用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液及其制備方法，由合成高分子增稠劑、非離子表面活性劑、分散劑、消泡劑、和水組成。本發(fā)明含水率達到90份以上，大大降低了切割液的生產(chǎn)成本，但是在性能方面卻有很大提高，切割液對SiC的分散懸浮性能更好，且該切割液具有更佳的冷卻性和潤滑性；針對水基切割液在線切割過程中易產(chǎn)生氫氣的問題，本發(fā)明也有針對性措施，極大地減少了氫氣產(chǎn)生量，使生產(chǎn)更加安全；同時由于含水量高有機物含量低，因此該切割液的COD值很低，是一種綠色環(huán)保的新型水基切割液。
【專利說明】用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于硅片切割【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種切割液，特別涉及一種用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對光伏轉(zhuǎn)化效率和成本提出了更高的要求，這就要求光伏產(chǎn)業(yè)的每個環(huán)節(jié)都要不斷提升技術(shù)水平。硅片作為光伏電池的核心部件，硅片質(zhì)量的提高、生產(chǎn)成本的降低以及生產(chǎn)的綠色化都將為光伏產(chǎn)業(yè)提供更強大的發(fā)展動力。
[0003]硅片游離磨料線切割是將切割液與SiC混合后噴入鋼絲與硅棒工件之間，從而在線切割過程中使硅棒產(chǎn)生微小裂紋、崩碎并形成切屑被去除，進給機構(gòu)推動晶體硅棒向往復運動的鋼絲移動，線輪上鋼絲繞成多組可同時切割多片實現(xiàn)線切割。該方法是目前應用最廣泛的硅片切割方式，但仍然存在切割液分散懸浮性較差、切割液成本高、切割液冷卻潤滑性差、環(huán)境污染嚴重等問題?，F(xiàn)有的用于硅片游離磨料線切割的水基切割液或者含水量仍然偏低不能達到有效降低成本的目的，或者就是懸浮分散性和潤滑性不夠，且甚少有人提及水基切割液在線切割過程中易產(chǎn)生氫氣的問題。
[0004]例如，申請?zhí)枮?01210397124.9，發(fā)明名稱為“硬脆性材料的水基切割液及其制備方法”的中國專利和申請?zhí)枮?01110176262.X，發(fā)明名稱為“一種硅片切割用水基切削液”的中國專利中均提到的水基切割液的含水量在40份及以下，雖然對生產(chǎn)成本有一定的節(jié)約但幅度并不大，且由于含水量低使切割液的COD值仍然很高，并不能做到真正的綠色環(huán)保；再有，在切割后的廢砂漿分離過程中，SiC表面的有機物不易分離，且上述兩篇專利中的有機物含量很高，導致SiC表面吸附的有機物多，進一步增加了廢砂漿的處理難度。
[0005]其次，在申請?zhí)枮?01110174484.8，發(fā)明名稱為“一種用于硅片的水基型線切割液〃中公開的水基切割液含水量達到了 89.95~98份，但是其中所提的主要成分聚乙烯醇在機器表面易成膜，會對生產(chǎn)的穩(wěn)定性和連續(xù)性造成不便。
[0006]再有，申請?zhí)枮閁S13139046,發(fā)明名稱為 “Cutting Fluid Composition ForWiresawing”的美國專利中的水基切割液雖然提到了水基切割液會在切割過程中產(chǎn)生氫氣的問題，但其對氫氣的抑制能力仍然很低。
[0007]針對現(xiàn)有的水基切割液，普遍存在含水量仍然低、忽略切割過程產(chǎn)生氫氣、潤滑性差等問題，未能綜合水基切割液的各項指標，從而使得切割液生廣成本聞、COD值聞污染嚴重、切割后硅片表面損傷嚴重等。因此研制低成本、高質(zhì)量、環(huán)境友好的水基切割液是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種生產(chǎn)成本低、含水量高、切割效果好、環(huán)境友好的用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液及其制備方法。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:[0010]一種用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液，按照質(zhì)量份數(shù)計，包括以下組分:
[0011]1~5份的合成高分子增稠劑、0.1~1份的非離子型高分子潤濕劑、0.1~1.5份的助溶劑、0.05~0.5份的分散劑、0.01~0.1份的消泡劑以及91~99份的水。
[0012] 還包括0.1~1份的脂肪醇聚氧乙烯醚以及0.1~1.5份的聚乙二醇600單油酸酯。
[0013]所述的合成高分子增稠劑為聚乙二醇400單硬脂酸酯、聚乙二醇400雙硬脂酸酯或聚乙二醇6000雙硬脂酸酯。
[0014]所述的非離子型高分子潤濕劑為吐溫80或烷基酚聚氧乙烯醚。
[0015]所述的烷基酚聚氧乙烯醚由壬基酚與8至12分子的環(huán)氧乙烷加成制得。
[0016]所述的助溶劑采用椰子油脂肪酸二乙醇酰胺或AES。
[0017]所述的分散劑為分散劑Tamol或亞甲基雙甲基萘磺酸鈉。
[0018]所述的消泡劑為SRE消泡劑、二甲基硅油、DE889消泡劑中的一種或多種混合物。
[0019]一種用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液的制備方法，包括以下步驟:
[0020]I)將0.1~1份的非離子型高分子潤濕劑、0.1~1.5份的助溶劑、0.1~1份的脂肪醇聚氧乙烯醚以及0.1~1.5份的聚乙二醇600單油酸酯加入91~99份的水中，混合后，再向該體系中依次加入0.05~0.5份的分散劑和0.01~0.1份的消泡劑，充分混勻，得到混合液；
[0021]2)將混合液加熱并攪拌至溶質(zhì)完全溶解，得混合溶液；
[0022]3)將I~5份的合成高分子增稠劑加入步驟2)得到的混合溶液中，在加入合成高分子增稠劑時保溫并不斷攪拌至合成高分子增稠劑完全溶解，得到用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液。
[0023]所述的非離子型高分子潤濕劑為吐溫80或烷基酚聚氧乙烯醚；烷基酚聚氧乙烯醚為由壬基酚與8至12分子的環(huán)氧乙烷加成得到的；助溶劑采用椰子油脂肪酸二乙醇酰胺或AES ;分散劑為分散劑Tamol或亞甲基雙甲基萘磺酸鈉；消泡劑為SRE消泡劑、二甲基硅油、DE889消泡劑中的一種或多種混合物；合成高分子增稠劑為聚乙二醇400單硬脂酸酯、聚乙二醇400雙硬脂酸酯或聚乙二醇6000雙硬脂酸酯。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0025]本發(fā)明用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液:
[0026](I)含水量高。本發(fā)明主要組分為水,大大降低了生產(chǎn)成本,且由于含水量高有機物含量低使切割液的COD值很低，是真正意義上的綠色環(huán)保型切割液。
[0027](2)比熱容高。由于本發(fā)明含量最高組分為水，因此該切割液比熱容高，因此切片的表面質(zhì)量好、成品率高。
[0028](3)潤滑性好。本發(fā)明所制備出的切割液用于硅片的游離磨料線切割，具有極好的潤滑性，可以加快切割速度，同時減小硅片切割后的表面損傷。
[0029](4)分散、懸浮性好。本發(fā)明與現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中所用切割液相比具有更好的分散性，有助于SiC的均勻分散，從而提聞切割線的攜砂能力，提聞娃片成品率。
[0030](5)本發(fā)明所制備的切割液，在硅片切割過程中，能夠很好的抑制氫氣的產(chǎn)生速度，可達到 0.0015 ~0.0018mL/min。[0031](6)本發(fā)明所制備的切割液，其黏度為52~58mPa*s，沉降速度為0.15~0.16mL/h，潤滑性為1800~2000g, COD為90822~91900mg/L，表面張力為22~23mN/m。
[0032]本發(fā)明用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液的制備方法，先將非離子型高分子潤濕劑、助溶劑、脂肪醇聚氧乙烯醚聚乙二醇600單油酸酯加入水中混合均勻，再依次向混合物中加入分散劑和消泡劑，帶上述溶質(zhì)完全溶解后在加入合成高分子增稠劑，能夠快速有效的溶解各種溶質(zhì)，且溶解效果好，不易析出，制備出的切割液性能良好，成品率高。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0034]本發(fā)明包括以下步驟:
[0035]I)將0.1~1份的吐溫80或烷基酚聚氧乙烯醚、0.1~1.5份的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺或AES、0.1~1份的脂肪醇聚氧乙烯醚以及0.1~1.5份的聚乙二醇600單油酸酯加入91~99份的水中，混合后，再向該體系中依次加入0.05~0.5份的分散劑Tamol或亞甲基雙甲基萘磺酸鈉和0.01~0.1份的SRE消泡劑、二甲基硅油、DE889消泡劑中的一種或多種混合物，充分混勻，得到混合液；其中，烷基酚聚氧乙烯醚由壬基酚與8至12分子的環(huán)氧乙烷加成制得；
[0036]2)將混合液加熱并攪拌至溶質(zhì)完全溶解，得混合溶液；
[0037]3)將I~5份的合成高分子增稠劑加入步驟2)得到的混合溶液中，在加入合成高分子增稠劑時保溫并不斷攪拌至合成高分子增稠劑完全溶解，得到用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液。
[0038]本發(fā)明的原理:
[0039]水由于自身比熱容較大，因此高含量水的加入使水基切割液具有更好的冷卻性，使切割過程中產(chǎn)生的熱量能夠被及時導出，從而使硅片在切割過程中不易產(chǎn)生變形，同時高含量的水、低含量的有機物也大大降低了切割液的生產(chǎn)成本。
[0040]下面列舉本發(fā)明的具體實施例:
[0041]實施例1
[0042]I)將0.1份的吐溫80、0.1份的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、1.0份的脂肪醇聚氧乙烯醚以及0.2份的聚乙二醇600單油酸酯加入91份的水中，混合后，再向該體系中依次加入0.05份的分散劑Tamol和0.01份的SRE消泡劑，充分混勻，得到混合液；
[0043]2)將混合液加熱并攪拌至溶質(zhì)完全溶解，得混合溶液；
[0044]3)將1份的聚乙二醇400單硬脂酸酯加入步驟2)得到的混合溶液中，在加入合成高分子增稠劑時保溫并不斷攪拌至合成高分子增稠劑完全溶解，得到用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液。
[0045]其性能指標參見下表1。
[0046]實施例2
[0047]I)將0.2份的烷基酚聚氧乙烯醚、0.3份的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、0.9份的脂肪醇聚氧乙烯醚以及1.5份的聚乙二醇600單油酸酯加入93份的水中，混合后，再向該體系中依次加入0.1份的亞甲基雙甲基萘磺酸鈉和0.02份的二甲基硅油、二甲基硅油、DE889消泡劑中的一種或多種混合物，充分混勻，得到混合液；其中，烷基酚聚氧乙烯醚由壬基酚與8分子的環(huán)氧乙烷加成制得；
[0048]2)將混合液加熱并攪拌至溶質(zhì)完全溶解，得混合溶液；
[0049]3)將1.5份的聚乙二醇400雙硬脂酸酯加入步驟2)得到的混合溶液中，在加入合成高分子增稠劑時保溫并不斷攪拌至合成高分子增稠劑完全溶解，得到用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液。其性能指標參見下表1。
[0050]實施例3
[0051]I)將0.3份的吐溫80或烷基酚聚氧乙烯醚、0.5份的AES、0.8份的脂肪醇聚氧乙烯醚以及1.2份的聚乙二醇600單油酸酯加入95份的水中，混合后，再向該體系中依次加入0.15份的分散劑Tamol和0.03份的SRE消泡劑與DE889消泡劑的混合物，充分混勻，得到混合液；
[0052]2)將混合液加熱并攪拌至溶質(zhì)完全溶解，得混合溶液；
[0053]3)將2份的聚乙二醇6000雙硬脂酸酯加入步驟2)得到的混合溶液中，在加入合成高分子增稠劑時保溫并不斷攪拌至合成高分子增稠劑完全溶解，得到用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液。其性能指標參見下表1。
[0054]表1
[0055]
【權(quán)利要求】
1.一種用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液，其特征在于:按照質(zhì)量份數(shù)計，包括以下組分: I~5份的合成高分子增稠劑、0.1~1份的非離子型高分子潤濕劑、0.1~1.5份的助溶劑、0.05~0.5份的分散劑、0.01~0.1份的消泡劑以及91~99份的水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液，其特征在于:還包括0.1~1份的脂肪醇聚氧乙烯醚以及0.1~1.5份的聚乙二醇600單油酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液，其特征在于:所述的合成高分子增稠劑為聚乙二醇400單硬脂酸酯、聚乙二醇400雙硬脂酸酯或聚乙二醇6000雙硬脂酸酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液，其特征在于:所述的非離子型高分子潤濕劑為吐溫80或烷基酚聚氧乙烯醚。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液，其特征在于:所述的烷基酚聚氧乙烯醚由壬基酚與8至12分子的環(huán)氧乙烷加成制得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液，其特征在于:所述的助溶劑采用椰子油脂肪酸二乙醇酰胺或AES。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液，其特征在于:所述的分散劑為分散劑Tamol或亞甲基雙甲基萘磺酸鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液，其特征在于:所述的消泡劑為SRE消泡劑、二甲基硅油、DE889消泡劑中的一種或多種混合物。
9.一種用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將0.1~1份的非離子型高分子潤濕劑、0.1~1.5份的助溶劑、0.1~1份的脂肪醇聚氧乙烯醚以及0.1~1.5份的聚乙二醇600單油酸酯加入91~99份的水中，混合后，再向該體系中依次加入0.05~0.5份的分散劑和0.01~0.1份的消泡劑，充分混勻，得到混合液； 2)將混合液加熱并攪拌至溶質(zhì)完全溶解,得混合溶液； 3)將I~5份的合成高分子增稠劑加入步驟2)得到的混合溶液中，在加入合成高分子增稠劑時保溫并不斷攪拌至合成高分子增稠劑完全溶解，得到用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于切割太陽能硅片的水性游離磨料切割液的制備方法，其特征在于:所述的非離子型高分子潤濕劑為吐溫80或烷基酚聚氧乙烯醚；烷基酚聚氧乙烯醚為由壬基酚與8至12分子的環(huán)氧乙烷加成得到的；助溶劑采用椰子油脂肪酸二乙醇酰胺或AES ;分散劑為分散劑Tamol或亞甲基雙甲基萘磺酸鈉；消泡劑為SRE消泡劑、二甲基硅油、DE889消泡劑中的一種或多種混合物；合成高分子增稠劑為聚乙二醇400單硬脂酸酯、聚乙二醇400雙硬脂酸酯或聚乙二醇6000雙硬脂酸酯。
【文檔編號】C10M173/02GK103952225SQ201410075279
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】徐靜, 房忠芳, 郭小娟, 李新家 申請人:西安通鑫半導體輔料有限公司