割油中，从而提高了加工件的光洁度和精度。

2）本发明通过对膨润土的聚合物改性，使得改性膨润土具有高分散性，改善线切割油在使用过程中的粘度，提高线切割油的使用性能。

3）本发明选择植物油与矿物油白油的混合油作为基础油，并优选了两者的比例，以此提高基础油的极压抗磨性，同时添加了纳米二氧化钛粒子，改善加工件的表面粗糙度以及切削阻力。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步地描述。

实施例1

本发明选用如下重量百分比的配方组份：基础油75%、分散剂6%、悬浮剂15%、防锈剂4%。

实施例2

本发明选用如下重量百分比的配方组份：基础油78%、分散剂5%、悬浮剂10%、极压剂2%、防锈剂5%。

实施例3

本发明选用如下重量百分比的配方组份：基础油80%、分散剂3%、悬浮剂12%、极压剂5%。

实施例1～3中的基础油为植物油与白油的混合物，植物油可选自蓖麻油、菜籽油、葵花籽油、棉籽油、环氧大豆油等。所述的植物油与白油的体积比为1：2～4；其中，所述的植物油中含有纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛的重量为植物油与白油总重量的0.5～2%。而对于纳米二氧化钛的粒径本发明没有特别要求。

分散剂可选自聚异丁烯胺、聚醚胺、聚异丁烯丁二酸醇胺、聚异丁烯丁二酸三乙醇胺酯、聚异丁烯丁二酸季戊四醇酯中的一种或多种。

极压剂可选自磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯和亚磷酸二正丁酯中的一种或多种。

防锈剂可选自十二烯基丁二酸、环烷酸锌、N－油酰肌氨酸十八胺盐中的一种或多种。

其中，悬浮剂可选自改性膨润土，该改性膨润土可以由如下方法制得：

1）膨润土的预处理

将100g膨润土原矿粉加入1.5L质量分数为10～20%的氯化钠溶液中，在40～60℃的条件下，恒温搅拌2～4小时，冷却、抽滤后用去离子水洗涤，烘干后备用；

2）膨润土分散液的制备

取50g步骤1）制得的膨润土加入到500mL环己烷溶剂中，同时加入25～50g甲苯二异氰酸酯和0.25～2.5g氨丙基三乙氧基硅烷，在温度40～60℃下，分散处理1～3小时，制得膨润土分散液；

3）改性膨润土的制备

向步骤2）所得的膨润土分散液中加入4.46～8.91g乙二醇和0.1～0.15g催化剂二丁基二月桂酸锡，保持反应温度60～90℃，搅拌反应0.5～2小时，再按常规方法分离、烘干和粉碎即制得所需的改性膨润土。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种线切割油，其特征在于：该线切割油包括如下重量百分比的配方组份：基础油75%～80%、分散剂3%～6%、悬浮剂10%～15%、极压剂0～5%、防锈剂0～5%。

2.根据权利要求1所述的一种线切割油，其特征在于：所述的基础油为植物油与白油的混合物，所述的植物油与白油的体积比为1：2～4；其中，所述的植物油中含有纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛的重量为植物油与白油总重量的0.5～2%。

3.根据权利要求1所述的一种线切割油，其特征在于：所述的分散剂为聚异丁烯胺、聚醚胺、聚异丁烯丁二酸醇胺、聚异丁烯丁二酸三乙醇胺酯、聚异丁烯丁二酸季戊四醇酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种线切割油，其特征在于：所述的悬浮剂为改性膨润土，该改性膨润土由以下步骤制得：

膨润土的预处理

将膨润土原矿粉加入质量分数为10～20%的氯化钠溶液中，在40～60℃的条件下，恒温搅拌2～4小时，冷却、抽滤后用去离子水洗涤，烘干后备用；

膨润土分散液的制备

将步骤1）制得的膨润土加入到环己烷溶剂中，同时加入甲苯二异氰酸酯和氨丙基三乙氧基硅烷，在温度40～60℃下，分散处理1～3小时，制得膨润土分散液；

改性膨润土的制备

向步骤2）所得的膨润土分散液中加入乙二醇和催化剂二丁基二月桂酸锡，保持反应温度60～90℃，搅拌反应0.5～2小时，再按常规方法分离、烘干和粉碎即制得所需的改性膨润土。

5.根据权利要求4所述的一种线切割油，其特征在于：步骤1）中所述的膨润土原矿粉与氯化钠溶液的质量体积比为1g：15mL；步骤2）中所述的膨润土与环己烷的质量体积比为1g：10mL，所述的膨润土与甲苯二异氰酸酯的质量比为1：0.5～1，所述的膨润土与氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：0.005～0.05；步骤3）中所述的乙二醇与甲苯二异氰酸酯的摩尔比1：2，所述的催化剂二丁基二月桂酸锡用量与甲苯二异氰酸酯的质量比为0.002～0.003：1。

6.根据权利要求1所述的一种线切割油，其特征在于：所述的极压剂为磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯和亚磷酸二正丁酯中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种线切割油，其特征在于：所述的防锈剂为十二烯基丁二酸、环烷酸锌、N－油酰肌氨酸十八胺盐中的一种或多种。

8.一种制备如权利要求1～7任一项所述线切割油的方法，其特征在于：1）室温下，按配方称取基础油75%～80%、分散剂3%～6%、悬浮剂10%～15%，加入搅拌装置后搅拌1～2小时；2）继续加入极压剂0～5%、防锈剂0～5%，再次搅拌0.5～1小时即可。

9.根据权利要求8所述的一种线切割油的制备方法，其特征在于：所述的基础油为石蜡油与白油的混合物；所述的分散剂为聚异丁烯胺、聚醚胺、聚异丁烯丁二酸醇胺、聚异丁烯丁二酸三乙醇胺酯、聚异丁烯丁二酸季戊四醇酯中的一种或多种；所述的极压剂为磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯和亚磷酸二正丁酯中的一种或多种；所述的防锈剂为十二烯基丁二酸、环烷酸锌、N－油酰肌氨酸十八胺盐中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的一种线切割油的制备方法，其特征在于：所述的悬浮剂为改性膨润土，该改性膨润土由以下步骤制得：

1）膨润土的预处理

将膨润土原矿粉加入质量分数为10～20%的氯化钠溶液中，在40～60℃的条件下，恒温搅拌2～4小时，冷却、抽滤后用去离子水洗涤，烘干后备用；

2）膨润土分散液的制备

将步骤1）制得的膨润土加入到环己烷溶剂中，同时加入甲苯二异氰酸酯和氨丙基三乙氧基硅烷，在温度40～60℃下，分散处理1～3小时，制得膨润土分散液；

3）改性膨润土的制备

向步骤2）所得的膨润土分散液中加入乙二醇和催化剂二丁基二月桂酸锡，保持反应温度60～90℃，搅拌反应0.5～2小时，再按常规方法分离、烘干和粉碎即制得所需的改性膨润土；

其中，步骤1）中所述的膨润土原矿粉与氯化钠溶液的质量体积比为1g：15mL；

步骤2）中所述的膨润土与环己烷的质量体积比为1g：10mL，所述的膨润土与甲苯二异氰酸酯的质量比为1：0.5～1，所述的膨润土与氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：0.005～0.05；

步骤3）中所述的乙二醇与甲苯二异氰酸酯的摩尔比1：2，所述的催化剂二丁基二月桂酸锡用量与甲苯二异氰酸酯的质量比为0.002～0.003：1。