金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能硅片切割技术领域。更具体地说，本发明涉及一种金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板及其制备方法。

背景技术：

硅片切割是光伏太阳能电池制造中的重要环节，目前大多数采用金刚石线切割技术将单晶硅棒多线切割为单晶硅片。在使用该技术进行切割前，需要将单晶硅棒通过粘胶粘在树脂板上，以使硅棒的位置固定。目前使用的环氧、酚醛、聚酯类型的树脂板都需要在里面添加氧化铝、碳酸钙等填充物，虽然能完全替代砂线切割时代的玻璃板，能减少金刚线断线几率，但硅粉颗粒还是会粘附在金刚线，使切割阻力增大，加大磨损几率。且还具有重质、硅料不易回收等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板及其制备方法，以节省切割时间和切割用的钢线，减少硅片的中间蹦边，同时提高效率，降低钢线和人工成本。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板，包括以下重量份数的组分：

二苯基甲烷二异氰酸酯100份、聚醚多元醇72-80份、阻燃剂0.5-3份、发泡剂10-20份和均泡剂1-5份。

一种金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在搅拌下将100重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯加入反应釜一中，反应釜一内的温度为40-60℃，得到A组分；

步骤二、在搅拌下将72-80重量份的聚醚多元醇、0.5-3重量份的阻燃剂、10-20重量份的发泡剂和1-5重量份的均泡剂加入反应釜二中搅拌均匀，得到B组分，其中，反应釜二内的温度为40-60℃，A组分和B组分的质量比大于等于1；

步骤三、将A组分和B组分分多次抽出，两者每次同时抽出，且每次抽出的质量比与A组分和B组分的质量比相同，每次抽出后在输送过程中混合均匀，之后将每次抽出的混合物料注入磨具中，在40-60℃下，经15-30min成型后，脱模，冷却至室温，再打磨或喷砂后，剪切，即得轻质树脂板。

优选的是，所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯和甲基磷酸二甲酯中的任意一种或几种。

优选的是，所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述发泡剂为141b和环戊烷中的任意一种或两种。

优选的是，所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述均泡剂为聚二甲基硅氧烷、甲基硅油和乙基硅油中的任意一种或几种。

优选的是，所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述聚醚多元醇为聚四亚甲基醚乙二醇、聚氧化丙烯四醇和聚氧化丙烯六醇中的任意一种或几种。

优选的是，所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述步骤三中通过聚氨酯发泡机混合头将每次抽出的A组分和B组分在输送过程中混合均匀。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明制备的轻质树脂板比重轻，密度为0.35-0.85g/cm³，邵氏硬度为70-80HD，使用本发明制备的轻质树脂板具有减少人力，便于分级沉淀硅料回收，不粘附金刚线，减少金刚线用量，节省切割时间等优点。

使用本发明制备的轻质树脂板可以带来节省能耗、降低成本、提高生产效率的明显效益。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为复合树脂板对应的钢线的电子显微镜图；

图2为实施例2制备的轻质树脂板对应的钢线的电子显微镜图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

一种金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板，包括以下重量份数的组分：

二苯基甲烷二异氰酸酯100份、聚醚多元醇72份、阻燃剂3份、发泡剂20份和均泡剂5份。

一种金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在搅拌下将100重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯加入反应釜一中，反应釜一内的温度为40℃，得到A组分；

步骤二、在搅拌下将72重量份的聚醚多元醇、3重量份的阻燃剂、20重量份的发泡剂和5重量份的均泡剂加入反应釜二中搅拌均匀，在120℃下除去原料中的水分后降至40℃，得到B组分，其中，反应釜二的釜底与反应釜一的釜底连通，反应釜二内的温度为40℃，此时，A组分和B组分的质量比为1:1；

步骤三、将A组分和B组分分多次抽出，两者每次同时抽出，且每次抽出的质量比与A组分和B组分的质量比相同(即每次按同样的比例抽出，最后将A组分和B组分全部抽出，例如将A组分和B组分分10次抽出，则A组分和B组分每次同时抽出10重量份)，每次抽出后在输送过程中混合均匀，之后将每次抽出的混合物料注入磨具中，在40℃下，经25min成型后，脱模，冷却至室温，再打磨或喷砂后，剪切，即得轻质树脂板。

本方案使用合适的主剂和固化剂配比，闭孔发泡成型，加上采用平整度非常高且具有一定厚度的成型磨具，20min左右即可得到合适的轻质树脂板，轻质树脂板为膨化网状结构，属于轻质材料。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述发泡剂为141b。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述均泡剂为聚二甲基硅氧烷。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述聚醚多元醇为聚四亚甲基醚乙二醇。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述步骤三中通过聚氨酯发泡机混合头将每次抽出的A组分和B组分在输送过程中混合均匀。

实施例2

一种金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板，包括以下重量份数的组分：

二苯基甲烷二异氰酸酯100份、聚醚多元醇76份、阻燃剂2份、发泡剂20份和均泡剂2份。

一种金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在搅拌下将100重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯加入反应釜一中，反应釜一内的温度为60℃，得到A组分；

步骤二、在搅拌下将76重量份的聚醚多元醇、2重量份的阻燃剂、20重量份的发泡剂和2重量份的均泡剂加入反应釜二中搅拌均匀，在120℃下除去原料中的水分后降至60℃，得到B组分，其中，反应釜二的釜底与反应釜一的釜底连通，反应釜二内的温度为60℃，A组分和B组分的质量比为1:1；

步骤三、将A组分和B组分分多次抽出，两者每次同时抽出，且每次抽出的质量比与A组分和B组分的质量比相同，每次抽出后在输送过程中混合均匀，之后将每次抽出的混合物料注入磨具中，在60℃下，经15min成型后，脱模，冷却至室温，再打磨或喷砂后，剪切，即得轻质树脂板。

本方案使用合适的主剂和固化剂配比，闭孔发泡成型，加上采用平整度非常高且具有一定厚度的成型磨具，20min左右即可得到合适的轻质树脂板，轻质树脂板为膨化网状结构，属于轻质材料。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述阻燃剂为三(2-氯丙基)磷酸酯。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述发泡剂为环戊烷。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述均泡剂为甲基硅油。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯四醇。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述步骤三中通过聚氨酯发泡机混合头将每次抽出的A组分和B组分在输送过程中混合均匀。

实施例3

一种金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板，包括以下重量份数的组分：

二苯基甲烷二异氰酸酯100份、聚醚多元醇80份、阻燃剂3份、发泡剂20份和均泡剂5份。

一种金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在搅拌下将100重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯加入反应釜一中，反应釜一内的温度为50℃，得到A组分；

步骤二、在搅拌下将80重量份的聚醚多元醇、3重量份的阻燃剂、20重量份的发泡剂和5重量份的均泡剂加入反应釜二中搅拌均匀，在120℃下除去原料中的水分后降至50℃，得到B组分，其中，反应釜二的釜底与反应釜一的釜底连通，反应釜二内的温度为50℃，A组分和B组分的质量比为1:1.08；

步骤三、将A组分和B组分分多次抽出，两者每次同时抽出，且每次抽出的质量比与A组分和B组分的质量比相同，每次抽出后在输送过程中混合均匀，之后将每次抽出的混合物料注入磨具中，在50℃下，经17min成型后，脱模，冷却至室温，再打磨或喷砂后，剪切，即得轻质树脂板。

本方案使用合适的主剂和固化剂配比，闭孔发泡成型，加上采用平整度非常高且具有一定厚度的成型磨具，20min左右即可得到合适的轻质树脂板，轻质树脂板为膨化网状结构，属于轻质材料。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述阻燃剂为甲基磷酸二甲酯。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述发泡剂为环戊烷。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述均泡剂为乙基硅油。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯六醇。

所述的金刚线切割用聚氨酯轻质树脂板的制备方法中，所述步骤三中通过聚氨酯发泡机混合头将每次抽出的A组分和B组分在输送过程中混合均匀。

试验1

将实施例1-3制备的轻质树脂板与现有技术中的复合材料树脂板(即环氧、酚醛、聚酯类型的树脂板)进行性能比较，比较结果见表1。

表1实施例1-3制备的轻质树脂板与复合材料树脂板的比较结果

由表1可知：

实施例1-3制备的轻质树脂板的电导率低，因而切割时不易产生气泡和静电，利于切割和硅料回收。

实施例1-3制备的轻质树脂板的硬度适中，不像复合树脂板和玻璃板具有很高的硬度而易使钢线磨损大。轻质树脂板对钢线的磨损小，可以多次利用，可节省钢线用量。

实施例1-3制备的轻质树脂板质轻，便于搬运、使用和回收。

采用实施例1-3制备的轻质树脂板，可明显缩短切割时间，提高工作效率，节省钢线用量。

实施例1-3制备的轻质树脂板的耐热性为70-80℃，切割温度只有20-22度，因而能达到使用要求，且因耐热性较低，在脱胶时容易变软，更容易脱胶。

采用实施例1-3制备的轻质树脂板，每天正常可以切割8刀，效率明显，可以节省人工、水电等。

试验2

分别采用实施例2制备的轻质树脂板、复合树脂板固定硅棒，进行切割后，将钢线用电子显微镜放大300倍。

由图1可知，复合树脂板对应的金刚线上粘附的颗粒较多，这样会增大切割阻力和切割时间，降低切割效率。

由图2可知，轻质树脂板对应的金刚线上粘附的颗粒较少，这样能减小阻力和切割时间，提高切割效率。因而本发明制备的轻质树脂板能为硅棒切割提供新的思路。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。