阅读说明：本技术 一种光伏硅片水性切削液及其制备方法 (A kind of photovoltaic silicon wafer aqueous cutting fluid and preparation method thereof ) 是由 曾磊 张乃文 张玉玉 纪杨 于 2019-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光伏材料硅片水性切削液,按质量百分比计包括以下组分：阴离子增稠剂1％-2％、醇胺1％-2％、分子量为400-1000的聚烷二醇30％-45％、醇醚5％-10％、烷基酚聚氧乙烯醚1％-5％、三乙醇胺油酸皂0.1％-0.3％、消泡剂0.1％-0.2％及水40％-60％。本发明引入了阴离子型增稠剂,增加了切削液粘度,可有效提高磨料在切削液中的悬浮性和分散性,得到一款高磨料分散性、高切割成品率的环境友好型水性切削液,硅片切割成品率可达98％。本发明含有大量的水,不但具备优异的导热性和易清洗特点,还能大大降低生产成本。(The invention discloses a kind of photovoltaic material silicon wafer aqueous cutting fluids, by mass percentage include following components: anionic thickener 1%-2%, hydramine 1%-2%, poly- alkane glycol 30%-45%, alcohol ether 5%-10%, alkyl phenol polyoxyethylene ether 1%-5%, trihydroxy ethylamine oleate soap 0.1%-0.3%, defoaming agent 0.1%-0.2% and the water 40%-60% that molecular weight is 400-1000.Invention introduces anion thickeners, increase cutting fluid viscosity, suspension and dispersibility of the abrasive material in cutting fluid can be effectively improved, a high abrasive material dispersibility, the environment-friendly aqueous cutting fluid of high cutting yield rate are obtained, silicon wafer cuts yield rate up to 98%.The present invention contains a large amount of water, not only has excellent thermal conductivity and easy cleaning feature, moreover it is possible to substantially reduce production cost.)

一种光伏硅片水性切削液及其制备方法

技术领域

本发明属于硅片切削领域，涉及一种切削液，具体涉及一种用于光伏材料硅片制造的水性切削液及其制备方法。

背景技术

随着科技不断进步，光伏材料的生产和使用进入了迅猛增长阶段，伴随着光伏材料的飞速发展，人们对其上游硅晶片的制造也提出了更高的要求。大直径、薄厚度和高表面精度的硅片切割已经成为目前硅片切割市场发展的必然趋势，在这个趋势下，用于硅片切割的切削液也需要进一步提高其性能，以满足更进一步的切割需求。高性能的切削液，既可以保证所得硅片产品的质量，又可以提高硅片切割的成品率，降低能源的消耗，从而降低企业生产成本，提高企业的市场竞争力。

目前国产的切削液，主要分为油性切削液和水性切削液两大类，油性切削液以矿物油为主要成分，润滑性好，但是生产成本高，导热性差，不易清洗，且清洗时需使用大量的有机溶剂，对环境造成较大的污染。水性切削液，导热性好，易于清洗，清洗时使用的是水，大大减少了对环境的污染，是未来切削液发展的主要方向。但是目前的水性切削液存在磨料分散性差、切割成品率低等问题。因此，开发一种高磨料分散性、高切割成品率的环境友好型水性切削液具有重要的社会意义和经济价值。

发明内容

本发明主要解决上述不足，提供一种高磨料分散性、高切割成品率的环境友好型水性切削液及其制备方法。

本发明主要由阴离子增稠剂、醇胺、分子量为400-1000的聚烷二醇、醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚、三乙醇胺油酸皂、消泡剂及水组成；所述阴离子增稠剂、醇胺、分子量为400-1000的聚烷二醇、醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚、三乙醇胺油酸皂、消泡剂及水按重量百分比计分别为：1％-2％、1％-2％、30％-45％、5％-10％、1％-5％、0.1％-0.3％、0.1％-0.2％、40％-60％。

所述阴离子增稠剂为聚丙烯酸阴离子碱溶胀性增稠剂，可使切削液具备合适的粘度，使碳化硅颗粒在与切削液混合时分布更均匀，从而获得优良的悬浮分散性。

所述醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺中至少一种，用于调节体系的pH值，使之偏弱碱性。

所述分子量为400-1000的聚烷二醇为聚乙二醇和聚丙二醇中至少一种，可使切削液具有良好的悬浮、分散及冷却功能。

所述醇醚为乙二醇丁醚、二乙二醇***或二乙二醇丁醚中至少一种。可大大降低切削液的表面张力，增强切削液的渗透性和流动性，使其具有良好的清洗功能。

所述烷基酚聚氧乙烯醚为OP-10、OP-7、TX-10中至少一种，可提高切削液的润湿性及分散性。

所述三乙醇胺油酸皂可提高切削液的润滑及抗挤压性，同时具有一定的防腐作用。

所述消泡剂为有机硅消泡剂AT-930、有机硅消泡剂AT-889或有机硅消泡剂AT-470中至少一种，用于消除体系内多余气泡，同时抑制气泡的产生。

所述水为去离子水，体系中含有大量的水，可大大提高切削液的导热性及易清洗性，同时降低了生产成本。

一种用于光伏硅片切削液的制备方法，包括以下步骤：

S1、取阴离子增稠剂1-2份，溶于40-60份去离子水中，搅拌均匀得到混合增稠溶液；

S2、用1-2份二乙醇胺或三乙醇胺将混合增稠溶液pH值调节至7.5；

S3、依次加入30-45份聚烷二醇，5-10份醇醚，1-5份烷基酚聚氧乙烯醚，0.1-0.3份三乙醇胺油酸皂，混合搅拌均匀；

S4、加入0.1-0.2份消泡剂，获得用于光伏硅片水性切削液。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

采用阴离子丙烯酸增稠体系，可使切削液具备合适的粘度，使碳化硅颗粒在与切割液混合时分布更均匀，从而获得优良的悬浮分散性；体系中含有大量的水，可大大提高切削液的导热性和易清洗性，同时也降低了生产成本；采用了聚烷二醇混合体系，进一步提高了切削液的悬浮分散及冷却性能；由于添加了乙二醇单丁醚、二乙二醇***、二乙二醇丁醚，极大的减小了切削液的表面张力，从而降低硅片切割时的切割应力；烷基酚聚氧乙烯醚的加入，增加了体系的分散稳定性及润湿性；三乙醇胺油酸皂可提高切削液的润滑及抗挤压性，同时具有一定的防腐作用。

具体实施方式

实施例1

取阴离子增稠剂1份，溶于40份去离子水中，搅拌均匀得到混合增稠溶液；用1份三乙醇胺将混合增稠溶液pH值调节至7.5；在上述混合增稠液中依次加入45份聚乙二醇(分子量400)、10份乙二醇单丁醚、3份OP-10、0.1份三乙醇胺油酸皂，混合搅拌均匀；加入0.1份AT-930，制得光伏材料硅片水性切削液。

将此切削液与商品SiC磨料混合(切削液：SiC＝1∶1)，进行多晶硅8英寸的切割，切割片数2000片，最后成品1978片，切割成品率98.90％，硅片易清洗。

实施例2

取阴离子增稠剂2份，溶于60份去离子水中，搅拌均匀得到混合增稠溶液；用2份三乙醇胺将混合增稠溶液pH值调节至7.5；在上述混合增稠液中依次加入30份聚乙二醇(分子量600)、5份二乙二醇丁醚、1份TX-10、0.3份三乙醇胺油酸皂，混合搅拌均匀；加入0.2份AT-470，制得光伏材料硅片水性切削液。

将此切削液与商品SiC磨料混合(切削液：SiC＝1∶1)，进行多晶硅8英寸的切割，切割片数2000片，最后成品1962片，切割成品率98.10％，硅片易清洗。

实施例3

取阴离子增稠剂2份，溶于60份去离子水中，搅拌均匀得到混合增稠溶液；用1.5份二乙醇胺将混合增稠溶液pH值调节至7.5；在上述混合增稠液中依次加入30份聚丙二醇(分子量400)、5份二乙二醇***、1.5份OP-7、0.15份三乙醇胺油酸皂，混合搅拌均匀；加入0.15份AT-889，制得光伏材料硅片水性切削液。

将此切削液与商品SiC磨料混合(切削液：SiC＝1∶1)，进行多晶硅8英寸的切割，切割片数2000片，最后成品1971片，切割成品率98.55％，硅片易清洗。

实施例4

取阴离子增稠剂1份，溶于40份去离子水中，搅拌均匀得到混合增稠溶液；用1份三乙醇胺将混合增稠溶液pH值调节至7.5；在上述混合增稠液中依次加入25份聚乙二醇(分子量1000)、20份聚丙二醇、8份乙二醇单丁醚、5份OP-10、0.15份三乙醇胺油酸皂，混合搅拌均匀；加入0.15份AT-930，制得光伏材料硅片水性切削液。

将此切削液与商品SiC磨料混合(切削液：SiC＝1∶1)，进行多晶硅8英寸的切割，切割片数2000片，最后成品1961片，切割成品率98.05％，硅片易清洗。

实施例5

取阴离子增稠剂1.5份，溶于50份去离子水中，搅拌均匀得到混合增稠溶液；用1份二乙醇胺将混合增稠溶液pH值调节至7.5；在上述混合增稠液中依次加入15份聚乙二醇(分子量600)、18份聚丙二醇(分子量400)、9份乙二醇单丁醚、5份OP-7、0.3份三乙醇胺油酸皂，混合搅拌均匀；加入0.2份AT-930，制得光伏材料硅片水性切削液。

将此切削液与商品SiC磨料混合(切削液：SiC＝1∶1)，进行多晶硅8英寸的切割，切割片数2000片，最后成品1964片，切割成品率98.20％，硅片易清洗。