CN113717560A - 一种用于制备金刚线的组合物、制备方法及其应用 - Google Patents

一种用于制备金刚线的组合物、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

一种用于制备金刚线的组合物，按其重量份包括以下组分：丙烯酸酯89.4‑91.3重量份；聚乙二醇二缩水甘油醚4.7‑6.8重量份；增粘剂1‑1.5重量份；稳定剂0.7‑0.8重量份；阻聚剂0.6‑0.8重量份；分散剂1‑1.3重量份。相较现有技术，本发明制得的组合物用于制备得到的金刚线，本发明制备金刚线的组合物，添加了氧化铈或氧化镧稀土元素化合物做稳定剂，氢化蓖麻油为分散剂，加氢C9石油树脂作增粘剂，在丙烯酸酯的体系中添加了金刚石颗粒，其分散更均匀，在制备金刚线的过程中，使金刚石颗粒可以稳定均匀的电镀在钢线上，制得的金刚线切割性能更好。

Description

一种用于制备金刚线的组合物、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及金刚线制备领域，特别涉及一种用于制备金刚线的组合物、制备方法及其应用。
背景技术
金刚线是金刚石切割线的简称，有人称钻石切割线或者钻石线。
工业上许多东西是用切割线来切割的，比如光伏领域的多晶硅切片。切割线的材料是很重要的。主流的用于光伏领域的硅片切割线是超精细切割钢丝，直径大约是100微米。金刚石切割线顾名思义，跟金刚石有关。大体上是把金刚石的微小颗粒镶嵌在线上，做成的金刚石切割线。我们知道，金刚石是超硬的，用途很广的切割材料。金刚线具有了金刚石微型的锯齿，增加了钢线的切割能力，可以大大加快切割速度。金钢线对于太阳能硅材料切割行业而言，是革命性的进步。因而人们普遍预计它将来的应用将非常广泛。
金刚线具有诸多优点：1.可实现高速切割，切割速度可以提高到原来的2倍，耗时自然减少。单位时间能够完成更多的工作量，这是它最大的优势。2.环保生产，金钢线的工艺只需要水或是水基冷却清洁液就可以，真正实现了环保生产和制造。但是金刚线技术也还很多的不足，主要是：1.成本高，这还是一个相对较新的技术，还没有普及，主要的金刚线依赖进口，我国本土的公司金刚线的供给还比较少，所以价格比较高。2.线太粗从而导致硅片损失大。硅片的损失与切割线的粗细有直接联系，越粗自然损失越多。主流的切割线是超精细切割钢丝，直径大约是100微米。而在实际应用中的金刚线直径大约是250微米，是超精细切割钢丝的两倍多。3.会有切痕从而导致晶硅电池片转换效率低下。因此金刚石线主要用于硅片的粗加工领域，比如已经在硅锭开方中获得应用。在更精细的切片领域还是用的是超精细切割钢丝。
目前国内的金刚线的制备技术还不成熟，制得的金刚线金刚石颗粒分布不均匀，切割性能不好。
发明内容
综上所述，本发明有必要提供用于制备金刚线的组合物，制得的金刚线上金刚石颗粒分布均匀，切割性能好。
此外，有必要提供上述用于制备金刚线的组合物的制备方法。
此外，还有必要提供上述用于制备金刚线的组合物的应用方法。
一种用于制备金刚线的组合物，按其重量份包括以下组分：
Figure BDA0003243748250000011
Figure BDA0003243748250000021
优选地，所述用于制备金刚线的组合物，按其重量份包括以下组分：
Figure BDA0003243748250000022
其中，所述丙烯酸酯选自2-甲基丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯中的一种或两种。
其中，所述聚乙二醇二缩水甘油醚的粘度小于等于20mPa·s，测试方法为ASTM D3236。
其中，所述增粘剂为加氢C9石油树脂，所述加氢C9石油树脂的软化点为90-100℃。
其中，所述稳定剂选自氧化铈或氧化镧。
其中，所述阻聚剂为对苯二酚。
其中，所述分散剂为氢化蓖麻油。
一种如上所述用于制备金刚线的组合物的制备方法，包括以下步骤：
按比例在反应器中依次加入丙烯酸酯、聚乙二醇二缩水甘油醚和阻聚剂，加热到120℃，然后再依次加入增粘剂、稳定剂和分散剂，继续加热到160℃，搅拌均匀，冷却即得产品。
一种如上所述用于制备金刚线的组合的应用方法，包括以下步骤：
1)涂覆屏蔽膜：将权利要求1至8任意一项所述的组合物加热至160℃，加入金刚石颗粒，每100重量份组合物中添加10重量份金刚石颗粒，混合均匀，将分散有金刚石的组合物均匀涂覆在胚线的表面，冷却后组合物在胚线表面形成有机屏蔽膜；
2)一级电镀：将金刚石颗粒通过电镀结合到所述胚线的表面，得到具有有机屏蔽膜的金刚线；
3)去除有机屏蔽膜：将所述具有有机屏蔽膜的金刚线浸泡在有机溶剂(丙酮)中除去有机屏蔽膜得到金刚线初品；
4)深度电镀：将金刚石线锯初品进行深度电镀得到金刚线。
其中，本发明所用的胚线为直径0.25-0.30mm的钢线；所述金刚石颗粒的粒径为80-90μm，所述有机屏蔽膜的厚度为6-10μm。
相较现有技术，本发明的制备得到的金刚线，本发明制备金刚线的组合物，添加了氧化铈或氧化镧稀土元素化合物做稳定剂，氢化蓖麻油为分散剂，加氢C9石油树脂作增粘剂，在丙烯酸酯的体系中添加了金刚石颗粒，其分散更均匀，在制备金刚线的过程中，使金刚石颗粒可以稳定均匀的电镀在钢线上，制得的金刚线切割性能更好。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式对本发明做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。
对本发明所用的材料的说明：
丙烯酸酯：2-甲基丙烯酸乙酯：济南汇锦川商贸有限公司，工业级，CAS号：868-77-9；
甲基丙烯酸丁酯：山东国化化学有限公司，工业级；
聚乙二醇二缩水甘油醚：山东穗华生物科技有限公司，粘度为20mPa.s，测试方法是ASTMD 3236，测试条件是25℃。
增粘剂：
加氢C9石油树脂：
HM-90，佛山市南海兆洋橡胶有限公司，软化点，90℃；
HF-100，佛山市南海兆洋橡胶有限公司，软化点，100℃；
HF-130，佛山市南海兆洋橡胶有限公司，软化点，130℃；
稳定剂：氧化铈、氧化镧均来自市售，纯度99.5％以上；
阻聚剂：对苯二酚，来自市售，纯度99.5％以上；
分散剂：氢化蓖麻油，CO-40，湖北汉达飞生物科技有限公司。
硫酸铈：市售，纯度99.5％以上；
硅酸钙：市售，纯度99.5％以上。
其它物质均来源于市售。
实施例1
按表1所示的原料和重量份备料，然后在反应器中依次加入丙烯酸酯、聚乙二醇二缩水甘油醚和阻聚剂，加热到120℃，然后再依次加入增粘剂、稳定剂和分散剂，继续加热到160℃，搅拌均匀，冷却即得产品。
表1实施例和对比例组合物的原料成分表(单位：重量份)
Figure BDA0003243748250000031
Figure BDA0003243748250000041
实验例
用实施例和对比例制得的组合物制备金刚线，方法如下：
1)涂覆屏蔽膜：将实施例和对比例的组合物加热至160℃，加入粒径为80-90μm金刚石颗粒，每100重量份组合物中添加10重量份金刚石颗粒，混合均匀，将分散有金刚石的组合物均匀涂覆在胚线(直径0.30mm的钢线)的表面，冷却后组合物在胚线表面形成有机屏蔽膜；
2)一级电镀：将金刚石颗粒通过电镀结合到所述胚线的表面，得到具有有机屏蔽膜的金刚线；
3)去除有机屏蔽膜：将所述具有有机屏蔽膜的金刚线浸泡在有机溶剂(丙酮)中除去有机屏蔽膜得到金刚线初品；
4)深度电镀：将金刚石线锯初品进行深度电镀得到金刚线。
金刚石线锯的性能检测结果表
对实施例和对比例分别制得的金刚线进行切割效率的检测，以线速度为2m/s，给进速度为1mm/min，以水为冷却介质，对直径为100mm的硅棒进行240min的切割，测试金刚线的切割性能，列于表2中。
考察金刚线上金刚石颗粒的分布情况：在一米以内的金刚线上随机测量6个线径值，计算其标准方差，列于表2中。
表2金刚线性能表
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
最大线径/mm 0.46 0.47 0.48 0.48 0.56 0.55 0.61 0.60
最小线径/mm 0.44 0.43 0.43 0.39 0.42 0.43 0.42 0.41
线径标准方差 0.0089 0.0176 0.0172 0.0356 0.0524 0.0467 0.0818 0.071
拉伸破断力/N 280 270 270 250 210 130 160 170
切割线痕/um 4-8 6-10 5-10 12-15 16-20 25-30 18-20 18-22
本发明制备金刚线的组合物，添加了氧化铈或氧化镧稀土元素化合物做稳定剂，氢化蓖麻油为分散剂，加氢C9石油树脂作增粘剂，在丙烯酸酯的体系中添加了金刚石颗粒，其分散更均匀，在制备金刚线的过程中，使金刚石颗粒可以稳定均匀的电镀在钢线上，制得的金刚线性能更好。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于制备金刚线的组合物，其特征在于按其重量份包括以下组分：
丙烯酸酯 89.4-91.3重量份；
聚乙二醇二缩水甘油醚 4.7-6.8重量份；
增粘剂 1-1.5重量份；
稳定剂 0.7-0.8重量份；
阻聚剂 0.6-0.8重量份；
分散剂 1-1.3重量份。
2.如权利要求1所述的用于制备金刚线的组合物，其特征在于按其重量份包括以下组分：
丙烯酸酯 90重量份；
聚乙二醇二缩水甘油醚 6.2重量份；
增粘剂 1.2重量份；
稳定剂 0.8重量份；
阻聚剂 0.6重量份；
分散剂 1.2重量份。
3.如权利要求1或2所述的用于制备金刚线的组合物，其特征在于：
所述丙烯酸酯选自2-甲基丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯中的一种或两种。
4.如权利要求1或2所述的用于制备金刚线的组合物，其特征在于：
所述聚乙二醇二缩水甘油醚的粘度小于等于20mPa·s，测试方法为ASTM D 3236。
5.如权利要求1或2所述的用于制备金刚线的组合物，其特征在于：
所述增粘剂为加氢C9石油树脂，所述加氢C9石油树脂的软化点为90-100℃。
6.如权利要求1或2所述的用于制备金刚线的组合物，其特征在于：
所述稳定剂选自氧化铈或氧化镧。
7.如权利要求1或2所述的用于制备金刚线的组合物，其特征在于：
所述阻聚剂为对苯二酚。
8.如权利要求1或2所述的用于制备金刚线的组合物，其特征在于：
所述分散剂为氢化蓖麻油。
9.一种如权利要求1-8任一项所述用于制备金刚线的组合物的制备方法，包括以下步骤：
按比例在反应器中依次加入丙烯酸酯、聚乙二醇二缩水甘油醚和阻聚剂，加热到120℃，然后再依次加入增粘剂、稳定剂和分散剂，继续加热到160℃，搅拌均匀，冷却即得产品。
10.一种如权利要求1-8任一项所述用于制备金刚线的组合的应用方法，包括以下步骤
1)涂覆屏蔽膜：将权利要求1至8任意一项所述的组合物加热至160℃，加入金刚石颗粒，每100重量份组合物中添加10重量份金刚石颗粒，混合均匀，将分散有金刚石的组合物均匀涂覆在胚线的表面，冷却后组合物在胚线表面形成有机屏蔽膜；
2)一级电镀：将金刚石颗粒通过电镀结合到所述胚线的表面，得到具有有机屏蔽膜的金刚线；
3)去除有机屏蔽膜：将所述具有有机屏蔽膜的金刚线浸泡在有机溶剂(丙酮)中除去有机屏蔽膜得到金刚线初品；
4)深度电镀：将金刚石线锯初品进行深度电镀得到金刚线。
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