CN110615964B - 一种能改善金刚线切割大系统的专用塑料板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能改善金刚线切割大系统的专用塑料板及其制备方法，属于塑料板制备技术领域，所述的专用塑料板，以质量百分数为单位，包括以下原料：ABS树脂65％‑90％、PMMA树脂5％‑30％、相容剂1％‑10％、EAA树脂1％‑10％、阻垢剂0.6％‑1.5％、抗氧剂0.2％‑1％、润滑剂0.3％‑2％、表面活性剂0.1％‑1％，所述的专用塑料板是经过原料混合、造粒、挤出成型、打磨、裁切、检测、包装等步骤制成的。本发明的专用塑料板能有效调节大循环系统的pH和电导率，而且具有便于硅料及ABS/PMMA塑料板回收循环利用的特点，使用本发明产品可以带来节省能耗、降低成本、提高生产效率的明显效益。

Description

一种能改善金刚线切割大系统的专用塑料板及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料板制备技术领域，具体涉及一种能改善金刚线切割大系统的专用塑料板及其制备方法。
背景技术
太阳能硅片切割过程中，垫板作为必不可少的切割辅助材料，对金刚线切割硅片有重要作用。
传统金刚线硅片切割使用的垫板大多数为环氧、酚醛及聚酯类，使用过程存在比重大，在1.5-2.0g/cm3，易出现断裂、断线、堵滤袋、粘刚线且不便于硅料和垫板回收等问题，随之被塑料板逐步替代，但也伴随着新的问题产生，一般的塑料板不能维持大循环系统稳定，电导率、pH值波动范围大，严重影响整个切割工序。
发明内容
本发明提供一种能改善金刚线切割大系统的专用塑料板及其制备方法，以解决一般的塑料板不能维持大循环系统稳定，电导率、pH值波动范围大，严重影响整个切割工序的实际技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种能改善金刚线切割大系统的专用塑料板，以质量百分数为单位，包括以下原料：ABS树脂65％-90％、PMMA树脂5％-30％、相容剂1％-10％、EAA树脂1％-10％、阻垢剂0.6％-1.5％、抗氧剂0.2％-1％、润滑剂0.3％-2％、表面活性剂0.1％-1％。
进一步地，所述的能改善金刚线切割大系统的专用塑料板，以质量百分数为单位，包括以下原料：ABS树脂76.4％、PMMA树脂15％、相容剂3％、EAA树脂3％、阻垢剂1％、抗氧剂0.5％、润滑剂0.8％、表面活性剂0.3％。
进一步地，所述相容剂包括SMA树脂。
进一步地，所述阻垢剂包括酸性阻垢剂。
进一步地，所述酸性阻垢剂包括氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸中的一种或多种。
进一步地，所述抗氧剂包括抗氧剂168。
进一步地，所述润滑剂包括乙撑双硬脂酸酰胺。
进一步地，所述表面活性剂包括γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
本发明还提供一种能改善金刚线切割大系统的专用塑料板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、PMMA树脂、相容剂、EAA树脂、阻垢剂、抗氧剂、润滑剂、表面活性剂加入混料机中并启动混料机搅拌，制得搅拌好的物料；
(2)取出步骤(1)搅拌好的物料送入双螺杆挤出造粒机中挤出造粒，将物料混拌均匀送入单螺杆挤出成型机中经三辊压延挤出成型，冷却定型即可得到具有调节大循环系统的ABS/PMMA塑料板；
(3)将步骤(2)制得的ABS/PMMA塑料板经过表面砂光打磨，裁切、检测、包装，制得能改善金刚线切割大系统的专用塑料板。
进一步地，步骤(2)中搅拌好的物料送入双螺杆挤出造粒机，在温度为180-220℃下挤出造粒，将物料混拌均匀送入单螺杆挤出成型机，在温度为200-220℃下经三辊压延挤出成型。
本发明的技术原理：
本发明主料是ABS和PMMA，单独ABS综合性能达不要求，加PMMA进行改性，提高板材的硬度及板材的极性，改善附着力，因为ABS塑料本身是弱极性，与极性强的粘板胶和粘棒胶的粘接强度偏低。SMA树脂是借助于分子间的键合力，促使ABS树脂、PMMA树脂两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物，提高板材体系的综合性能，如邵氏硬度、拉伸强度等性能，反之，这些组分的减少会降低相应的性能。EAA树脂是极性聚合物，主要作用是提高板材附着力，但加量过多反而会降低邵氏硬度、拉伸强度。酸性阻垢剂主要作用是调节板材的pH值，在大系统循环水的环境中使用，有效调控循环水系统中的pH和络合系统中金属离子，降低电导率。抗氧剂168的作用是避免高温中材料发生氧化，导致板材发生黄变，从而导致板材综合性能衰弱，降低邵氏硬度、拉伸强度。乙撑双硬脂酸酰胺可提高造粒成型的生产效率；γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷可提高板材整体极性，提高附着力和邵氏硬度。SMA树脂、EAA树脂、抗氧剂168、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷一起使用，协同提高了塑料板的邵氏硬度。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本产品通过加入酸性阻垢剂，可以有效降低ABS/PMMA塑料板的酸性和大循环水中的电导率，并且按一定比例添加其它助剂(比如：相容剂、抗氧剂、润滑剂、表面活性剂等)，使产品比重为≤1.07g/cm3，邵氏硬度为82.9-84.3HD，电导率≤25.6μs/cm，板材拉伸强度35.7-39.4Mpa，pH为4.86-5.82，避免pH值过低导致断线率高，pH过高使大循环系统出现堵袋而瘫痪不能正常切割。
(2)与现有技术的树脂板等对比，本发明的专用塑料板的邵氏硬度、电导率、拉伸强度更好。在使用金刚线硅棒切割过程中还减少杂质粘附金刚线，减小金刚线的磨损几率，节约了成本，提高硅片的优品率，从而有效提高生产效率；能有效调节大循环系统的pH和电导率，而且具有便于硅料及ABS/PMMA塑料板回收循环利用的特点，使用本发明产品可以带来节省能耗、降低成本、提高生产效率的明显效益。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
实施方案：
1.实验设备
混料机(带有可调速搅拌装置)、双螺杆挤出造粒机(带有自动控温装置，冷却装置，抽真空装置)、烘干机(带有可调速搅拌装置，有自动控温装置，冷却装置)、单螺杆挤出成型机(带有自动控温装置，冷却装置，抽真空装置)。
2.实验前准备工作
将混料机、双螺杆挤出造粒、烘干机、单螺杆挤出成型机清洗，搽拭干净，确保没有其他影响反应的物料或杂质。
3.能改善金刚线切割大系统的专用塑料板的制备配方：以质量百分数为单位，包括
ABS树脂65％-90％、PMMA树脂5％-30％、相容剂1％-10％、EAA树脂1％-10％、阻垢剂0.6％-1.5％、抗氧剂0.2％-1％、润滑剂0.3％-2％、表面活性剂0.1％-1％；
所述相容剂为SMA树脂；
所述阻垢剂为酸性阻垢剂；
所述酸性阻垢剂包括氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸中的一种或多种；
所述抗氧剂为抗氧剂168；
所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺；
所述表面活性剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
4.能改善金刚线切割大系统的专用塑料板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、PMMA树脂、相容剂、EAA树脂、阻垢剂、抗氧剂、润滑剂、表面活性剂加入混料机中并启动混料机搅拌20-30min，制得搅拌好的物料；
(2)取出步骤(1)搅拌好的物料送入双螺杆挤出造粒机，在温度为180-220℃下挤出造粒，将物料混拌均匀送入单螺杆挤出成型机，在温度为200-220℃下经三辊压延挤出成型，冷却定型即可得到具有调节大循环系统的ABS/PMMA塑料板；
(3)将步骤(2)制得的ABS/PMMA塑料板经过表面砂光打磨，裁切成需要的成品尺寸，最后检测产品比重、硬度、剪切强度及电导率等技术指标，合格后包装，制得能改善金刚线切割大系统的专用塑料板。
下面通过更具体的实施例加以说明。
实施例1
1.实验设备
混料机(带有可调速搅拌装置)、双螺杆挤出造粒机(带有自动控温装置，冷却装置，抽真空装置)、烘干机(带有可调速搅拌装置，有自动控温装置，冷却装置)、单螺杆挤出成型机(带有自动控温装置，冷却装置，抽真空装置)。
2.实验前准备工作
将混料机、双螺杆挤出造粒、烘干机、单螺杆挤出成型机清洗，搽拭干净，确保没有其他影响反应的物料或杂质。
3.能改善金刚线切割大系统的专用塑料板的制备配方：以质量百分数为单位，包括ABS树脂70.3％％、PMMA树脂20％、相容剂2.6％、EAA树脂4.2％、阻垢剂0.8％、抗氧剂0.7％、润滑剂1％、表面活性剂0.4％；
所述相容剂为SMA树脂；
所述阻垢剂为氨基三甲叉膦酸；
所述抗氧剂为抗氧剂168；
所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺；
所述表面活性剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
4.能改善金刚线切割大系统的专用塑料板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、PMMA树脂、相容剂、EAA树脂、阻垢剂、抗氧剂、润滑剂、表面活性剂加入混料机中并启动混料机搅拌30min，制得搅拌好的物料；
(2)取出步骤(1)搅拌好的物料送入双螺杆挤出造粒机，在温度为182-216℃下挤出造粒，将物料混拌均匀送入单螺杆挤出成型机，在温度为203-220℃下经三辊压延挤出成型，冷却定型即可得到具有调节大循环系统的ABS/PMMA塑料板；
(3)将步骤(2)制得的ABS/PMMA塑料板经过表面砂光打磨，裁切成需要的成品尺寸，最后检测产品比重、硬度、剪切强度及电导率等技术指标，合格后包装，制得能改善金刚线切割大系统的专用塑料板。
实施例2
1.实验设备
混料机(带有可调速搅拌装置)、双螺杆挤出造粒机(带有自动控温装置，冷却装置，抽真空装置)、烘干机(带有可调速搅拌装置，有自动控温装置，冷却装置)、单螺杆挤出成型机(带有自动控温装置，冷却装置，抽真空装置)。
2.实验前准备工作
将混料机、双螺杆挤出造粒、烘干机、单螺杆挤出成型机清洗，搽拭干净，确保没有其他影响反应的物料或杂质。
3.能改善金刚线切割大系统的专用塑料板的制备配方：以质量百分数为单位，包括ABS树脂76.4％、PMMA树脂15％、相容剂3％、EAA树脂3％、阻垢剂1％、抗氧剂0.5％、润滑剂0.8％、表面活性剂0.3％；
所述相容剂为SMA树脂；
所述阻垢剂为酸性阻垢剂；
所述酸性阻垢剂由氨基三甲叉膦酸0.8％、乙二胺四甲叉膦酸0.2％组成；
所述抗氧剂为抗氧剂168；
所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺；
所述表面活性剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
4.能改善金刚线切割大系统的专用塑料板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、PMMA树脂、相容剂、EAA树脂、阻垢剂、抗氧剂、润滑剂、表面活性剂加入混料机中并启动混料机搅拌22min，制得搅拌好的物料；
(2)取出步骤(1)搅拌好的物料送入双螺杆挤出造粒机，在温度为181-220℃下挤出造粒，将物料混拌均匀送入单螺杆挤出成型机，在温度为200-218℃下经三辊压延挤出成型，冷却定型即可得到具有调节大循环系统的ABS/PMMA塑料板；
(3)将步骤(2)制得的ABS/PMMA塑料板经过表面砂光打磨，裁切成需要的成品尺寸，最后检测产品比重、硬度、剪切强度及电导率等技术指标，合格后包装，制得能改善金刚线切割大系统的专用塑料板。
实施例3
1.实验设备
混料机(带有可调速搅拌装置)、双螺杆挤出造粒机(带有自动控温装置，冷却装置，抽真空装置)、烘干机(带有可调速搅拌装置，有自动控温装置，冷却装置)、单螺杆挤出成型机(带有自动控温装置，冷却装置，抽真空装置)。
2.实验前准备工作
将混料机、双螺杆挤出造粒、烘干机、单螺杆挤出成型机清洗，搽拭干净，确保没有其他影响反应的物料或杂质。
3.能改善金刚线切割大系统的专用塑料板的制备配方：以质量百分数为单位，包括ABS树脂78.3％、PMMA树脂13.4％、相容剂2.8％、EAA树脂2.6％、阻垢剂1.2％、抗氧剂0.8％、润滑剂0.6％、表面活性剂0.3％。
所述相容剂为SMA树脂；
所述阻垢剂为酸性阻垢剂；
所述酸性阻垢剂为乙二胺四甲叉膦酸；
所述抗氧剂为抗氧剂168；
所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺；
所述表面活性剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
4.能改善金刚线切割大系统的专用塑料板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、PMMA树脂、相容剂、EAA树脂、阻垢剂、抗氧剂、润滑剂、表面活性剂加入混料机中并启动混料机搅拌25min，制得搅拌好的物料；
(2)取出步骤(1)搅拌好的物料送入双螺杆挤出造粒机，在温度为186-214℃下挤出造粒，将物料混拌均匀送入单螺杆挤出成型机，在温度为203-217℃下经三辊压延挤出成型，冷却定型即可得到具有调节大循环系统的ABS/PMMA塑料板；
(3)将步骤(2)制得的ABS/PMMA塑料板经过表面砂光打磨，裁切成需要的成品尺寸，最后检测产品比重、硬度、剪切强度及电导率等技术指标，合格后包装，制得能改善金刚线切割大系统的专用塑料板。
对比例1
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备的塑料板的原料中缺少SMA树脂、EAA树脂、抗氧剂168、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
对比例2
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备的塑料板的原料中缺少SMA树脂。
对比例3
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备的塑料板的原料中缺少EAA树脂。
对比例4
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备的塑料板的原料中缺少抗氧剂168。
对比例5
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备的塑料板的原料中缺少γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
对比例6
采用中国专利申请文献“金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板及其制备方法(专利申请号：201710145988.4)”实施例1的方法制备树脂板。
树脂板性能考察
将实施例1-3、对比例1-6制备的树脂板进行性能(包括密度、邵氏硬度、pH值、电导率、拉伸强度)比较。
其中：
密度使用电子天平和游标卡卡尺测量换算：ρ＝M/V；
板材的拉伸强度采用GBT 7124/万能拉力机检测；
邵氏硬度采用GBT 2411/邵氏硬度测试方法检测；
电导率测试方法：用锉刀磨出的板粉与蒸馏水按比例1：100混合煮沸，搅拌冷却25℃±1℃用电导率仪检测；
pH值检测方法：取样待测板，使用锉刀将以上材料制作成粉末，然后将纯水煮沸，加入板材粉末，按照比例(板材粉末：纯水＝1：100)制成相应浓度的溶液后冷却至25±3℃，过滤出清液(控制在3h内)测试pH值。
结果如下表所示。
Figure BDA0002236441200000081
上表可知：(1)由实施例1-3的数据可见，实施例2为最优实施例；制备的原料中缺少SMA树脂、EAA树脂、抗氧剂168、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，均对塑料板的邵氏硬度、拉伸强度产生极大的影响；实施例1-3的数据与对比例6的数据相比，邵氏硬度、电导率、拉伸强度更好，pH值相当，说明本发明的技术与现有技术相比，具体显著的进步。
(2)由实施例2和对比例1-5的数据可见，SMA树脂、EAA树脂、抗氧剂168、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷在制备专用塑料板中起到了协同作用，协同提高了塑料板的邵氏硬度，原因是。
SMA树脂是借助于分子间的键合力，促使ABS树脂、PMMA树脂两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物，提高板材体系的综合性能，如邵氏硬度等性能，反之，这些组分的减少会降低相应的性能。EAA树脂是极性聚合物，主要作用是提高板材附着力，但加量过多反而会降低邵氏硬度。抗氧剂168的作用是避免高温中材料发生氧化，导致板材发生黄变，从而导致板材综合性能衰弱，降低邵氏硬度。γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷可提高板材整体极性，提高附着力和邵氏硬度。SMA树脂、EAA树脂、抗氧剂168、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷一起使用，协同提高了塑料板的邵氏硬度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用了限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种能改善金刚线切割大系统的专用塑料板，其特征在于，以质量百分数为单位，包括以下原料：ABS树脂65％-90％、PMMA树脂5％-30％、相容剂1％-10％、EAA树脂1％-10％、阻垢剂0.6％-1.5％、抗氧剂0.2％-1％、润滑剂0.3％-2％、表面活性剂0.1％-1％；
所述相容剂包括SMA树脂；
所述抗氧剂包括抗氧剂168；
所述表面活性剂包括γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述的能改善金刚线切割大系统的专用塑料板，其特征在于，以质量百分数为单位，包括以下原料：ABS树脂76.4％、PMMA树脂15％、相容剂3％、EAA树脂3％、阻垢剂1％、抗氧剂0.5％、润滑剂0.8％、表面活性剂0.3％。
3.根据权利要求1或2所述的能改善金刚线切割大系统的专用塑料板，其特征在于，所述阻垢剂包括酸性阻垢剂。
4.根据权利要求3所述的能改善金刚线切割大系统的专用塑料板，其特征在于，所述酸性阻垢剂包括氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的能改善金刚线切割大系统的专用塑料板，其特征在于，所述润滑剂包括乙撑双硬脂酸酰胺。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的能改善金刚线切割大系统的专用塑料板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、PMMA树脂、相容剂、EAA树脂、阻垢剂、抗氧剂、润滑剂、表面活性剂加入混料机中并启动混料机搅拌，制得搅拌好的物料；
(2)取出步骤(1)搅拌好的物料送入双螺杆挤出造粒机中挤出造粒，将物料混拌均匀送入单螺杆挤出成型机中经三辊压延挤出成型，冷却定型即可得到具有调节大循环系统的ABS/PMMA塑料板；
(3)将步骤(2)制得的ABS/PMMA塑料板经过表面砂光打磨，裁切、检测、包装，制得能改善金刚线切割大系统的专用塑料板。
7.根据权利要求6所述的能改善金刚线切割大系统的专用塑料板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中搅拌好的物料送入双螺杆挤出造粒机，在温度为180-220℃下挤出造粒，将物料混拌均匀送入单螺杆挤出成型机，在温度为200-220℃下经三辊压延挤出成型。
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