一种高性能环保型金刚线切割液及其应用 |
|||||||
| 申请号 | CN202311852787.X | 申请日 | 2023-12-29 | 公开(公告)号 | CN117821154A | 公开(公告)日 | 2024-04-05 |
| 申请人 | 武汉奥克特种化学有限公司; | 发明人 | 潘琦; 任凡; 梁立春; 张静; 王亮; 余贤凯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种高性能环保型金刚线切割液及其应用，所述切割液，由以下 质量 百分比的原料组成：环保型 生物 基 硅 粉分散剂5.0～32.0％、双子型炔醇醚有机硅润湿剂5.0‑28.0％、增容助剂2.0～25.0％、双子型炔醇类消泡剂1.0～10.0％、余量为去离子 水 。本发明开发的金刚线切割液应用于 硅片 切割中具有良好的冷却、润滑、分散及排屑作用，且 泡沫 低、COD低、产品环保，不影响切割后清洗及中水回用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高性能环保型金刚线切割液，其特征在于，所述切割液由以下质量百分比的原料组成： |
||||||
| 说明书全文 | 一种高性能环保型金刚线切割液及其应用技术领域背景技术[0002] 近年来，光伏发电已成为主流可再生能源之一。随着太阳能光伏行业的迅速发展，太阳能电池组件和相关配套产品的制造也正在加速。其中超过80％以上的太阳能电池需用到硅片，硅片的加工质量和精度对电池的性能和发电效率有重要影响。金刚线切割工艺，因其线耗低，时间快，成本低，已被广泛应用于单晶/多晶硅片的制造。其中切割液的性能是影响硅片切割效率及质量的关键因素之一。然而目前市面上现有的金刚线切割液质量良莠不齐，存在切割过程中冷却效果不佳、润滑性能不够、排屑能力差、泡沫过多、COD值高等问题，影响金刚砂线使用寿命，且造成切割硅片脏污、线痕、TTV、崩边等良率指标也越来越差。 发明内容[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种高性能环保型金刚线切割液，所述切割液由以下质量百分比的原料组成： [0005] 环保型生物基硅粉分散剂5.0～32.0％； [0006] 双子型炔醇醚有机硅润湿剂5.0‑28.0％； [0007] 增溶助剂2.0～25.0％； [0008] 双子型炔醇类消泡剂1.0～10.0％； [0009] 余量为去离子水。 [0010] 作为上述技术方案的优选，本发明提供的高性能环保型金刚线切割液进一步包括下列技术特征的部分或全部： [0011] 作为上述技术方案的改进，所述环保型生物基硅粉分散剂，是以天然木糖醇、山梨醇、甘露醇中的一种或一种以上作起始剂的多羟基醇嵌段聚醚，结构式如下： [0012] 多羟基山梨醇嵌段聚醚、甘露醇嵌段聚醚： [0013] [0014] 多羟基木糖醇嵌段聚醚： [0015] [0016] 结构式中，R为： 其中，m＝22～81；n＝30～105；m/n≤1。 [0017] 作为上述技术方案的改进，所述双子型炔醇醚有机硅润湿剂结构如下： [0018] [0019] 其中，a为0至5之间的整数，m为4‑18之间的整数，n为0‑10之间的整数，x为1至10之间的整数，y为0至8之间的整数。 [0020] 作为上述技术方案的改进，所述增溶助剂为二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、PEG200、PEG400中的一种或多种的混合物。 [0021] 作为上述技术方案的改进，所述双子型炔醇类消泡剂为本领域技术人员公知的各种能够消除气泡或减少气泡产生的炔醇类物质，例如，可以选自奥克特种化学有限公司TL‑104E、TL‑104BC、TL‑110D、TL‑110BC、TL‑110DPG中的一种或几种。 [0022] 所述高性能环保型金刚线切割液的制备方法，包含如下步骤：将前述组分按比例混合，常温搅拌均匀即得。 [0023] 一种如上任一所述的高性能环保型金刚线切割液的应用，所述高性能环保型金刚线切割液应用于硅片切割。 [0024] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果： [0025] (1)本发明切割液中的环保型生物基硅粉分散剂，是天然多元醇的嵌段聚醚，绿色环保，COD值低，不影响中水回用。且该结构分散剂活性位点多，吸附、分散效率高，增强了金刚线的排屑能力。在多位点接枝的高分子支链，形成了刚性的空间位阻效应，有效避免了硅粉团聚沉积；其链段中嵌段的环氧乙烷/环氧丙烷又赋予了该分散剂一定的渗透、乳化、抑泡和控泡效果。同时，长链的高分子吸附在硅片表面，形成一层保水润滑层，为切割界面提供了良好的润滑性能，有效降低了硅片的划痕以及金刚线由于磨损导致的断线。 [0026] (2)本发明切割液中的双子型炔醇有机硅润湿剂，具有极佳的润湿渗透性，静、动态表面活性低，可快速润湿切割线缝，及时将切割界面产生的硅粉屑和摩擦热量带走。同时润湿剂分子中包含的长碳链烷基和硅氧烷链在切割界面垂直分布，形成一层排列紧密的吸附保护膜，阻碍硅片表面的硅粉脏污积聚，减少硅片的磨损和硅落，提高切片的良品率。此外，该结构润湿剂耐水、耐酸碱稳定性好，在切割液循环使用过程中消耗性低，可节省生产成本，提高生产效率。 [0027] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。 具体实施方式[0028] 下面将结合实施方式对本发明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。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0029] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。 [0030] 下述实施例中，环保型生物基硅粉分散剂结构通式如下： [0031] 多羟基山梨醇嵌段聚醚、甘露醇嵌段聚醚： [0032] [0033] 多羟基木糖醇嵌段聚醚： [0034] [0035] 结构式中，R为： 其中，m＝22～81；n＝30～105；m/n≤1。 [0036] [0037] 环保型生物基硅粉分散剂结构通式如下： [0038] 其中，a为0至5之间的整数，m为4‑18之间的整数，n为0‑10之间的整数，x为1至10之间的整数，y为0至8之间的整数。 [0039] 实施例1 [0040] 一种高性能环保型金刚线切割液，由以下组分按质量百分比复配而成：多羟基山梨醇嵌段聚醚分散剂15.0％、双子型炔醇醚有机硅润湿剂18.0％、二丙二醇增溶剂10.0％、炔醇类消泡剂TL‑110DPG 5.5％、去离子水余量。 [0041] 上述多羟基山梨醇嵌段聚醚结构式中，R为： 其中，m＝62；n＝75； [0042] 上述双子型炔醇醚有机硅润湿剂结构式中：a为整数0，m整数4，n为整数2，x为整数1，y为整数0。 [0043] 实施例2 [0044] 一种高性能环保型金刚线切割液，由以下组分按质量百分比复配而成：多羟基甘露醇嵌段聚醚分散剂27.0％、双子型炔醇醚有机硅润湿剂22.0％、二乙二醇丁醚增溶剂15.0％、炔醇类消泡剂TL‑110BC 8.0％、去离子水余量。 [0045] 上述多羟基山梨醇嵌段聚醚结构式中，R为： 其中，m＝48；n＝65； [0046] 上述双子型炔醇醚有机硅润湿剂结构式中：a为整数5，m整数7，n为整数2，x为整数8，y为整数8。 [0047] 实施例3 [0048] 一种高性能环保型金刚线切割液，由以下组分按质量百分比复配而成：多羟基木糖醇嵌段聚醚分散剂32.0％、双子型炔醇醚有机硅润湿剂26.5％、乙二醇醇增溶剂2.0％、炔醇类消泡剂TL‑104E 10％、去离子水余量。 [0049] 上述多羟基山梨醇嵌段聚醚结构式中，R为： 其中，m＝80；n＝100； [0050] 上述双子型炔醇醚有机硅润湿剂结构式中：a为整数3，m整数16，n为整数9，x为整数4，y为整数5。 [0051] 实施例4 [0052] 一种高性能环保型金刚线切割液，由以下组分按质量百分比复配而成：多羟基山梨醇嵌段聚醚分散剂8.0％、双子型炔醇醚有机硅润湿剂7.0％、丙二醇增溶剂22.0％、炔醇类消泡剂TL‑110D 2.5％、去离子水余量。 [0053] 上述多羟基山梨醇嵌段聚醚结构式中，R为： 其中，m＝27；n＝33； [0054] 上述双子型炔醇醚有机硅润湿剂结构式中：a为整数1，m整数8，n为整数1，x为整数2，y为整数3。 [0055] 将上述实施例1‑4制备得到的高性能环保型金刚线切割液以及市场金刚线切割液，在相同试验条件下进行硅片切割测试。测试结果如表1。 [0056] 表1硅片切割良率数据对比结果 [0057] [0058] 试验条件为：硅棒为210尺寸P型单晶硅片，棒长830mm，片厚160μm，金刚线线径为切割液添加量为0.5％，试验刀数均为1000。 [0059] 从表1可看出由实施例1‑4制备得到的金刚线切割液相较市场对比样品(市场样1、样2)，在切割设备、工艺条件、其他辅料均相同的前提下，对210尺寸硅片切割时A品率更高，断线率明显降低，其他指标(硅落、脏污、线痕、崩边、TTV)均有较大优势，因此本发明的金刚线切割液值得推广使用。 [0060] 本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。 [0061] 以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈