一種pbo纖維樹脂金剛線及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光伏材料加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種PB0纖維樹脂金剛線及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 20世紀(jì)90年代，國(guó)際上為了解決大尺寸娃片的加工問題，采用了線銀加工技術(shù)將 娃棒切割成片。早期的線銀加工技術(shù)是采用裸露的金屬線和游離的磨料，在加工過程中，將 磨料W第=者加入到金屬線和加工件之間產(chǎn)生切削作用。運(yùn)種技術(shù)被成功地用于對(duì)娃和碳 化娃的加工。為了進(jìn)一步縮短加工時(shí)間，W及對(duì)其它堅(jiān)硬物質(zhì)和難W加工的陶瓷進(jìn)行加工， 人們將金剛石磨料W-定的方式固定到金屬線上，從而產(chǎn)生了固定金剛石線銀。
[0003] 金剛石線銀也稱為金剛線，是指利用電鍛工藝或樹脂結(jié)合的方法，將金剛石磨料 固定在金屬絲上。電鍛型金剛線用電鍛的方法在金屬絲上沉積一層金屬（一般為儀和儀鉆 合金），并在金屬內(nèi)固結(jié)金剛石磨料制成的一種線性超硬材料工具。樹脂型金剛線利用樹脂 作為結(jié)合劑將金剛石磨料固結(jié)在金屬絲上。其中樹脂金剛線因具有制造工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成 本低，生產(chǎn)效率高、娃片表面質(zhì)量好等優(yōu)勢(shì)，已逐漸成為晶體娃片切割加工的主要方式。
[0004] 傳統(tǒng)的樹脂金剛線通常采用金屬絲（一般為高碳鋼）作為其基材，現(xiàn)有的樹脂金 剛線中金屬絲直徑一般在80 ym W上，W基材直徑100 ym、金剛石規(guī)格8~16的樹脂金剛 線為例，切割過程中約有38%~41%的娃料變成娃粉進(jìn)入下水道，現(xiàn)有的樹脂金剛線切縫 大，材料利用率低，致使成本居高不下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的在于提供一種PB0纖維樹脂金剛線，本發(fā)明提供的PB0纖維樹脂金 剛線直徑更小，能夠提高材料利用率。
[0006] 本發(fā)明提供一種PB0纖維樹脂金剛線，包括PB0纖維母線和涂覆在所述PB0纖維 母線表面的樹脂涂層；
[0007] 所述PB0纖維母線的直徑為65~80 y m。 陽00引優(yōu)選的，所述PB0纖維母線的直徑為70~75 y m。
[0009] 優(yōu)選的，W質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述樹脂涂層包括15~35%的酪醒樹脂、12~35%的無 機(jī)填料和30~60 %的金剛石。
[0010] 優(yōu)選的，所述金剛石的粒徑為8~12 ym。
[0011] 優(yōu)選的，所述無機(jī)填料包括氧化侶、二氧化娃、碳化娃、娃灰石粉、鐵白粉、娃微粉 和金剛石粉中的一種或幾種。
[0012] 優(yōu)選的，所述樹脂涂層的厚度為6~8 ym。
[0013] 本發(fā)明提供一種PBO纖維樹脂金剛線的制備方法，包括W下步驟：
[0014] A)將PB0纖維母線進(jìn)行等離子處理，得到等離子處理的母線，所述PB0纖維母線的 直徑為65~80 y m ;
[0015] B)將樹脂漿料涂覆在所述等離子處理的母線上，進(jìn)行固化，得到PBO纖維樹脂金 剛線。
[0016] 優(yōu)選的，所述等離子處理的功率為0. 5~lOkW ;
[0017] 所述PBO纖維母線的走線速度為10~lOOm/min。
[0018] 優(yōu)選的，所述樹脂漿料包括10~25 %的酪醒樹脂、10~30 %的無機(jī)填料、25~ 45 %的金剛石和10~20 %的溶劑。
[0019] 優(yōu)選的，所述步驟B)中固化的溫度為150~300°C ;
[0020] 所述步驟B)中固化時(shí)間為8~12小時(shí)。
[0021] 樹脂金剛線用在光伏切片領(lǐng)域，對(duì)娃片制造商來說更細(xì)的線徑意味著的更多的出 片數(shù)、更高的效率和更低的成本，金剛線的細(xì)直徑化有著很強(qiáng)市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力。傳統(tǒng)的樹脂金剛 線通常采用金屬絲（一般為高碳鋼）作為其基材，受其生產(chǎn)工藝的限制，80 ymW下金屬絲 破斷強(qiáng)度已經(jīng)不能滿足樹脂金剛線基材的使用要求。另外，熱固化樹脂金剛線在生產(chǎn)過程 中，涂滿樹脂的基材要快速經(jīng)過200~500°C高溫的烘爐，一般的非金屬材料受制于熱性能 上的限制，不能作為熱固化樹脂金剛線的基材。本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，PB0任oly-p-phenylene benzobisthoxazole，聚對(duì)苯撐苯并二嗯挫）纖維具有高強(qiáng)度、高熱穩(wěn)定性和高模量，能夠 同時(shí)滿足上述要求，實(shí)現(xiàn)金剛線的細(xì)直徑化。但PB0纖維表面光滑，且呈化學(xué)惰性，與樹脂 基體間的界面粘接性能很差，運(yùn)極大影響了纖維力學(xué)性能的充分發(fā)揮，嚴(yán)重制約了 PB0纖 維在高性能復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0022] 本發(fā)明提供了一種PB0纖維樹脂金剛線，包括PB0纖維母線和涂覆在所述PB0纖 維母線表面的樹脂涂層；所述PB0纖維母線的直徑為65~80 y m。本發(fā)明將PB0纖維用樹 脂金剛線的母線，實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)的金屬基材更進(jìn)一步的細(xì)直徑化，相比于現(xiàn)有的金屬基材 樹脂金剛線，本發(fā)明提供的PB0纖維樹脂金剛線母線的直徑僅有65~80 y m，在娃片切割的 過程中具有更高的出片率和材料利用率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明中的PB0纖維樹脂金 剛線切割娃棒，出片率為99. 7%，成品率為96. 34%，材料利用率為67. 67%。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種PB0纖維樹脂金剛線的制備方法，本發(fā)明采用等離子處理對(duì) PB0纖維進(jìn)行表面處理，增強(qiáng)了與樹脂的結(jié)合力，進(jìn)一步提高了 PB0纖維樹脂金剛線的切割 效率，降低了用線量。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明中PB0纖維樹脂金剛線的側(cè)視圖；
[002引圖2為本發(fā)明中PB0纖維樹脂金剛線的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[00%] 本發(fā)明提供了一種PB0纖維樹脂金剛線，包括PB0纖維母線和涂覆在所述PB0纖 維母線表面的樹脂涂層；
[0027] 所述PB0纖維母線的直徑為65~80 y m。
[0028] 本發(fā)明提供的PBO纖維樹脂金剛線具有更小的直徑，能夠提高娃片的材料利用 率。
[0029] 參見圖1和圖2,圖1為本發(fā)明中PB0纖維樹脂金剛線的側(cè)視圖，圖2為本發(fā)明中 PBO纖維樹脂金剛線的截面圖，圖1中，1為金剛石，2為樹脂涂層，3為PBO纖維母線；圖2 中，1為金剛石，2為樹脂涂層，3為PB0纖維母線。
[0030] 在本發(fā)明中，所述PB0纖維樹脂金剛線的直徑優(yōu)選為80~90 y m，更優(yōu)選為82~ 86 ym ;本發(fā)明對(duì)所述PB0纖維樹脂金剛線的長(zhǎng)度沒有特殊的限制，根據(jù)需要切割的娃片的 規(guī)格進(jìn)行選擇即可。
[0031] 本發(fā)明提供的PB0纖維樹脂金剛線包括PB0纖維母線，在本發(fā)明中，聚對(duì)苯撐苯 并二嗯挫（PB0)纖維是由PB0聚合物通過液晶紡絲技術(shù)制得的一種高性能纖維。PB0纖維 具有高強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度5. 8GPa)、破斷力21. 6N、高模量270GPa、高熱穩(wěn)定性（耐熱溫度為 650°C )、相對(duì)強(qiáng)度是鋼的12~14倍，模量為鋼的1. 4倍。在本發(fā)明中，所述PB0纖維母線 的直徑為65~80 y m，優(yōu)選為70~75 y m，更優(yōu)選為70~72 y m。本發(fā)明對(duì)所述PB0纖維 母線的長(zhǎng)度沒有特殊的限制，依需求而定，一般來說，PB0纖維母線的長(zhǎng)度在50~100km左 右。本發(fā)明對(duì)所述PB0纖維母線的來源沒有特殊的限制，采用普通的市售商品即可。本發(fā) 明對(duì)所述PB0纖維的聚合度及分子量沒有特殊的限制。
[0032] 本發(fā)明提供的PB0纖維樹脂金剛線包括涂覆在所述PB0纖維母線表面的樹脂涂 層，所述樹脂涂層的厚度優(yōu)選為6~8 y m，更優(yōu)選為7 y m ;所述樹脂涂層優(yōu)選包括酪醒樹 月旨、無機(jī)填料和金剛石，所述酪醒樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為15~35%，更優(yōu)選為20~30%， 最優(yōu)選為22~28% ;本發(fā)明對(duì)所述酪醒樹脂的來源沒有特殊的限制，采用普通市售商品即 可。
[0033] 在本發(fā)明中，所述無機(jī)填料優(yōu)選包括氧化侶、二氧化娃、碳化娃、娃灰石粉、鐵白 粉、娃微粉和金剛石微粉中的一種或幾種；所述無機(jī)填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為12~35%，更 優(yōu)選為15~30 %，最優(yōu)選為20~25% ;所述無機(jī)材料的粒徑優(yōu)選為1~3 ym，更優(yōu)選為 1. 5~2 ym。本發(fā)明對(duì)所述無機(jī)材料的來源沒有特殊的限制，采用普通市售商品即可。
[0034] 在本發(fā)明中，所述金剛石優(yōu)選為金剛石固體顆粒，所述金剛石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為 30~60 %，更優(yōu)選為35~55 %，最優(yōu)選為40~50 %;所述金剛石的粒徑優(yōu)選為8~12 y m， 更優(yōu)選為9~10 ym。本發(fā)明對(duì)所述金剛石的來源沒有特殊的限制。
[0035] 本發(fā)明提供了一種PB0纖維樹脂金剛線的制備方法，包括W下步驟：
[0036] A)將PB0纖維母線進(jìn)行等離子處理，得到等離子處理的母線，所述PB0纖維母線的 直徑為65~80 y m ;
[0037] B)將樹脂漿料涂覆在所述等離子處理的母線上，進(jìn)行固化，得到PBO纖維樹脂金 剛線。
[0038] 本發(fā)明優(yōu)選對(duì)所述PB0纖維母線表面進(jìn)行清洗，吹干后再進(jìn)行等離子處理，得到 等離子處理的母線。本發(fā)明優(yōu)選采用純水和酒精的混合溶液對(duì)母線進(jìn)行清洗，所述酒精的 配比優(yōu)選為10~20%，更優(yōu)選為13~15% ;本發(fā)明對(duì)所述清洗裝置的種類沒有特殊的限 審IJ，在本發(fā)明中，所述清洗裝置為1~3米長(zhǎng)，母線從進(jìn)口處進(jìn)入清洗裝置，從出口出來后表 面吹干，吹干溫度優(yōu)選為40~50°C。本發(fā)明對(duì)所述吹干裝置的種類沒有特殊限制。在本發(fā) 明中，所述PB0纖維母線的種類、直徑、長(zhǎng)度和來源與上文中的PB0纖維母線的種類、直徑、 長(zhǎng)度和來源一致，在此不再寶述。
[0039] 本發(fā)明優(yōu)選對(duì)所述吹干后的母線進(jìn)行等離子處理，得到等離子處理的母線，將高 能量作用于氣體使氣體電離，產(chǎn)生由高能電子、離子、自由基、激發(fā)態(tài)的氣體原子和分子W 及光量子組成的氣態(tài)復(fù)合體，即等離子體。作用于氣體的高能量可w是熱能、電能、電磁福 射能、機(jī)械能等。生成等離子體的方法有多種，常用的方法主要有氣體放電法、光電離和激 光福射電離法、射線福照法和燃燒法等。在本發(fā)明中，所述生成等離子體的方法為低溫冷離 子體電離法，本發(fā)明的電離過程中產(chǎn)生的等離子體中含大量活性粒子如電子、離子、亞穩(wěn)態(tài) 分子和原子、光子（特別是紫外光子）、自由基等，運(yùn)些活性粒子能對(duì)高分子物質(zhì)表面產(chǎn)生 復(fù)雜的物理和化學(xué)的作用，主要是在高分子物質(zhì)表面微觀上的刻蝕作用W及在表面引進(jìn)大 量極性基團(tuán)，從而能顯著提高PBO表面的粘接性、潤(rùn)濕性等，增強(qiáng)樹脂與PBO母線之間的結(jié) 合力；所述等離子處理的功率優(yōu)選為0. 5~lOkW，更優(yōu)選為1~8kW，最優(yōu)選為3~6kW ;在 進(jìn)行所述等離子處理時(shí)，所述母線的走線速度優(yōu)選為10~lOOm/min，更優(yōu)選為20~80m/ min,最優(yōu)選為30~60m/min。本發(fā)明對(duì)所述等離子處理所用的設(shè)備沒有特殊的限制，本發(fā) 明中的等離子設(shè)備中，2個(gè)等離子噴嘴W 180°對(duì)稱放置，等離子噴嘴的直徑為10~50mm， 兩個(gè)噴嘴之間的距離優(yōu)選為5~10mm，分別處理母線的兩個(gè)面。
[0040] 完成所述等離子處理后，本發(fā)明將樹脂漿料涂覆在所述等離子處理過的母線表 面，進(jìn)行固化，得到PB0纖維樹脂金剛線。在本發(fā)明中，所述樹脂漿料包括酪醒樹脂、無機(jī)填 料、金剛石和溶劑，所述酪醒樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為10~25%，更優(yōu)選為15~20% ;所述 無機(jī)填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為10~30 %，更優(yōu)選為15~25 %，最優(yōu)選為20 %;所述金剛石的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為25~45