一种金刚线切割硅片冷却液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种金刚线切割硅片冷却液，所述冷却液包括以下重量百分比的成分：0.5～5％水溶性润滑剂、20～30％分散剂、0.1～10％防锈剂、0.3～6％防腐剂、60～80％乳化润湿剂以及余量的去离子水，所述乳化润湿剂为含有环氧乙烷链段和环氧丙烷链段的醇聚醚。本发明专利技术的冷却液具有优良的分散、润滑、防锈和清洗性能，使得在切割过程中具有良好的硅粉分散性，并且泡沫抑制性好，减少溢出风险，并且制备方法简单、易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种金刚线切割硅片冷却液及其制备方法和应用
本专利技术属于金刚线切割
，涉及一种金刚线切割硅片冷却液及其制备方法和应用。
技术介绍
在金刚线切割技术中，研磨颗粒不是悬浮在切削液中，而是嵌在钢线上，目前的水基型冷却液大多以聚乙二醇或直链聚氧乙烯醚为原料，由于此类物质中EO(环氧乙烷)的含量较多，对水的亲和能力较强，在切割过程中，泡沫较大，有溢出风险，需要添加更多量的消泡剂来抑制切割中的泡沫，消泡剂的增加势必会增加硅片清洗后的脏污问题；而且冷却液分散硅粉的性能差，切割后的硅片匝数较少，每匝的硅片宽度较大，切割后的硅粉夹在硅片的缝隙中不容易分散至冷却液中，导致清洗后硅片较脏，较难清洗。CN102851109A公开了一种用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，其组成成分为：水10～90％、聚乙二醇2～86％、分散剂1～25％、螯合物0.1～20％、金属腐蚀抑制剂0.5～15％、消泡剂0.1％～2％。由于使用较多聚乙二醇，使得切割过程中泡沫控制性不好。CN103184094A公开了一种用于金刚石线切割技术的冷却液，该冷却液主要由润滑剂、乳化剂、防锈剂、分散剂、防腐剂和去离子水组成，其中各组分的质量百分比为：润滑剂5～50％，乳化剂0.05～10％，防锈剂0.1～5％，分散剂0～10％，防腐剂0～5％，余量为去离子水。该专利技术同样并没有解决切割时泡沫控制的问题。因此，在本领域中，开发分散性更好、泡沫控制能力更强的冷却液仍是目前研究的重点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种金刚线切割硅片冷却液及其制备方法和应用。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种金刚线切割硅片冷却液，所述冷却液包括如下重量百分比的组分：所述乳化润湿剂为含有环氧乙烷链段和环氧丙烷链段的醇聚醚。在本专利技术中，选择含有环氧乙烷链段和环氧丙烷链段的醇聚醚作为乳化润湿剂，能够降低冷却液表面张力，提高固体物料的润湿浸润速度，增加冷却液的乳化能力，增加冷却液分散硅粉的能力。优选地，所述醇聚醚中环氧乙烷链段和环氧丙烷链段摩尔比为1:1～1:1.8，例如1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7或1:1.8。在本专利技术中，选择醇聚醚的环氧乙烷链段和环氧丙烷链段摩尔比为1:1～1:1.8能够调整冷却液中EO(环氧乙烷)和PO(环氧丙烷)的比例达到最佳，从而增加冷却液分散硅粉的能力。在本专利技术中，在乳化润湿剂的基础上加入水溶性润滑剂有助于起到增稠冷却液、润滑钢线的作用，且不受稀释水质的影响，并且能够控制起泡性，增加冷却液分散硅粉的能力。在本专利技术中，所述金刚线切割硅片冷却液在所述成分的配合下，使得在切割过程中具有良好的硅粉分散性，并且泡沫抑制性好，减少溢出风险。在本专利技术的金刚线切割硅片冷却液中，所述水溶性润滑剂的含量可以为0.5％、0.8％、1％、1.3％、1.5％、1.8％、2％、2.3％、2.5％、2.8％、3％、3.5％、3.8％、4％、4.5％、4.8％或5％。在本专利技术的金刚线切割硅片冷却液中，所述分散剂的含量可以为20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％或30％。在本专利技术的金刚线切割硅片冷却液中，所述防锈剂的含量可以为0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。在本专利技术的金刚线切割硅片冷却液中，所述防腐剂的含量可以为0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.5％、1.8％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％或6％。在本专利技术的金刚线切割硅片冷却液中，所述乳化润湿剂的含量可以为60％、62％、65％、68％、70％、72％、74％、76％或78％。在本专利技术中，如果乳化润湿剂的含量太低，则会出现切割过程中润滑性不够，钢线对硅片的摩擦较大，容易出现切割TTV和线痕，由于润滑性不够，切割力相对较弱，切割过程中还容易出现断线和切不透现象；如果乳化润湿剂的含量太高，则会出现切割过程中润滑性太优，切割中容易出现打滑现象，造成切不透现象。优选地，所述醇聚醚为脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇嵌段聚醚中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述乳化润湿剂为结构中环氧乙烷链段和环氧丙烷链段摩尔比为1:1～1:1.8(例如1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7或1:1.8)的C12～C20(例如C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19或C20)醇聚醚。在本专利技术中，选用这样的乳化润湿剂能够很好地调节金刚线切割硅片冷却液中环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)的比例，使其达到较佳状态，从而增加冷却液分散硅粉的能力。在本专利技术中，如果所述乳化润湿剂中EO的占比太多，会出现冷却液对硅粉的分散性较差，切割硅片会出现不同程度的线痕和总厚度偏差；如果PO的占比太多，会出现冷却液润滑性较强，泡沫较大，切割中会出现溢流和切割力较弱的现象(由于润滑性太强，切割中会出现打滑现象，硅片切割不完全)。在本专利技术中，所述环氧乙烷链段是指聚合物结构中来自反应原料环氧乙烷的结构单元部分，所述环氧丙烷链段是指聚合物结构中来自反应原料环氧丙烷的结构单元部分。优选地，所述C12～C20醇聚醚通过以下方法制备得到：将C12～C20醇与环氧乙烷以及环氧丙烷按照摩尔比为0.5～1:2.5～3.5:3～4(例如0.5:2.5:3、0.5:2.8:3.2、0.5:2.8:3、0.5:2.5:4、0.5:2.8:3.5、0.8:2.5:3、0.8:3:3.5、0.8:3.5:4、1:2.5:3、1:2.8:3.2、1:3.5:4、1:3:4等)投料比，在90～120℃(例如90℃、92℃、95℃、98℃、100℃、105℃、110℃、115℃、118℃或120℃)下反应5～15小时(例如5小时、6小时、7小时、8小时、10小时、12小时、14小时或15小时)，得到所述环氧乙烷链段和环氧丙烷链段摩尔比为1:1～1:1.8的C12～C20醇聚醚。优选地，所述水溶性润滑剂为聚氧乙烯聚氧丙烯醚和/或烯丙醇聚醚。在本专利技术中，选用聚氧乙烯聚氧丙烯醚和/或烯丙醇聚醚作为水溶性润滑剂，能够起到增稠冷却液、润滑钢线的作用，并且选用聚氧乙烯聚氧丙烯醚和/或烯丙醇聚醚作为水溶性润湿剂，能够与乳化润湿剂更好地配合，使冷却液中EO(环氧乙烷)和PO(环氧丙烷)的比达到最佳，同样也能起到增加冷却液分散硅粉的能力。优选地，所述分散剂为聚丙二醇和/或烷基酚聚氧乙醚，优选聚丙二醇，聚丙二醇很容易制得，聚合后有效成分含量高，原材料相对便宜，成本较低。在本专利技术中选用聚丙二醇和/或烷基酚聚氧乙醚作为分散剂，能增加冷却液对硅粉的分散效果，切割后硅片切割的匝数更多，每匝硅片的数量相对较少，硅片和硅片之间粘结力较弱，夹杂在硅片之间的硅粉更容易被分散至冷却液中。大量的硅粉被分散至冷却液中，硅片粘附硅粉更少，清洗后硅片脏污风险大大降低。优选地，所述防锈剂为羧酸类防锈剂、羧酸酯防锈剂或硼酸酯防锈剂中的任意一种或至少两种的组合，优选三乙醇胺硼酸酯。在本专利技术中，本专利技术使用三乙醇胺硼酸酯作为防锈剂，能够使冷却液具有优越的防锈性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚线切割硅片冷却液，其特征在于，所述冷却液包括以下重量百分比的成分：

【技术特征摘要】
1.一种金刚线切割硅片冷却液，其特征在于，所述冷却液包括以下重量百分比的成分：所述乳化润湿剂为含有环氧乙烷链段和环氧丙烷链段的醇聚醚。2.根据权利要求1所述的金刚线切割硅片冷却液，其特征在于，所述醇聚醚中环氧乙烷链段和环氧丙烷链段摩尔比为1:1～1:1.8；优选地，所述醇聚醚为脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇嵌段聚醚中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述乳化润湿剂为结构中环氧乙烷链段和环氧丙烷链段摩尔比为1:1～1:1.8的C12～C20醇聚醚。3.根据权利要求1或2所述的金刚线切割硅片冷却液，其特征在于，所述环氧乙烷链段和环氧丙烷链段摩尔比为1:1～1:1.8的C12～C20醇聚醚通过以下方法制备得到：将C12～C20醇与环氧乙烷以及环氧丙烷按照摩尔比为0.5～1:2.5～3.5:3～4投料比，在90～120℃下反应5～15小时，得到所述环氧乙烷链段和环氧丙烷链段摩尔比为1:1～1:1.8的C12～C20醇聚醚。4.根据权利要求1-3中任一项所述的金刚线切割硅片冷却液，其特征在于，所述水溶性润滑剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：董保东，王珊珊，李飞龙，熊震，
申请(专利权)人：洛阳阿特斯光伏科技有限公司，苏州阿特斯阳光电力科技有限公司，阿特斯阳光电力集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41