太阳能钢线切割液-solarbe文库

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硅片切割液目录硅片切割液 1 目录 1 PEG的物理性质 . 2 PEG 的生产方法 . 3 PEG在工业上的应用 . 4 PEG的提纯方法 . 4 PEG 的特性 . 4 切割液的回收 . 6在光伏太阳能硅片切割过程中，硅片切割液作为硅片切割过程中必须使用的一种辅料耗材产品，其用量随着光伏太阳能行业以及中国的硅片加工行业的壮大而扩展。切割液按成份分类主要包括油性切割液和水性切割液两大类。第一类切割液产品主要是以矿物油为主要成分的油性切割液，其中含有矿物油，防腐蚀剂，抗挤压机等物质；切割液本身易燃，对环境污染较大，同时清洗硅片时需要含氟的烷烃溶剂。第二类水性切割液产品可以溶于水或被水分散，清洗硅片用水即可，不用有机溶剂，对人体和环境无损害。切割液常用聚乙二醇，无毒无异味、不挥发、不易燃、化学性能稳定，主要用于晶体硅等半导体材料的多线切割，具有携载能力强、高悬浮、高润滑、易清洗等特点。聚乙二醇（ PEG）也称聚乙二醇醚 , 是由环氧乙烷与水或乙二醇为原料通过逐步加成反应而生成，其原材料主要来源于石油制品。聚乙二醇 PEG是由环氧乙烷与乙二醇反应生成的聚合物．总反应方程式n-1H 2C O CH2HOCH2 CH2OH HOCH2CH2On H 在上述通式中， n为环氧乙烷加成数． PEG后面的数字表示其平均分子量 } 例如 PEG400即表示平均分子量为 400的聚乙二醇。如同所有的聚合物一样， PEG并不是单分子量的化合物，而是一个同系混合物，因而，平均分子量是确定各种 PEG性质的表征．聚乙二醇系列通常包括十几个从 200到 20000不同分子量的标准牌号产品，同时，也有一些特殊规格的产品；无论是单独使用、混合使用、以水溶液形式使用，还是在表面活性剂、润滑剂和增塑荆的生产中作为中间体，这些产品都起着十分重要的作用．PEG的物理性质1、当 PEG的分子量 200-700 时为白色或透明的粘稠液体， 1000-2000时为蜡质半硬固体 ,3000-20000 时为坚硬的蜡状固体。聚乙二醇 PEG为低毒无刺激性聚合物。用于硅片切割过程中的切割液的聚乙二醇（ PEG）分子量通常为 300-400，这一级别的 PEG具有适宜的粘度指标，既有良好的流动性，又对碳化硅微粉具有良好的分散稳定性，带砂能力强。2、相对密度液体 1.127-1.128g/cm 2。固体 1.17-1.215 g/cm 2；3 、溶点固体 60℃以下，液体 20℃以下；4、粘度 4.3-10.5x10 -6 m2/s98.9 ℃ ；5、闪点为 179-252℃（液体）， 221-228℃（固体）。6 、聚乙二醇（ PEG）具有很强的吸水性，在常温条件下可从空气中吸收水分，液体可与水任意比例混溶。注意防潮，要求碳化硅烘干。PEG 的生产方法聚乙二醇是由环氧乙烷与水或乙二醇逐步加成而制得．商业上作为纯品化台物的最大分子是三缩四乙二醇．更大分子的．固其蒸汽压太小．无法蒸馏分离，因此．只能得到不同分子量的混合物．环氧乙烷的聚合属于离子型反应．可以用酸或碱作催化剂．酸催化剂用路易氏酸般只能得到低分子量的聚合物．最好用碱或用配位阴离子聚合催化剂．聚合反应经引发、增长、终止三个阶段而获得产品．引发剂可用乙二醇或水，也可使用含有一个活性官能团的其它化合物．如果用乙二醇或二乙二醇作引发剂，可生成两个末端基为羟基的分子．此法只适用于制造低分子量产品．因为．末端基随着催化利的再生会发生脱羟反应，形成不饱的端基．n 值需根据 PEG分子量大小来确定。 PEG400，其聚合度为 8～ 9 ； PEG1500，其聚合度为 33； PEG 6000，其聚合度为 136。该反应是一个不可逆的强烈放热反应，在实际合成过程中，由于受反应器体积、环氧乙烷的通入及催亿剂浓度变化等因素影响，不能一步合成较高分子量 PEG，霈分步合成。一般采用先合成 PEG 400，再通过 PEG4OO台成 PEG 1500，同样方法合成 PEG6000，同理可合成 PEGs000或更高分子量的 PEG。 PEG400， PEG1500， PEG 6000均可作为产品，分别予以后处理，若只将 PEG6000作为最终产品，则只需将 PEG 6000予以后处理。对于传统的各式聚合反应器．其配料增长比较小。因此，当制备分子量大于 1000的聚合物时，常用低分子量的聚乙二醇作引发物．例如用 1000分子量的聚乙二醇来制备 6000分子量聚乙二醇．但采用先进的 Pree乙氧基化反应器或 Buss回路乙氧基化反应器则可一次获得较高分子量的 PEG．工业上，聚合反应常在同歇反应器中进行．反应温度 l50 ～ 180℃、反应压力0.2 ～ 0.4MPa．氢氧化钠是目前国内最常用的催化剂．近年来．辽阳奥克化学品公司开发出 ZD系列新型催化剂，并成功地用于中高分子量的 PEG的生产，其催化性能明显忧于传统催化剂．由于环氧乙烷具有较宽的爆炸性极限 3～ 100 ，因此．必须采取必要的预防措施来确保环氧乙烷的安全操作，例如反应器的气相部分用足量的隋陛气体 N 充填，以保证环氧乙烷的浓度低于可爆炸的浓度范围；PEG在工业上的应用1. 医药工业2. 化妆品工业3. 涂料和油墨工业4. 纺织工业5. 橡胶和软木制品6. 树脂和塑料7. 金属加工在金属加工业中 PEG已经取代了一些材料并得到了推广应用，它们的水溶性使得它们在空心铸件的制造中表现出很重要的应用价值． PEG在金属加工过程中可作为很好的润滑荆．它们的低挥发性使得 PEG可以作为低温焊料的助熔剥、焊剂 i 高分子量 PEG则是很好的结合荆。 ·8. 造纸和包装工业9. 化学工业PEG的提纯方法聚合生成的 PEG 中含有大量的杂质，如催化剂、低聚物等，因而色泽较深，须进行后处理。传统的后处理工艺都是采用无机酸或有机酸进行中和，然后用活性炭或双氧水进行脱色，再进行压滤处理。这种处理方法有许多缺点 t 中和生成的盐粒子小难以过滤，潘性炭用量多， PEG损失量大，收率低等。以下为近期研发的提纯效率较高的方法1. 一种聚乙二醇的提纯方法，通过阴阳离子交换树脂吸附非聚乙二醇分子而达到提纯的目的，其特征在于采用带有正价氮活性基团的ＯＨ型强碱性大孔径阴离子交换树脂直接吸附处理聚乙二醇水溶液2. 强酸型阳离子交换树脂柱和终端强酸型阳离子交换树脂柱内填充强酸性凝胶型阳离子苯乙烯树脂。所述大孔型阴离子交换树脂柱内填充弱碱性大孔型阴离子苯乙烯树脂。特征是强酸型阳离子交换树脂柱的下端利用管道与大孔型阴离子交换树脂柱的上端连接，大孔型阴离子交换树脂柱的下端利用管道与终端强酸型阳离子交换树脂柱的上端连接，强酸型阳离子交换树脂柱的上端作为进口，终端强酸型阳离子交换树脂柱下端作为出口PEG的特性1. 优秀的悬浮能力可以有效悬浮碳化硅颗粒，提高切割效率，降低切割消耗。2. 良好的分散能力可以使碳化硅颗粒在与切割液混合时分布更均匀。其机理为机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将切割液和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件通过连续摩擦完成切割的过程。面被细碎颗粒过度研磨而影响其光洁度，必须设法将切割热及破碎颗粒及时带出切割体系，因此切割液的主要作用是使混有碳化硅的砂浆保持良好的流动性，均匀稳定的分散碳化硅颗粒，在钢线的高速运动中均匀平稳的作用于硅料表面，同时及时带走热量和杂质颗粒，保证切割出的硅片的质量。3. 出色的润滑性能可在硅片表面形成保护膜，降低切割阻力。由于聚乙二醇为主要成份的化合物具有浸润性好，排屑能力强的特点，且对碳化硅类磨料具有高悬浮、高润滑、高分散的特性，能够满足整个切割过程对切割液的质量要求和技术标准，对硅片的加工过程起着无可替代的作用。单晶硅切削加工液（简称切削液）在切削过程中可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工性能。4. 杰出的冷却性能可以有效的散发热量，降低切割应力。使用碳化硅微粉作为研磨介质切割硅片的过程中，碳化硅微粉颗粒持续快速冲击硅料表面，这一过程会释放出大量摩擦热量，同时碳化硅颗粒与硅棒之间的碰撞和摩擦而产生的破碎碳化硅颗粒、晶硅颗粒以及钢线上金属屑也将混入切割体系中。为了避免被切割开的硅片受切割体系温度升高的影响而发生翘曲和其表切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具（或砂轮）、切屑和工件间的对流和汽化作用把切削热从刀具和工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。5. 清洗作用在金属切削过程中，本品有良好的清洗作用。能除去生成的切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂轮上，同时它能渗入到粒子和油泥粘附的界面上，把它从界面上分离，随切削液带走，保持切削液清洁。切割液的回收太阳能硅片切割液废砂浆是切割液（ PEG）和砂浆的混合物，目前主要依靠离心和沉降两种回收技术，对废砂浆进行处理，回收其中的切割液和碳化硅微粉，返回到太阳能线切割机重新使用。由于太阳能行业的特殊性，硅片加工对于切割力和硅片表面都有很高的技术要求，因此对切割液和碳化硅微粉的要求相应也很高，质量要稳定可靠。目前，国内使用的切割液和碳化硅微粉在线切割过程中，砂浆中不可避免的会混入硅粉、铁、高聚物等杂质，部分碳化硅微粉也会因切割作用而出现破损，产生的废砂浆很难继续使用。利用沉降离心、化学清洗、絮凝过滤、精馏、萃取、旋风分级等分离原理和方法，将废砂浆中杂质和水分去除，可以得到优质合格的切割液和碳化硅微粉，从而实现二次利用。主要工艺原理及功能说明1 、多介质过滤器采用多层次过滤滤料，主要目的是去除原水中含有的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物等颗粒在 20um以上的物质。2 、活性炭过滤器系统采用优质果 / 椰壳活性炭，具有吸附电解质离子、降低高铬酸钾耗氧量（ COD）、去除水的余氯。3 、钠离子软化系统采用阳离子交换树脂，利用树脂吸附水中钙镁离子，防止其在反渗透膜端结晶析出。4 、阻垢加药装置通过投加适量的阻垢剂，提高溶解度，防止碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐在反渗透膜端结晶析出。5 、精密过滤器采用 5um熔喷滤芯，防止上级过滤单元漏掉的大于 5um的杂质损坏膜的表面。液体回收过程主要利用物理作用将其中的固体微粒去除，要求不增加任何可溶性杂质。这样得到的液体才能够保证原有的化学成分，具有与新切割液相同的表面活性、悬浮力和携带力，可多次重复使用。在碳化硅微粉回收时，除了利用物理作用将其中的细颗粒去除外，还必须利用多种化学作用将其中的硅粉、铁、胶粒去除，这样才能保证得到的碳化硅微粉具有原砂浆中碳化硅微粉同样的品质。且回收过程不增加任何微粉颗粒，而切割过程会使大的颗粒变细，因此回收到的微粉没有大颗粒，不会在以后使用过程中产生划伤硅片的现象。但是由于使用回收料的成本较低，国内从 2007 年开始，对回收液的使用越来越多，尤其是一些大厂为了节约成本，回收液的使用比例占到总的切割液使用量的 50左右。国内目前从事回收的厂家有无锡赛夕、无锡佳宇、青岛海科林、常州盈天等。碳化硅微粉和切割液的回收率分别占废砂浆的 30和 35以上。国内的回收利用起步较晚，回收技术参差不齐，所以在使用回收液和回收砂的过程中，经常会由于回收物料的质量问题而引起脏片、线痕片等情况。由于在这类回收物料的使用工艺中，所涉及物料如切割液（回收液）、碳化硅（回收的碳化硅）、清洗剂、水等，从而可能引起污片的情况有 1 、回收液回收质量差； 2、回收的碳化硅中含有游离碳； 3、清洗剂效果不好； 4、清洗工序时间安排不合理等。总之，随着工艺的不断成熟，太阳能硅片切割液废砂浆的回收利用逐渐成为太阳能辅料市场的主流，在未来的两年内将占到该市场的 50。