專利名稱：聚酯類聚氨酯彈性體的制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種聚氨酯弾性體及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
降低硅片厚度是減少硅材料消耗、降低晶硅太陽電池成本的有效技術(shù)措施，是光伏技術(shù)進(jìn)步的重要方面。30多年來，太陽電池硅片厚度從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對太陽電池成本降低起到
了重要作用。多線切割是切割大直徑硅單晶棒，控制硅片厚度非常有效的方法之一。近幾年異軍突起的多線切割機(jī)(MultiWire Saw)，以其極高的生產(chǎn)效率和出片率，在大直徑硅片加工領(lǐng)域有逐漸取代內(nèi)圓切割機(jī)的趨勢。多線切割機(jī)的切割機(jī)理完全不同于內(nèi)圓切片機(jī)，它是用00. 10-00. 16mm的金屬鍍銅鋼絲代替內(nèi)圓刀片，將金屬線纏繞在刻有一定槽距的導(dǎo)線輪上，設(shè)備驅(qū)動導(dǎo)線輪和單晶棒做相對運(yùn)動，通過砂漿的磨削、冷卻達(dá)到磨切晶片的目的。 所切晶片與內(nèi)圓切片エ藝相比具有彎曲度、翹曲度小，平行度好，總厚度公差離散性小，刃 ロ切割損耗小，表而損傷層淺，晶片表面粗糙度小，被切割材料覆蓋各類半導(dǎo)體材料，如硅、 鍺、銀酸鋰、神化鎵、磷化鋼、人造寶石、碳化娃等。導(dǎo)線輪是多線切割機(jī)控制硅片厚的關(guān)鍵部件，導(dǎo)線輪是用高分子材料制作的精密滾輪，在其表而刻有等同于線寬、深的V型槽，切割時將金屬線繞在導(dǎo)線輪上。要求其材料耐磨性要好、剛度要高，在切割張緊時不能變形片厚的控制取決于槽間寬度，槽間寬度誤差應(yīng)小于5 i! m，所以對材質(zhì)要求和加工精度都非常高。聚酯類聚氨酯弾性體與普通橡膠相比具有較大的機(jī)械強(qiáng)度，卓越的耐磨性，突出的抗壓縮性，硬度范圍廣，且在高硬度下仍具有高弾性，表面光潔度高，機(jī)械加工性能優(yōu)越， 與金屬粘接性比普通橡膠高很多、具有承載能力大，機(jī)械性能優(yōu)異，抗撕裂強(qiáng)度高、耐磨、耐油、硬度可調(diào)范國大。因此聚酯類聚氨酯弾性體目前是比較理想的多線切割機(jī)用導(dǎo)線輪的原料。然而由于硅片切割金屬鋼線對其長時間、高強(qiáng)度的磨擦，聚酯類聚氨酯弾性體仍然容易磨損，即使是輕微的磨損也會影響繞有金屬線槽的深度、寬度，使得金屬線發(fā)生位移，從而影響切割硅片的質(zhì)量，因此在生產(chǎn)過程中仍然需要頻繁更換聚氨酯弾性體導(dǎo)線輪， 増加了生產(chǎn)成本。尤其在使用金剛線代替普通金屬鋼線時，磨損更為明顯，聚氨酯弾性體導(dǎo)線輪的壽命更短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有聚酯類聚氨酯弾性體的耐磨性不足。本發(fā)明提供了ー種聚氨酯弾性體及其制備方法，與普通聚氨酯弾性體相比，本發(fā)明的聚酯類聚氨酯彈性體耐磨性明顯改善，使用壽命大大延長。本發(fā)明提供ー種聚酯類聚氨酯弾性體，其特征是制備過程中擴(kuò)鏈劑總質(zhì)量占予聚體與擴(kuò)鏈劑總質(zhì)量的18-20%，邵氏硬度為98-100HA。本發(fā)明提供ー種聚酯類聚氨酯弾性體的制備方法，包括如下步驟(I)予聚體的制備①聚酯多元醇脫水用分子量1500-2000，羥值53-59mgK0H/g，熔點(diǎn)40_50°C的聚酯加熱熔化后在帶攪拌的容器中脫水，脫水溫度控制在100-140°C，3-7mmHg真空脫水 30-60min，使其含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0. 05%。為使罐內(nèi)液體充分脫氣可間歇開停攪拌裝置抽一段時間真空后停止反應(yīng)罐加熱使料溫降至70-80°C。②予聚體合成取脫水后的聚酯、異氰酸酷，兩者質(zhì)量比為0. 64-1放入反應(yīng)釜內(nèi)， 干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)，70-90°C反應(yīng)1-2小時。異氰酸酯選自甲苯ニ異氰酸酯(TDI)、ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯(MDI)、1，5-萘ニ異氰酸酯(NDI)、對苯ニ異氰酸酯(PPDI)、ニ甲基聯(lián)苯ニ異氰酸酯(TODI)，優(yōu)選甲苯ニ異氰酸酷(TDI)。為防止反應(yīng)劇烈、升溫過快，予聚體合成時備有冷卻裝置；聚酯可分批加入，使反應(yīng)過程平穩(wěn)，反應(yīng)溫度易于控制。③予聚體脫氣在預(yù)聚體合成反應(yīng)爸或燒注機(jī)的A料罐中在80-90°C及3-7mmHg 下脫泡30-60min。(2)澆注機(jī)澆注在B料中加入擴(kuò)鏈劑,啟動各組分的加熱系統(tǒng)使A B料均達(dá)到各自的溶融溫度并各自循環(huán)，通過調(diào)節(jié)計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速和排量，使B料質(zhì)量占A、B料質(zhì)量總和的18% -20% ； 啟動澆注按鈕，則AB料在澆注頭的混合腔中通過高速的混合使之混合均勻；模具預(yù)熱后， 涂脫模劑，預(yù)熱至80-110°C;當(dāng)排出的混合料在透明軟管中不含氣泡時即可往模具中澆注。擴(kuò)鏈劑選自3，3’_ニ氯_4，4’_ニ氨基ニ苯基甲烷或ニ鄰氯ニ苯胺甲烷(MOCA)、ニ 甲硫基甲苯ニ胺(DMTDA)、1，4-丁ニ醇、こニ醇、對苯ニ酚ニ羥こ基醚(HQEE)，優(yōu)選3，3’-二氯_4，4’ - ニ氨基ニ苯基甲烷或ニ鄰氯ニ苯胺甲烷(MOCA)。當(dāng)2次澆注相隔時間較長時(超過釜中壽命1/2)，需用清洗劑(ニ氯甲烷或三氯 こ烯)對混合腔進(jìn)行清洗。當(dāng)澆注停止時A B原液即自動轉(zhuǎn)為各自循環(huán)狀態(tài)回到各自料罐中。(3)熟化及后處理①脫模前在模具中進(jìn)行成型硫化，120-1400C，60-120min ；②脫模后繼續(xù)加熱后硫化，溫度稍低于成型硫化，120-140°C，3-10h。(4)低溫處理-30 -50°C冷凍 5-10 小時。本發(fā)明還提供ー種聚酯類聚氨酯弾性體的應(yīng)用，用作硅片切割機(jī)導(dǎo)線輪，應(yīng)用方法如下(I)予聚體的制備，同聚酯類聚氨酯弾性體的制備方法(I)(2)澆注機(jī)澆注，在澆注機(jī)的B料罐中加入擴(kuò)鏈交聯(lián)劑，啟動各組分的加熱系統(tǒng)使 AB料均達(dá)到各自的熔融溫度并各自循環(huán)，通過調(diào)節(jié)計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速和排量，使B料質(zhì)量占A、B 料質(zhì)量總和的18% -20% ;啟動澆注按鈕，則AB料在澆注頭的混合腔中通過高速的混合使之混合均勻；模具預(yù)熱后，涂脫模劑，除輥芯除銹、脫脂、涂粘合劑后裝配在模具中，預(yù)熱至 SO-IlO0C ;當(dāng)排出的混合料在透明軟管中不含氣泡時即可往模具中澆注。(3)熟化及后處理同聚酯類聚氨酯弾性體的制備方法(3)(4)低溫處理，同聚酯類聚氨酯弾性體的制備方法(4)本發(fā)明提高了擴(kuò)鏈劑含量、后硫化溫度相應(yīng)升高、對后硫化后的材料増加了低溫處理工藝。普通エ藝常常使用加熱エ藝以加速材料應(yīng)變，而很難想到通過低溫冷凍來改變材料性能。普通的聚氨酯弾性體邵氏硬度為93-95HA，用作硅片切割機(jī)導(dǎo)線輪時的使用壽命一般在100小時以內(nèi)，而本發(fā)明聚氨酯弾性體邵氏硬度能到達(dá)98-100HA，耐磨性得到顯著提高，用作硅片切割機(jī)導(dǎo)線輪時的使用壽命可以達(dá)到400小吋。由于硬度變高，在車削V型槽時產(chǎn)生的讓刀現(xiàn)象基本不存在，從而保證了 V型槽的形狀更接近理論V型，切片機(jī)工作時線網(wǎng)在V型槽中更穩(wěn)定更耐磨，從而提高切片成品率導(dǎo)輪的使用壽命。


圖I聚氨酯弾性體導(dǎo)線輪制備エ藝過程簡圖
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I本發(fā)明方法制備聚氨酯弾性體導(dǎo)線輪(I)予聚體的制備①聚酯多元醇脫水用分子量1500-2000，羥值53_59mgK0H/g，熔點(diǎn)40_50°C的聚酯加熱熔化后在帶攪拌的容器中脫水，脫水溫度控制在140°C，3mmHg真空脫水60min，使其含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0. 05%。為使罐內(nèi)液體充分脫氣可間歇開停攪拌裝置抽一段時間真空后停止反應(yīng)罐加熱使料溫降至70°C。②予聚體合成取脫水后的聚酯、MDI，兩者質(zhì)量比為I，放入反應(yīng)釜內(nèi)，干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)，70°C反應(yīng)I小吋。為防止反應(yīng)劇烈、升溫過快，予聚體合成時備有冷卻裝置；聚酯分批加入，使反應(yīng)過程平穩(wěn)，反應(yīng)溫度易于控制。③予聚體脫氣在預(yù)聚體合成反應(yīng)爸中在80°C及3mmHg下脫泡30min。(2)澆注機(jī)澆注在B料罐中加入DMTDA，啟動各組分的加熱系統(tǒng)使A B料均達(dá)到各自的熔融溫度并各自循環(huán)，通過調(diào)節(jié)計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速和排量，使B料質(zhì)量占A、B料質(zhì)量總和的18% ;啟動澆注按鈕，則AB料在澆注頭的混合腔中通過高速的混合使之混合均勻；模具預(yù)熱后，涂脫模劑， 預(yù)熱至80°C ;當(dāng)排出的混合料在透明軟管中不含氣泡時即可往模具中澆注。(3)熟化及后處理①脫模前在模具中進(jìn)行成型硫化，120°C,120min ；②脫模后繼續(xù)加熱后硫化，溫度稍低于成型硫化，140°C，3h。(4)低溫處理-50°C冷凍 5 小時。該聚氨酯弾性體邵氏硬度為98HA，用作硅片切割機(jī)導(dǎo)線輪時的使用壽命為410小時。實(shí)施例2本發(fā)明方法制備聚氨酯弾性體導(dǎo)線輪
(I)予聚體的制備①聚酯多元醇脫水用分子量1500-2000，羥值53_59mgK0H/g，熔點(diǎn)40_50°C的聚酯加熱熔化后在帶攪拌的容器中脫水，脫水溫度控制在100，7mmHg真空脫水30min，使其含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0. 05%。為使罐內(nèi)液體充分脫氣可間歇開停攪拌裝置抽一段時間真空后停止反應(yīng)罐加熱使料溫降至80°C。②予聚體合成取脫水后的聚酷、TDI，兩者質(zhì)量比為0. 64，放入反應(yīng)釜內(nèi)，干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)，90°C反應(yīng)2小吋。為防止反應(yīng)劇烈、升溫過快，予聚體合成時備有冷卻裝置；聚酯分批加入，使反應(yīng)過程平穩(wěn)，反應(yīng)溫度易于控制。③予聚體脫氣在燒注機(jī)的A料罐中在90°C及7mmHg下脫泡60min。(2)澆注機(jī)澆注在B料罐中加入M0CA，啟動各組分的加熱系統(tǒng)使A B料均達(dá)到各自的熔融溫度并各自循環(huán)，通過調(diào)節(jié)計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速和排量，使B料質(zhì)量占A、B料質(zhì)量總和的20% ;啟動澆注按鈕，則AB料在澆注頭的混合腔中通過高速的混合使之混合均勻；模具預(yù)熱后，涂脫模劑， 預(yù)熱至110°C ;當(dāng)排出的混合料在透明軟管中不含氣泡時即可往模具中澆注。(3)熟化及后處理①脫模前在模具中進(jìn)行成型硫化，1400C，60min ；②脫模后繼續(xù)加熱后硫化，溫度稍低于成型硫化，120°C，10h。(4)低溫處理-30°C冷凍 10 小時。該聚氨酯弾性體邵氏硬度為100HA，用作硅片切割機(jī)導(dǎo)線輪時的使用壽命為450 小吋。對比例I改變A、B料比例后制備的聚氨酯弾性體導(dǎo)線輪其他條件與實(shí)施例I相同，不同之處在于，B料質(zhì)量占A、B料質(zhì)量總和的15%，后硫化溫度為110°C。所得聚氨酯弾性體邵氏硬度為95HA，用作硅片切割機(jī)導(dǎo)線輪時的使用壽命為150小時。對比例2不進(jìn)行低溫處理工藝制備的聚氨酯弾性體導(dǎo)線輪其他條件與實(shí)施例2相同，不同之處在于無(4)低溫處理步驟。所得聚氨酯弾性體邵氏硬度為98HA，用作硅片切割機(jī)導(dǎo)線輪時的使用壽命為200小吋。以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多祥的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.ー種聚酯類聚氨酯弾性體，其特征是制備過程中擴(kuò)鏈劑總質(zhì)量占予聚體與擴(kuò)鏈劑總質(zhì)量的18-20%，邵氏硬度為98-100HA。
2.權(quán)利要求I所述的聚酯類聚氨酯弾性體的制備方法，包括如下步驟(1)予聚體的制備①聚酯多元醇脫水用分子量1500-2000，羥值53-59mgK0H/g，熔點(diǎn)40_50°C的聚酯加熱熔化后在帶攪拌的容器中脫水，脫水溫度控制在100-140°C，3-7mmHg真空脫水 30-60min，使其含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0. 05% ;②予聚體合成取脫水后的聚酯、異氰酸酷，兩者質(zhì)量比為0.64-1，放入反應(yīng)釜內(nèi)，干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)，70-90°C反應(yīng)1-2小時；③予聚體脫氣在預(yù)聚體合成反應(yīng)爸或燒注機(jī)的A料罐中在80-90°C及3-7mmHg下脫泡 30_60min ；(2)澆注機(jī)澆注在B料Sil中加入擴(kuò)鏈劑，啟動各組分的加熱系統(tǒng)使A B料均達(dá)到各自的溶融溫度并各自循環(huán)，通過調(diào)節(jié)計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速和排量，使B料質(zhì)量占A、B料質(zhì)量總和的18% -20% ;啟動澆注按鈕，則AB料在澆注頭的混合腔中通過高速的混合使之混合均勻；模具預(yù)熱后，涂脫模劑，預(yù)熱至80-110°C ;當(dāng)排出的混合料在透明軟管中不含氣泡時即可往模具中澆注；(3)熟化及后處理①脫模前在模具中進(jìn)行成型硫化，120-140°C,60-120min；②脫模后繼續(xù)加熱后硫化，溫度稍低于成型硫化，120-140°C,3-10h ；(4)低溫處理-30 -50°C冷凍5-10小時。
3.權(quán)利要求2所述的聚酯類聚氨酯弾性體的制備方法，其特征是①聚酯多元醇脫水步驟中中為使罐內(nèi)液體充分脫氣可間歇開停攪拌裝置抽一段時間真空后停止反應(yīng)罐加熱使料溫降至70-80°C。
4.權(quán)利要求2所述的聚酯類聚氨酯弾性體的制備方法，其特征是異氰酸酯選自甲苯 ニ異氰酸酷、ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷、1，5_萘ニ異氰酸酯、對苯ニ異氰酸酷、ニ甲基聯(lián)苯ニ 異氰酸酷，優(yōu)選甲苯ニ異氰酸酷。
5.權(quán)利要求2所述的聚酯類聚氨酯弾性體的制備方法，其特征是予聚體合成時備有冷卻裝置，聚酯分批加入。
6.權(quán)利要求2所述的聚酯類聚氨酯弾性體的制備方法，其特征是擴(kuò)鏈劑選自3， 3’-ニ氯_4，4’_ ニ氨基ニ苯基甲烷或ニ鄰氯ニ苯胺甲烷、ニ甲硫基甲苯ニ胺、1，4_ 丁ニ醇、 こニ醇、對苯ニ酚ニ羥こ基醚，優(yōu)選3，3’ - ニ氯-4，4’ - ニ氨基ニ苯基甲烷或ニ鄰氯ニ苯胺甲烷。
7.ー種聚酯類聚氨酯弾性體的應(yīng)用，用作硅片切割機(jī)導(dǎo)線輪，應(yīng)用方法如下(I)予聚體的制備①聚酯多元醇脫水用分子量1500-2000，羥值53-59mgK0H/g，熔點(diǎn)40-50V的聚酯加熱熔化后在帶攪拌的容器中脫水，脫水溫度控制在100-140°C，3-7mmHg真空脫水 30-60min，使其含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0. 05% ;②予聚體合成取脫水后的聚酯、異氰酸酷，兩者質(zhì)量比為0.64-1放入反應(yīng)釜內(nèi)，干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)，70-90°C反應(yīng)1-2小時；③予聚體脫氣可在預(yù)聚體合成反應(yīng)爸或燒注機(jī)的A料罐中在80-90°C及3-7mmHg下脫泡 30-60min ；(2)澆注機(jī)澆注在澆注機(jī)的B料罐中加入擴(kuò)鏈交聯(lián)劑，啟動各組分的加熱系統(tǒng)使A B料均達(dá)到各自的熔融溫度并各自循環(huán)，通過調(diào)節(jié)計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速和排量，使B料質(zhì)量占A、B料質(zhì)量總和的 18% -20%;啟動澆注按鈕，則AB料在澆注頭的混合腔中通過高速的混合使之混合均勻；模具預(yù)熱后，涂脫模劑，除輥芯除銹、脫脂、涂粘合劑后裝配在模具中，預(yù)熱至80-110°C ;當(dāng)排出的混合料在透明軟管中不含氣泡時即可往模具中澆注；(3)熟化及后處理①脫模前在模具中進(jìn)行成型硫化，120-140°C,60-120min；②脫模后繼續(xù)加熱后硫化，溫度稍低于成型硫化，120-140°C,3-10h ；(4)低溫處理-30—50°C冷凍 5-10 小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚酯類聚氨酯彈性體及其制備方法和應(yīng)用。該聚酯類聚氨酯彈性體中擴(kuò)鏈劑總質(zhì)量占予聚體與擴(kuò)鏈劑總質(zhì)量的18-20％，邵氏硬度為98-100HA。聚酯類聚氨酯彈性體的制備方法，包括如下步驟(1)予聚體的制備、(2)澆注機(jī)澆注、(3)熟化及后處理、(4)低溫處理。與普通聚氨酯彈性體相比，本發(fā)明的聚酯類聚氨酯彈性體耐磨性明顯改善，使用壽命大大延長。
文檔編號C08G18/10GK102604031SQ20121006433
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者王來娣, 馬國平, 馬雪薇 申請人:金壇市開瑞源光電科技有限公司