CN105524428B - 一种树脂金刚石线用树脂结合剂、树脂金刚石线及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种树脂金刚石线用树脂结合剂，以质量份计，包括：100～110份的聚醚酮改性环氧树脂；70～90份的聚砜改性环氧树脂；45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂；8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂；5～15份的功能性助剂。本发明还提供了一种树脂金刚石线及其制备方法，本发明采用上文所述的树脂结合剂与金刚石微粉，通过涂覆和固化制造树脂金刚石线锯。由于所用树脂结合剂的物理机械性能等较好，采用本发明制得的线锯切割单晶硅棒，断线时切割的面积较大，耐用性等应用性能好。同时，本发明也能解决环氧树脂耐热性差的问题。此外，本发明提供的树脂结合剂无需加入酚类溶剂，毒性小，对人体和环境的危害小。

Description

一种树脂金刚石线用树脂结合剂、树脂金刚石线及其制备 方法

技术领域

本发明涉及树脂金刚石线用结合剂技术领域，尤其涉及一种树脂金刚石线用树脂结合剂、树脂金刚石线及其制备方法。

背景技术

线切割技术具有切割效率高、被加工工件直径不受限制等特点，被广泛应用于硬脆材料的切割加工。到目前为止，硬脆材料如陶瓷、硅等的切割主要采用游离磨料的多线切割方式。但是，该工艺存在加工晶体表面粗糙和面型难以控制、磨浆消耗大且产生的废砂浆难以回收、锯丝使用寿命短等明显缺陷。针对采用游离磨料磨粒线锯面临的问题，固结磨粒切割技术得到快速的发展。固结磨粒线锯是利用某种工艺将磨粒牢牢地固结在锯丝表面，比原来的游离磨粒具有更高的耐磨性，能够承受较大的切削力和较长的切削时间。目前，常用的固结磨粒线锯制造技术主要有机械碾压法、电镀法、树脂结合剂法等。其中，树脂结合剂线锯因具有环境友好、成本低廉和生产效率高等优点而备受关注。

目前，国内外树脂金刚石线结合剂基本都是采用酚醛树脂结合剂体系。比如，申请号为201280073618.X的中国专利文献公开了一种以酚醛树脂清漆为主体材料的树脂金刚石线锯用的结合剂，该结合剂以如下成分作为必须成分：100重量份的酚醛清漆型酚醛树脂、10～30重量份的甲阶酚醛型酚醛树脂和0.1～5重量份的胺系硅烷偶联剂。

上述结合剂以酚醛清漆型酚醛树脂、甲阶酚醛型酚醛树脂和胺系硅烷偶联剂为主要成分，将其涂布于金属芯线表面，并红外线加热，从而使该结合剂受热发生交联反应。上述结合剂的主体材料为酚醛树脂，可使树脂结合线锯切出厚度均匀的晶圆，但是其脆性较大，机械性能差。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种树脂金刚石线用树脂结合剂、树脂金刚石线及其制备方法，本发明提供的树脂结合剂具有优异的物理机械性能，粘结力强；采用所述树脂结合剂的树脂金刚石线的耐用性较好。

本发明提供一种树脂金刚石线用树脂结合剂，以质量份计，包括：

100～110份的聚醚酮改性环氧树脂；

70～90份的聚砜改性环氧树脂；

45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂；

8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂；

5～15份的功能性助剂。

优选地，所述聚醚酮改性环氧树脂由四官能度环氧树脂与纳米级聚醚酮混合制得。

优选地，所述聚砜改性环氧树脂由三官能度环氧树脂与纳米级聚砜混合制得。

优选地，所述功能性助剂包括有机硅改性液体环氧树脂和液体脂环族环氧树脂。

优选地，所述功能性助剂包括4～5份的有机硅改性液体环氧树脂和1～10份的液体脂环族环氧树脂。

优选地，还包括3～5份的固化促进剂。

优选地，还包括30～35份的无机填料。

本发明提供一种树脂金刚石线，其采用上文所述的树脂结合剂制得。

本发明还提供一种树脂金刚石线的制备方法，包括以下步骤：

1)以质量份计，将100～110份的聚醚酮改性环氧树脂、70～90份的聚砜改性环氧树脂、45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂、8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂和5～15份的功能性助剂混合，得到树脂结合剂；

2)将所述树脂结合剂和90～100份的金刚石微粉混合后，涂覆在芯线上，经固化，得到树脂金刚石线。

优选地，步骤1)具体为：

以质量份计，将100～110份的聚醚酮改性环氧树脂、70～90份的聚砜改性环氧树脂、45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂、8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂、3～5份的固化促进剂和4～5份的有机硅改性液体环氧树脂混合，得到第一混合物；

将所述第一混合物与1～10份的液体脂环族环氧树脂混合，得到第二混合物；

将所述第二混合物与30～35份的无机填料混合，得到树脂结合剂。

优选地，步骤2)中，涂覆后，依次进行一次固化、收线和二次固化，得到树脂金刚石线。

与现有技术相比，本发明提供的树脂结合剂的组成主要包括聚醚酮改性环氧树脂、聚砜改性环氧树脂、咪唑改性胺类环氧固化剂、马来酸酐改性咪唑类固化剂和功能性助剂。本发明采用环氧树脂体系，各组分互相配合，使得树脂结合剂具有优异的物理机械性能，粘结力强。同时，本发明也能解决环氧树脂耐热性差的问题。

此外，本发明提供的树脂结合剂无需加入酚类溶剂，毒性小，对人体和环境的危害小，利于应用。

本发明采用上文所述的树脂结合剂与金刚石微粉，通过涂覆和固化制造树脂金刚石线锯。由于所用树脂结合剂的物理机械性能等较好，采用本发明制得的线锯切割单晶硅棒，断线时切割的面积较大，耐用性等应用性能好。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种树脂金刚石线用树脂结合剂，以质量份计，包括：

100～110份的聚醚酮改性环氧树脂；

70～90份的聚砜改性环氧树脂；

45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂；

8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂；

5～15份的功能性助剂。

本发明提供的树脂金刚石线用树脂结合剂为环氧树脂体系，并且其组成包括了多种改性材料，具有更加优异的机械性能和耐热性。此外本发明所述结合剂不使用酚类等毒性较大的溶剂，相对于酚醛树脂结合剂来说毒性较小，对环境影响小。

以质量份计，本发明提供的树脂结合剂包括100～110份的聚醚酮改性环氧树脂。所述聚醚酮改性环氧树脂具有优异的物理学机械性能和耐热性等特点，优选由四官能度环氧树脂与纳米级聚醚酮混合制得。在本发明的实施例中，所述聚醚酮改性环氧树脂由100份的四官能度环氧树脂与5～10份的纳米级聚醚酮混合制得；其中，所述四官能度环氧树脂的环氧值可为7.5～8.5Eq/kg，所述纳米级聚醚酮的粒度为100纳米～200纳米。具体的，所述四官能度环氧树脂可为亨斯迈材料有限公司提供的牌号为MY9512的树脂。在本发明的一个实施例中，在100℃的温度下，100份MY9512树脂与5～10份纳米级聚醚酮高速分散20分钟～30分钟，制得聚醚酮改性环氧树脂。

本发明提供的树脂结合剂包括70～90份的聚砜改性环氧树脂，优选包括70～80份的聚砜改性环氧树脂。所述聚砜改性环氧树脂具有优异的物理学机械性能和耐热性等特点，优选由三官能度环氧树脂与纳米级聚砜混合制得。在本发明的实施例中，所述聚砜改性环氧树脂由100份的三官能度环氧树脂与5～10份的纳米级聚砜混合制得；其中，所述三官能度环氧树脂的环氧值可为5.9～6.7Eq/kg，软化点～49℃，所述纳米级聚砜的粒度为100纳米～200纳米。具体的，所述三官能度环氧树脂可为亨斯迈材料有限公司提供的牌号为Tactix742的树脂。在本发明的一个实施例中，在150℃的温度下，100份Tactix742树脂与5～10份纳米级聚砜高速分散20分钟～30分钟，制得聚砜改性环氧树脂。

以质量份计，本发明提供的树脂结合剂包括45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂；采用所述咪唑改性胺类环氧固化剂固化的体系具有优异的耐热性和机械性能。所述咪唑改性胺类环氧固化剂可为一般的市售产品，如嘉德盛科技有限公司提供的NPA-303产品，为液体产品。

本发明提供的树脂结合剂包括8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂，优选包括8～9份的马来酸酐改性咪唑类固化剂。采用所述马来酸酐改性咪唑类固化剂固化的体系具有优异的热稳定性等；本发明对其来源没有特殊限制，可采用嘉德盛科技有限公司提供的NPA-305产品。

以质量份计，本发明提供的树脂粘合剂包括5～15份的功能性助剂。在本发明的实施例中，所述功能性助剂优选包括有机硅改性液体环氧树脂和液体脂环族环氧树脂；其中，所述液体脂环族环氧树脂可起到调节结合剂粘度的作用，还具有优异的附着力等特点。在本发明的优选实施例中，所述功能性助剂包括4～5份的有机硅改性液体环氧树脂和1～10份的液体脂环族环氧树脂；所述功能性助剂优选包括5～8份的液体脂环族环氧树脂。在本发明中，所述液体脂环族环氧树脂的25℃粘度可为7000～9000mPa.s；具体的，所述液体脂环族环氧树脂可为牌号为4206的环氧树脂。所述有机硅改性液体环氧树脂可为上海众司实业有限公司提供的PANA-100产品；其质量份可为5份。

此外，本发明提供的树脂粘合剂优选还包括3～5份的固化促进剂。在本发明的实施例中，所述树脂粘合剂包括2份的固化促进剂。所述固化促进剂优选为磷系改性促进剂，具体可为嘉德盛科技有限公司提供的P-200产品。在本发明的实施例中，所述树脂粘合剂优选还包括30～35份的无机填料，如碳化硅等本领域常用的填料产品。

本发明对所述树脂金刚石线用树脂结合剂的制备方法没有特殊限制，可按常规方式混合即得。在本发明的实施例中，可将上述的聚醚酮改性环氧树脂、聚砜改性环氧树脂、咪唑改性胺类环氧固化剂、马来酸酐改性咪唑类固化剂、固化促进剂、有机硅改性液体环氧树脂和液体脂环族环氧树脂按配比称量好，搅拌、混合均匀，再加入无机填料，用高速分散机分散均匀即可。

本发明提供的树脂结合剂的物理机械性能好，耐热好，比较环保。在其中加入金刚石微粉，用高速分散机分散均匀后，即可进行后续的涂覆、固化以及后处理，用于制造树脂金刚石线锯(简称树脂金刚石线)。

相应地，本发明还提供了一种树脂金刚石线的制备方法，包括以下步骤：

1)以质量份计，将100～110份的聚醚酮改性环氧树脂、70～90份的聚砜改性环氧树脂、45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂、8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂和5～15份的功能性助剂混合，得到树脂结合剂；

2)将所述树脂结合剂和90～100份的金刚石微粉混合后，涂覆在芯线上，经固化，得到树脂金刚石线。

本发明步骤1)即制备树脂结合剂的过程，优选具体为：以质量份计，将100～110份的聚醚酮改性环氧树脂、70～90份的聚砜改性环氧树脂、45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂、8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂、3～5份的固化促进剂和4～5份的有机硅改性液体环氧树脂混合，得到第一混合物；将所述第一混合物与1～10份的液体脂环族环氧树脂混合，得到第二混合物；将所述第二混合物与30～35份的无机填料混合，得到树脂结合剂。其中，各原料组分的内容如前文所述；所述混合为本领域技术人员熟知的技术手段，本发明没有特殊限制。

得到上述制备的树脂结合剂后，本发明实施例在其中加入90～100份的金刚石微粉，可用高速分散机分散均匀后倒入供料机，在芯线上进行涂覆、固化，得到树脂金刚石线。

在本发明实施例中，所用金刚石微粉的粒径为10μm～15μm。本发明步骤2)主要是线锯的制造过程，其流程可包括：芯线出线机-涂覆-固化-收线-二次固化。其中，所述芯线及相关设备采用本领域常用的即可；本发明对所述涂覆也没有特殊限制，涂层厚度一般为12μm～13μm。在本发明的优选实施例中，步骤2)涂覆后，依次进行一次固化、收线和二次固化，得到树脂金刚石线。其中，一次固化的温度可为450～500℃；收线的速度可为60m/min。二次固化即后处理，其可在170℃处理5小时。

得到树脂金刚石线后，本发明采用其进行切割测试。切割测试条件包括：切割机为STX-402单线切割机；切割介质为3英寸单晶硅棒；线锯有效切割长度为2.5m；切割速度为2.5m/s；进刀速度为0.5mm/min。通过切断线时比较切割硅棒的面积进行评价，结果表明，所用树脂结合剂的物理机械性能等较好；采用本发明制得的线锯切割单晶硅棒，断线时切割的面积较大，而树脂层以及金刚石脱落较少，耐用性好，利于应用。

为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的树脂金刚石线用树脂结合剂、树脂金刚石线及其制备方法进行具体地描述。

以下实施例所用物料的技术指标参见表1，表1为实施例所用物料的技术指标。

表1实施例所用物料的技术指标

实施例1

将环氧树脂A 100份、环氧树脂B 80份、固化剂A 50份、固化剂B 8份、固化促进剂2份和功能性助剂A 5份按配比称量好，然后搅拌混合均匀，另加入8份功能性助剂B调节好粘度，再加入30份无机填料和90份金刚石微粉，用高速分散机分散均匀后，倒入供料机制造线锯。

线锯制造过程为：芯线出线机-涂覆-固化-收线-二次固化。其中，涂层厚度为12μm，收线速度为60m/min，固化温度为470℃，二次固化170℃处理5小时。

实施例2

将环氧树脂A 110份、环氧树脂B 70份、固化剂A 50份、固化剂B 8份、固化促进剂2份和功能性助剂A 5份按配比称量好，然后搅拌混合均匀，另加入5份功能性助剂B调节好粘度，再加入35份无机填料和90份金刚石微粉，用高速分散机分散均匀后，倒入供料机制造线锯。

线锯制造过程为：芯线出线机-涂覆-固化-收线-二次固化。其中，涂层厚度为13μm，收线速度为60m/min，固化温度为500℃，二次固化170℃处理5小时。

比较例

酚醛结合剂线锯

以质量份计，酚醛结合剂的具体组成为：固体粉末热塑性酚醛树脂为100份；甲阶酚醛树脂为10份；间甲酚为80份；碳化硅为35份；金刚石粉末为95份。

酚醛结合剂线锯的具体制造过程与实施例2相同。

实施例3

按照上文所述的方法，将实施例1和2以及比较例制得的线锯进行切割测试。测试结果参见表2，表2为实施例1和2以及比较例制得的线锯的性能测试结果。

表2实施例1和2以及比较例制得的线锯的性能测试结果

注：金刚石脱落计算方法：用显微镜观察，计算脱落金刚石占总金刚石的质量比例。

结果表明，所用树脂结合剂的物理机械性能等较好；采用本发明制得的线锯切割单晶硅棒，断线时切割的面积较大，而树脂层以及金刚石脱落较少，耐用性好，利于应用。

Claims (10)

1.一种树脂金刚石线用树脂结合剂，以质量份计，包括：

100～110份的聚醚酮改性环氧树脂；

70～90份的聚砜改性环氧树脂；

45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂；

8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂；

5～15份的功能性助剂。

2.根据权利要求1所述的树脂结合剂，其特征在于，所述聚醚酮改性环氧树脂由四官能度环氧树脂与纳米级聚醚酮混合制得。

3.根据权利要求1所述的树脂结合剂，其特征在于，所述聚砜改性环氧树脂由三官能度环氧树脂与纳米级聚砜混合制得。

4.根据权利要求1所述的树脂结合剂，其特征在于，所述功能性助剂包括有机硅改性液体环氧树脂和液体脂环族环氧树脂。

5.根据权利要求4所述的树脂结合剂，其特征在于，所述功能性助剂包括4～5份的有机硅改性液体环氧树脂和1～10份的液体脂环族环氧树脂。

6.根据权利要求1～5任一项所述的树脂结合剂，其特征在于，还包括3～5份的固化促进剂。

7.根据权利要求1～5任一项所述的树脂结合剂，其特征在于，还包括30～35份的无机填料。

8.一种树脂金刚石线，其特征在于，采用权利要求1～7任一项所述的树脂结合剂制得。

9.一种树脂金刚石线的制备方法，包括以下步骤：

1)以质量份计，将100～110份的聚醚酮改性环氧树脂、70～90份的聚砜改性环氧树脂、45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂、8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂和5～15份的功能性助剂混合，得到树脂结合剂；

2)将所述树脂结合剂和90～100份的金刚石微粉混合后，涂覆在芯线上，经固化，得到树脂金刚石线。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤1)具体为：

以质量份计，将100～110份的聚醚酮改性环氧树脂、70～90份的聚砜改性环氧树脂、45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂、8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂、3～5份的固化促进剂和4～5份的有机硅改性液体环氧树脂混合，得到第一混合物；

将所述第一混合物与1～10份的液体脂环族环氧树脂混合，得到第二混合物；

将所述第二混合物与30～35份的无机填料混合，得到树脂结合剂。