专利名称：聚酯类聚氨酯弹性体的制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种聚氨酯弾性体及其制备方法和应用。
背景技术：
降低硅片厚度是减少硅材料消耗、降低晶硅太阳电池成本的有效技术措施，是光伏技术进步的重要方面。30多年来，太阳电池硅片厚度从70年的450 500 ii m降低到目前的180 200 ym，降低了一半以上，硅材料用量的大幅度降低对太阳电池成本降低起到
了重要作用。多线切割是切割大直径硅单晶棒，控制硅片厚度非常有效的方法之一。近几年异军突起的多线切割机(MultiWire Saw)，以其极高的生产效率和出片率，在大直径硅片加工领域有逐渐取代内圆切割机的趋势。多线切割机的切割机理完全不同于内圆切片机，它是用00. 10-00. 16mm的金属镀铜钢丝代替内圆刀片，将金属线缠绕在刻有一定槽距的导线轮上，设备驱动导线轮和单晶棒做相对运动，通过砂浆的磨削、冷却达到磨切晶片的目的。 所切晶片与内圆切片エ艺相比具有弯曲度、翘曲度小，平行度好，总厚度公差离散性小，刃 ロ切割损耗小，表而损伤层浅，晶片表面粗糙度小，被切割材料覆盖各类半导体材料，如硅、 锗、银酸锂、神化镓、磷化钢、人造宝石、碳化娃等。导线轮是多线切割机控制硅片厚的关键部件，导线轮是用高分子材料制作的精密滚轮，在其表而刻有等同于线宽、深的V型槽，切割时将金属线绕在导线轮上。要求其材料耐磨性要好、刚度要高，在切割张紧时不能变形片厚的控制取决于槽间宽度，槽间宽度误差应小于5 i! m，所以对材质要求和加工精度都非常高。聚酯类聚氨酯弾性体与普通橡胶相比具有较大的机械强度，卓越的耐磨性，突出的抗压缩性，硬度范围广，且在高硬度下仍具有高弾性，表面光洁度高，机械加工性能优越， 与金属粘接性比普通橡胶高很多、具有承载能力大，机械性能优异，抗撕裂強度高、耐磨、耐油、硬度可调范国大。因此聚酯类聚氨酯弾性体目前是比较理想的多线切割机用导线轮的原料。然而由于硅片切割金属钢线对其长时间、高強度的磨擦，聚酯类聚氨酯弾性体仍然容易磨损，即使是轻微的磨损也会影响绕有金属线槽的深度、宽度，使得金属线发生位移，从而影响切割硅片的质量，因此在生产过程中仍然需要频繁更换聚氨酯弾性体导线轮， 増加了生产成本。尤其在使用金刚线代替普通金属钢线时，磨损更为明显，聚氨酯弾性体导线轮的寿命更短。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有聚酯类聚氨酯弾性体的耐磨性不足。本发明提供了ー种聚氨酯弾性体及其制备方法，与普通聚氨酯弾性体相比，本发明的聚酯类聚氨酯弹性体耐磨性明显改善，使用寿命大大延长。本发明提供ー种聚酯类聚氨酯弾性体，其特征是制备过程中扩链剂总质量占予聚体与扩链剂总质量的18-20%，邵氏硬度为98-100HA。本发明提供ー种聚酯类聚氨酯弾性体的制备方法，包括如下步骤(I)予聚体的制备①聚酯多元醇脱水用分子量1500-2000，羟值53-59mgK0H/g，熔点40_50°C的聚酯加热熔化后在带搅拌的容器中脱水，脱水温度控制在100-140°C，3-7mmHg真空脱水 30-60min，使其含水质量分数< 0. 05%。为使罐内液体充分脱气可间歇开停搅拌装置抽一段时间真空后停止反应罐加热使料温降至70-80°C。②予聚体合成取脱水后的聚酯、异氰酸酷，两者质量比为0. 64-1放入反应釜内， 干燥氮气保护，70-90°C反应1-2小时。异氰酸酯选自甲苯ニ异氰酸酯(TDI)、ニ苯基甲烷ニ异氰酸酯(MDI)、1，5-萘ニ异氰酸酯(NDI)、对苯ニ异氰酸酯(PPDI)、ニ甲基联苯ニ异氰酸酯(TODI)，优选甲苯ニ异氰酸酷(TDI)。为防止反应剧烈、升温过快，予聚体合成时备有冷却装置；聚酯可分批加入，使反应过程平稳，反应温度易于控制。③予聚体脱气在预聚体合成反应爸或烧注机的A料罐中在80-90°C及3-7mmHg 下脱泡30-60min。(2)浇注机浇注在B料中加入扩链剂,启动各组分的加热系统使A B料均达到各自的溶融温度并各自循环，通过调节计量泵的转速和排量，使B料质量占A、B料质量总和的18% -20% ； 启动浇注按钮，则AB料在浇注头的混合腔中通过高速的混合使之混合均匀；模具预热后， 涂脱模剂，预热至80-110°C;当排出的混合料在透明软管中不含气泡时即可往模具中浇注。扩链剂选自3，3’_ニ氯_4，4’_ニ氨基ニ苯基甲烷或ニ邻氯ニ苯胺甲烷(MOCA)、ニ 甲硫基甲苯ニ胺(DMTDA)、1，4-丁ニ醇、こニ醇、对苯ニ酚ニ羟こ基醚(HQEE)，优选3，3’-二氯_4，4’ - ニ氨基ニ苯基甲烷或ニ邻氯ニ苯胺甲烷(MOCA)。当2次浇注相隔时间较长时(超过釜中寿命1/2)，需用清洗剂(ニ氯甲烷或三氯 こ烯)对混合腔进行清洗。当浇注停止时A B原液即自动转为各自循环状态回到各自料罐中。(3)熟化及后处理①脱模前在模具中进行成型硫化，120-1400C，60-120min ；②脱模后继续加热后硫化，温度稍低于成型硫化，120-140°C，3-10h。(4)低温处理-30 -50°C冷冻 5-10 小时。本发明还提供ー种聚酯类聚氨酯弾性体的应用，用作硅片切割机导线轮，应用方法如下(I)予聚体的制备，同聚酯类聚氨酯弾性体的制备方法(I)(2)浇注机浇注，在浇注机的B料罐中加入扩链交联剂，启动各组分的加热系统使 AB料均达到各自的熔融温度并各自循环，通过调节计量泵的转速和排量，使B料质量占A、B 料质量总和的18% -20% ;启动浇注按钮，则AB料在浇注头的混合腔中通过高速的混合使之混合均匀；模具预热后，涂脱模剂，除辊芯除锈、脱脂、涂粘合剂后装配在模具中，预热至 SO-IlO0C ;当排出的混合料在透明软管中不含气泡时即可往模具中浇注。(3)熟化及后处理同聚酯类聚氨酯弾性体的制备方法(3)(4)低温处理，同聚酯类聚氨酯弾性体的制备方法(4)本发明提高了扩链剂含量、后硫化温度相应升高、对后硫化后的材料増加了低温处理工艺。普通エ艺常常使用加热エ艺以加速材料应变，而很难想到通过低温冷冻来改变材料性能。普通的聚氨酯弾性体邵氏硬度为93-95HA，用作硅片切割机导线轮时的使用寿命一般在100小时以内，而本发明聚氨酯弾性体邵氏硬度能到达98-100HA，耐磨性得到显著提高，用作硅片切割机导线轮时的使用寿命可以达到400小吋。由于硬度变高，在车削V型槽时产生的让刀现象基本不存在，从而保证了 V型槽的形状更接近理论V型，切片机工作时线网在V型槽中更稳定更耐磨，从而提高切片成品率导轮的使用寿命。
图I聚氨酯弾性体导线轮制备エ艺过程简图
具体实施例方式实施例I本发明方法制备聚氨酯弾性体导线轮(I)予聚体的制备①聚酯多元醇脱水用分子量1500-2000，羟值53_59mgK0H/g，熔点40_50°C的聚酯加热熔化后在带搅拌的容器中脱水，脱水温度控制在140°C，3mmHg真空脱水60min，使其含水质量分数<0. 05%。为使罐内液体充分脱气可间歇开停搅拌装置抽一段时间真空后停止反应罐加热使料温降至70°C。②予聚体合成取脱水后的聚酯、MDI，两者质量比为I，放入反应釜内，干燥氮气保护，70°C反应I小吋。为防止反应剧烈、升温过快，予聚体合成时备有冷却装置；聚酯分批加入，使反应过程平稳，反应温度易于控制。③予聚体脱气在预聚体合成反应爸中在80°C及3mmHg下脱泡30min。(2)浇注机浇注在B料罐中加入DMTDA，启动各组分的加热系统使A B料均达到各自的熔融温度并各自循环，通过调节计量泵的转速和排量，使B料质量占A、B料质量总和的18% ;启动浇注按钮，则AB料在浇注头的混合腔中通过高速的混合使之混合均匀；模具预热后，涂脱模剂， 预热至80°C ;当排出的混合料在透明软管中不含气泡时即可往模具中浇注。(3)熟化及后处理①脱模前在模具中进行成型硫化，120°C,120min ；②脱模后继续加热后硫化，温度稍低于成型硫化，140°C，3h。(4)低温处理-50°C冷冻 5 小时。该聚氨酯弾性体邵氏硬度为98HA，用作硅片切割机导线轮时的使用寿命为410小时。实施例2本发明方法制备聚氨酯弾性体导线轮
(I)予聚体的制备①聚酯多元醇脱水用分子量1500-2000，羟值53_59mgK0H/g，熔点40_50°C的聚酯加热熔化后在带搅拌的容器中脱水，脱水温度控制在100，7mmHg真空脱水30min，使其含水质量分数<0. 05%。为使罐内液体充分脱气可间歇开停搅拌装置抽一段时间真空后停止反应罐加热使料温降至80°C。②予聚体合成取脱水后的聚酷、TDI，两者质量比为0. 64，放入反应釜内，干燥氮气保护，90°C反应2小吋。为防止反应剧烈、升温过快，予聚体合成时备有冷却装置；聚酯分批加入，使反应过程平稳，反应温度易于控制。③予聚体脱气在烧注机的A料罐中在90°C及7mmHg下脱泡60min。(2)浇注机浇注在B料罐中加入M0CA，启动各组分的加热系统使A B料均达到各自的熔融温度并各自循环，通过调节计量泵的转速和排量，使B料质量占A、B料质量总和的20% ;启动浇注按钮，则AB料在浇注头的混合腔中通过高速的混合使之混合均匀；模具预热后，涂脱模剂， 预热至110°C ;当排出的混合料在透明软管中不含气泡时即可往模具中浇注。(3)熟化及后处理①脱模前在模具中进行成型硫化，1400C，60min ；②脱模后继续加热后硫化，温度稍低于成型硫化，120°C，10h。(4)低温处理-30°C冷冻 10 小时。该聚氨酯弾性体邵氏硬度为100HA，用作硅片切割机导线轮时的使用寿命为450 小吋。对比例I改变A、B料比例后制备的聚氨酯弾性体导线轮其他条件与实施例I相同，不同之处在于，B料质量占A、B料质量总和的15%，后硫化温度为110°C。所得聚氨酯弾性体邵氏硬度为95HA，用作硅片切割机导线轮时的使用寿命为150小时。对比例2不进行低温处理工艺制备的聚氨酯弾性体导线轮其他条件与实施例2相同，不同之处在于无(4)低温处理步骤。所得聚氨酯弾性体邵氏硬度为98HA，用作硅片切割机导线轮时的使用寿命为200小吋。以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多祥的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.ー种聚酯类聚氨酯弾性体，其特征是制备过程中扩链剂总质量占予聚体与扩链剂总质量的18-20%，邵氏硬度为98-100HA。
2.权利要求I所述的聚酯类聚氨酯弾性体的制备方法，包括如下步骤(1)予聚体的制备①聚酯多元醇脱水用分子量1500-2000，羟值53-59mgK0H/g，熔点40_50°C的聚酯加热熔化后在带搅拌的容器中脱水，脱水温度控制在100-140°C，3-7mmHg真空脱水 30-60min，使其含水质量分数< 0. 05% ;②予聚体合成取脱水后的聚酯、异氰酸酷，两者质量比为0.64-1，放入反应釜内，干燥氮气保护，70-90°C反应1-2小时；③予聚体脱气在预聚体合成反应爸或烧注机的A料罐中在80-90°C及3-7mmHg下脱泡 30_60min ；(2)浇注机浇注在B料Sil中加入扩链剂，启动各组分的加热系统使A B料均达到各自的溶融温度并各自循环，通过调节计量泵的转速和排量，使B料质量占A、B料质量总和的18% -20% ;启动浇注按钮，则AB料在浇注头的混合腔中通过高速的混合使之混合均匀；模具预热后，涂脱模剂，预热至80-110°C ;当排出的混合料在透明软管中不含气泡时即可往模具中浇注；(3)熟化及后处理①脱模前在模具中进行成型硫化，120-140°C,60-120min；②脱模后继续加热后硫化，温度稍低于成型硫化，120-140°C,3-10h ；(4)低温处理-30 -50°C冷冻5-10小时。
3.权利要求2所述的聚酯类聚氨酯弾性体的制备方法，其特征是①聚酯多元醇脱水步骤中中为使罐内液体充分脱气可间歇开停搅拌装置抽一段时间真空后停止反应罐加热使料温降至70-80°C。
4.权利要求2所述的聚酯类聚氨酯弾性体的制备方法，其特征是异氰酸酯选自甲苯 ニ异氰酸酷、ニ苯基甲烷ニ异氰酸酷、1，5_萘ニ异氰酸酯、对苯ニ异氰酸酷、ニ甲基联苯ニ 异氰酸酷，优选甲苯ニ异氰酸酷。
5.权利要求2所述的聚酯类聚氨酯弾性体的制备方法，其特征是予聚体合成时备有冷却装置，聚酯分批加入。
6.权利要求2所述的聚酯类聚氨酯弾性体的制备方法，其特征是扩链剂选自3， 3’-ニ氯_4，4’_ ニ氨基ニ苯基甲烷或ニ邻氯ニ苯胺甲烷、ニ甲硫基甲苯ニ胺、1，4_ 丁ニ醇、 こニ醇、对苯ニ酚ニ羟こ基醚，优选3，3’ - ニ氯-4，4’ - ニ氨基ニ苯基甲烷或ニ邻氯ニ苯胺甲烷。
7.ー种聚酯类聚氨酯弾性体的应用，用作硅片切割机导线轮，应用方法如下(I)予聚体的制备①聚酯多元醇脱水用分子量1500-2000，羟值53-59mgK0H/g，熔点40-50V的聚酯加热熔化后在带搅拌的容器中脱水，脱水温度控制在100-140°C，3-7mmHg真空脱水 30-60min，使其含水质量分数< 0. 05% ;②予聚体合成取脱水后的聚酯、异氰酸酷，两者质量比为0.64-1放入反应釜内，干燥氮气保护，70-90°C反应1-2小时；③予聚体脱气可在预聚体合成反应爸或烧注机的A料罐中在80-90°C及3-7mmHg下脱泡 30-60min ；(2)浇注机浇注在浇注机的B料罐中加入扩链交联剂，启动各组分的加热系统使A B料均达到各自的熔融温度并各自循环，通过调节计量泵的转速和排量，使B料质量占A、B料质量总和的 18% -20%;启动浇注按钮，则AB料在浇注头的混合腔中通过高速的混合使之混合均匀；模具预热后，涂脱模剂，除辊芯除锈、脱脂、涂粘合剂后装配在模具中，预热至80-110°C ;当排出的混合料在透明软管中不含气泡时即可往模具中浇注；(3)熟化及后处理①脱模前在模具中进行成型硫化，120-140°C,60-120min；②脱模后继续加热后硫化，温度稍低于成型硫化，120-140°C,3-10h ；(4)低温处理-30—50°C冷冻 5-10 小时。
全文摘要
本发明涉及一种聚酯类聚氨酯弹性体及其制备方法和应用。该聚酯类聚氨酯弹性体中扩链剂总质量占予聚体与扩链剂总质量的18-20％，邵氏硬度为98-100HA。聚酯类聚氨酯弹性体的制备方法，包括如下步骤(1)予聚体的制备、(2)浇注机浇注、(3)熟化及后处理、(4)低温处理。与普通聚氨酯弹性体相比，本发明的聚酯类聚氨酯弹性体耐磨性明显改善，使用寿命大大延长。
文档编号C08G18/10GK102604031SQ20121006433
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者王来娣, 马国平, 马雪薇 申请人:金坛市开瑞源光电科技有限公司