[发明专利]一种PBO纤维树脂金刚线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏材料加工技术领域，尤其涉及一种PBO纤维树脂金刚线及其制备方法。

背景技术

20世纪90年代，国际上为了解决大尺寸硅片的加工问题，采用了线锯加工技术将硅棒切割成片。早期的线锯加工技术是采用裸露的金属线和游离的磨料，在加工过程中，将磨料以第三者加入到金属线和加工件之间产生切削作用。这种技术被成功地用于对硅和碳化硅的加工。为了进一步缩短加工时间，以及对其它坚硬物质和难以加工的陶瓷进行加工，人们将金刚石磨料以一定的方式固定到金属线上，从而产生了固定金刚石线锯。

金刚石线锯也称为金刚线，是指利用电镀工艺或树脂结合的方法，将金刚石磨料固定在金属丝上。电镀型金刚线用电镀的方法在金属丝上沉积一层金属(一般为镍和镍钴合金)，并在金属内固结金刚石磨料制成的一种线性超硬材料工具。树脂型金刚线利用树脂作为结合剂将金刚石磨料固结在金属丝上。其中树脂金刚线因具有制造工艺简单，生产成本低，生产效率高、硅片表面质量好等优势，已逐渐成为晶体硅片切割加工的主要方式。

传统的树脂金刚线通常采用金属丝(一般为高碳钢)作为其基材，现有的树脂金刚线中金属丝直径一般在80μm以上，以基材直径100μm、金刚石规格8～16的树脂金刚线为例，切割过程中约有38％～41％的硅料变成硅粉进入下水道，现有的树脂金刚线切缝大，材料利用率低，致使成本居高不下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PBO纤维树脂金刚线，本发明提供的PBO纤维树脂金刚线直径更小，能够提高材料利用率。

本发明提供一种PBO纤维树脂金刚线，包括PBO纤维母线和涂覆在所述PBO纤维母线表面的树脂涂层；

所述PBO纤维母线的直径为65～80μm。

优选的，所述PBO纤维母线的直径为70～75μm。

优选的，以质量分数计，所述树脂涂层包括15～35％的酚醛树脂、12～35％的无机填料和30～60％的金刚石。

优选的，所述金刚石的粒径为8～12μm。

优选的，所述无机填料包括氧化铝、二氧化硅、碳化硅、硅灰石粉、钛白粉、硅微粉和金刚石粉中的一种或几种。

优选的，所述树脂涂层的厚度为6～8μm。

本发明提供一种PBO纤维树脂金刚线的制备方法，包括以下步骤：

A)将PBO纤维母线进行等离子处理，得到等离子处理的母线，所述PBO纤维母线的直径为65～80μm；

B)将树脂浆料涂覆在所述等离子处理的母线上，进行固化，得到PBO纤维树脂金刚线。

优选的，所述等离子处理的功率为0.5～10kW；

所述PBO纤维母线的走线速度为10～100m/min。

优选的，所述树脂浆料包括10～25％的酚醛树脂、10～30％的无机填料、25～45％的金刚石和10～20％的溶剂。

优选的，所述步骤B)中固化的温度为150～300℃；

所述步骤B)中固化时间为8～12小时。

树脂金刚线用在光伏切片领域，对硅片制造商来说更细的线径意味着的更多的出片数、更高的效率和更低的成本，金刚线的细直径化有着很强市场驱动力。传统的树脂金刚线通常采用金属丝(一般为高碳钢)作为其基材，受其生产工艺的限制，80μm以下金属丝破断强度已经不能满足树脂金刚线基材的使用要求。另外，热固化树脂金刚线在生产过程中，涂满树脂的基材要快速经过200～500℃高温的烘炉，一般的非金属材料受制于热性能上的限制，不能作为热固化树脂金刚线的基材。本发明研究发现，PBO(Poly-p-phenylenebenzobisthoxazole，聚对苯撑苯并二噁唑)纤维具有高强度、高热稳定性和高模量，能够同时满足上述要求，实现金刚线的细直径化。但PBO纤维表面光滑，且呈化学惰性，与树脂基体间的界面粘接性能很差，这极大影响了纤维力学性能的充分发挥，严重制约了PBO纤维在高性能复合材料领域中的应用。

本发明提供了一种PBO纤维树脂金刚线，包括PBO纤维母线和涂覆在所述PBO纤维母线表面的树脂涂层；所述PBO纤维母线的直径为65～80μm。本发明将PBO纤维用树脂金刚线的母线，实现了比传统的金属基材更进一步的细直径化，相比于现有的金属基材树脂金刚线，本发明提供的PBO纤维树脂金刚线母线的直径仅有65～80μm，在硅片切割的过程中具有更高的出片率和材料利用率，实验结果表明，采用本发明中的PBO纤维树脂金刚线切割硅棒，出片率为99.7％，成品率为96.34％，材料利用率为67.67％。