一种pbo纤维树脂金刚线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于光伏材料加工技术领域，尤其涉及一种PB0纤维树脂金刚线。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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80wii以上，以基材直径lOOwii、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。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种PB0纤维树脂金刚线，本实用新型提供的PB0纤维 树脂金刚线直径更小，能够提高材料利用率。
[0006] 本实用新型提供一种PB0纤维树脂金刚线，包括PB0纤维母线和涂覆在所述PB0纤 维母线表面的树脂涂层；
[0007] 所述PB0纤维母线的直径为65~80WI1。
[0008] 优选的，所述PB0纤维母线的直径为70~75mi。
[0009] 优选的，所述树脂涂层的厚度为6~8M1。
[0010] 优选的，所述树脂涂层包括金刚石，所述金刚石的粒径为8~12議。
[0011]优选的，所述PB0纤维树脂金刚线的长度为50~100km。
[0012] 优选的，所述PB0纤维树脂金刚线的直径为80~90mi。
[0013]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，80wii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°C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。本实用新型研究发现，PBO (Po 1 y-p-pheny 1 ene benzobisthoxazole，聚对苯撑苯并二嚼唑)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PB0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 PB0纤维在高 性能复合材料领域中的应用。
[0014] 本实用新型提供了一种PB0纤维树脂金刚线，包括PB0纤维母线和涂覆在所述PB0 纤维母线表面的树脂涂层;所述PB0纤维母线的直径为65~80wii。本实用新型将PB0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，本实用新型提供的PB0纤维树脂金刚线母线的直径仅有65~80m，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，采用本实用新型中的PB0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%。
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型中PB0纤维树脂金刚线的侧视图；
[0016] 图2为本实用新型中PB0纤维树脂金刚线的截面图。
【具体实施方式】
[0017] 本实用新型提供了一种TOO纤维树脂金刚线，包括PB0纤维母线和涂覆在所述PB0 纤维母线表面的树脂涂层；
[0018] 所述PB0纤维母线的直径为65~80WI1。
[0019]本实用新型提供的PB0纤维树脂金刚线具有更小的直径，能够提高硅片的材料利 用率。
[0020]参见图1和图2，图1为本实用新型中PB0纤维树脂金刚线的侧视图，图2为本实用新 型中PB0纤维树脂金刚线的截面图，图1中，1为金刚石，2为树脂涂层，3为PB0纤维母线；图2 中，1为金刚石，2为树脂涂层，3为PB0纤维母线。
[0021] 在本实用新型中，所述PB0纤维树脂金刚线的直径优选为80~90mi，更优选为82~ 86m;本实用新型对所述PB0纤维树脂金刚线的长度没有特殊的限制，根据需要切割的硅片 的规格进行选择即可。
[0022]本实用新型提供的PB0纤维树脂金刚线包括PB0纤维母线，在本实用新型中，聚对 苯撑苯并二噁唑(PB0)纤维是由PB0聚合物通过液晶纺丝技术制得的一种高性能纤维。PB0 纤维具有高强度(抗拉强度5.8GPa)、破断力21.6N、高模量270GPa、高热稳定性(耐热温度为 650 °C )、相对强度是钢的12~14倍，模量为钢的1.4倍。在本实用新型中，所述TOO纤维母线 的直径为65~80_，优选为70~75mi，更优选为70~72mi。本实用新型对所述PB0纤维母线 的长度没有特殊的限制，依需求而定，一般来说，PB0纤维母线的长度在50~100km左右。本 实用新型对所述PB0纤维母线的来源没有特殊的限制，采用普通的市售商品即可。本实用新 型对所述PB0纤维的聚合度及分子量没有特殊的限制。
[0023]本实用新型提供的PB0纤维树脂金刚线包括涂覆在所述PB0纤维母线表面的树脂 涂层，所述树脂涂层的厚度优选为6~8wn，更优选为7WH;所述树脂涂层为金刚石树脂涂层， 所述金刚石树脂涂层为含有金刚石磨料的树脂涂层。所述树脂涂层优选包括酚醛树脂、无 机填料和金刚石，所述酚醛树脂的质量分数优选为15~35%，更优选为20~30%，最优选为 22~28%;本实用新型对所述酚醛树脂的来源没有特殊的限制，采用普通市售商品即可。
[0024] 在本实用新型中，所述无机填料优选包括氧化铝、二氧化硅、碳化硅、硅灰石粉、钛 白粉、硅微粉和金刚石微粉中的一种或几种;所述无机填料的质量分数优选为12~35%，更 优选为15~30%，最优选为20~25% ;所述无机材料的粒径优选为1~3mi，更优选为1.5~2 Mi。本实用新型对所述无机材料的来源没有特殊的限制，采用普通市售商品即可。
[0025] 在本实用新型中，所述金刚石优选为金刚石固体颗粒，所述金刚石的质量分数优 选为30~60%，更优选为35~55%，最优选为40~50% ;所述金刚石的粒径优选为8~12mi， 更优选为9~lOwii。本实用新型对所述金刚石的来源没有特殊的限制。
[0026]本实用新型优选按照以下制备方法制备PB0纤维树脂金刚线：
[0027] A)将PB0纤维母线进行等离子处理，得到等离子处理的母线，所述PB0纤维母线的 直径为65~80iim;
[0028] 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PB0纤维树脂金刚 线。
[0029]本实用新型优选对所述PB0纤维母线表面进行清洗，吹干后再进行等离子处理，得 到等离子处理的母线。本实用新型优选采用纯水和酒精的混合溶液对母线进行清洗，所述 酒精的配比优选为10~20%，更优选为13~15% ;本实用新型对所述清洗装置的种类没有 特殊的限制，在本实用新型中，所述清洗装置为1~3米长，母线从进口处进入清洗装置，从 出口出来后表面吹干，吹干温度优选为40~50°C。本实用新型对所述吹干装置的种类没有 特殊限制。在本实用新型中，所述PB0纤维母线的种类、直径、长度和来源与上文中的PB0纤 维母线的种类、直径、长度和来源一致，在此不再赘述。
[0030] 本实用新型优选对所述吹干后的母线进行等离子处理，得到等离子处理的母线， 将高能量作用于气体使气体电离，产生由高能电子、离子、自由基、激发态的气体原子和分 子以及光量子组成的气态复合体，即等离子体。作用于气体的高能量可以是热能、电能、电 磁辐射能、机械能等。生成等离子体的方法有多种，常用的方法主要有气体放电法、光电离 和激光辐射电离法、射线辐照法和燃烧法等。在本实用新型中，所述生成等离子体的方法为 低温冷离子体电离法，本实用新型的电离过程中产生的等离子体中含大量活性粒子如电 子、离子、亚稳态分子和原子、光子(特别是紫外光子）、自由基等，这些活性粒子能对高分子 物质表面产生复杂的物理和化学的作用，主要是在高分子物质表面微观上的刻蚀作用以及 在表面引进大量极性基团，从而能显者提尚PB0表面的粘接性、润湿性等，增强树脂与PB0母 线之间的结合力;所述等离子处理的功率优选为0.5~10kW，更优选为1~8kW，最优选为3~ 6kW;在进行所述等离子处理时，所述母线的走线速度优选为10~100m/min，更优选为20~ 80m/min，最优选为30~60m/min。本实用新型对所述等离子处理所用的设备没有特殊的限 制，本实用新型中的等离子设备中，2个等离子喷嘴以180°对称放置，等离子喷嘴的直径为 10~50mm，两个喷嘴之间的距离优选为5~10mm，分别处理母线的两个面。
[0031]完成所述等离子处理后，本实用新型将树脂浆料涂覆在所述等离子处理过的母线 表面，进行固化，得到PB0纤维树脂金刚线。在本实用新型中，所述树脂浆料包括酚醛树脂、 无机填料、金刚石和溶剂，所述酚醛树脂的质量分数优选为10~25%，更优选为15~20% ; 所述无机填料的质量分数优选为10~30%，更优选为15~25%，最优选为20% ;所述金刚石 的质量分数优选为25~45%，更优选为30~40%，最优选为35~38% ;所述溶剂优选为乙醇 和