CN103421593B - 一种水性切削液和水性切削浆 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种水性切削液，其包括按照如下重量百分数配比的原料：炔二醇与其亚烷基氧化物加成物的混合物0.0098～16wt％、烷氧基聚醚19～62wt％、氟碳和氟硅表面活性剂的混合物0.0092～8wt％、余量为水。根据上述水性切削液，然后结合磨料形成一种水性切削浆。该水性切削浆具有磨料的分散稳定性、粘度稳定性和更高的加工精度的优点。

Description

一种水性切削液和水性切削浆

技术领域

本发明涉及切削液技术领域，尤其涉及一种水性切削液和水性切削浆。

背景技术

切削液包括包含矿物油和添加剂的油基切削液，包含聚乙二醇或聚丙二醇作为主要成分的二醇基切削液，和表面活性剂水溶液形式的水性切削液。然而，这些切削液都有缺点。油基切削液在切削点冷却效果差。如果工件或工具被油基切削液污染，有机溶剂清洁液就是必需的，这从环境角度来说是不希望的。二醇基切削液和水性切削液在切削操作过程中的粘度稳定性和磨料的分散稳定性方面差。

CN101906346A公开了一种水性切削液和浆，水性切削液包含0.01-20wt%的炔二醇或其亚烷基氧化物加成物，然后结合磨料形成一种水性切削浆，该水性切削浆具有磨料的分散稳定性、粘度稳定性和更高的加工精度的优点。

CN101712907A公开了一种水溶性硅料切削液的组成和应用组合。该切削液含有：烷氧基聚醚50.0-95.0%，溶剂5.0-20.0%，表面活性剂0.1-2.0%，少量水0.1-5.0%和其它功能助剂0.1-1.0%。该切削液具有无污染、金属杂质含量低的特点本发明还涉及基于上述成分的切削液的应用组合，应用时根据切削材料的性质选择合适的磨料与之组合，所选择磨料的颗粒大小应控制在0.5-50微米间，磨料与切削液的配合比例控制在30:100～80:100。

硅片在太阳能电池或类似领域中变得越来越薄，这就需要水性切削液能够适应在直径和厚度上的这种变化。但现有技术的水性切削液加工精度仍然不能满足需要，这就迫切需要一种具有比现有技术更高的加工精度的水性切削液。

发明内容

本发明提供了一种水性切削液和水性切削浆，磨料的分散稳定性好，粘度稳定性好，加工精度高。

本发明提出一种水性切削液，其包括按照如下重量百分数配比的原料：炔二醇与其亚烷基氧化物加成物的混合物0.0098～16wt％、烷氧基聚醚19～62wt％、氟碳和氟硅表面活性剂的混合物0.0092～8wt％、余量为水。

在优选实施例中，其包括按照如下重量百分数配比的原料：炔二醇与其亚烷基氧化物加成物的混合物0.1～10wt％、烷氧基聚醚30～50wt％、氟碳和氟硅表面活性剂的混合物0.1～2wt％、余量为水。

在进一步实施例中，其还包括按照如下重量百分数配比的原料：亲水性多元醇和/或其衍生物20～60wt％。

在进一步实施例中，其还包括按照如下重量百分数配比的原料：聚合物分散剂0.01～20wt％。

在优选的实施方案中，切削液可以还包含1～20wt％的水、40～78wt％的亲水性多元醇和/或其衍生物在内，和更优选0.01～20wt％的聚合物分散剂。所述亲水性多元醇或其衍生物优选在20℃具有至少5wt％的水中溶解度，和最高达到0.01mmHg的蒸汽压。聚合物分散剂包括苯乙烯-马来酸酐共聚物的盐的聚合物。

本发明还提出了一种水性切削浆，其包括100重量份的水性切削液和50～200重量份的磨料。

与现有技术相比，本发明提出的水性切削液和水性切削浆中，包含0.0098～16wt％的炔二醇与其亚烷基氧化物加成物的混合物，19～62wt％的烷氧基聚醚，0.0092～8wt％的氟碳和氟硅表面活性剂的混合物，该水性切削液具有磨料的分散稳定性，水性切削浆的粘度稳定性，和比现有技术更高的加工精度的优点。

具体实施方式

本发明提出的一种水性切削液，按照重量百分数配比包括如下原料：

0.0098～16wt％的炔二醇和/或其亚烷基氧化物加成物、19～62wt％的烷氧基聚醚，0.0092～8wt％的氟碳和氟硅表面活性剂的混合物，20～60wt％的亲水性多元醇和/或其衍生物，0.01～20wt％的聚合物分散剂，余量为水。

炔二醇或其亚烷基氧化物加成物基于水性切削液的含量是0.0098～16wt％wt％，优选0.1～15wt％，更优选0.1-10wt％。低于0.0098wt％导致加工精度的降低，同样高于16wt％会导致不溶物生成。

所述烷氧基聚醚可以由环氧乙烷、环氧丙烷和四氢呋喃聚合获得，其中，所述聚合采用引发剂可以是伯醇如甲醇、乙醇、丙醇以及乙二醇和丙二醇等，可以是仲醇如异丙醇、异丁醇和异戊醇等，可以是叔醇如三甲基丁醇等;可以是一元醇、二元醇、三元醇和四元醇等；可以使用酸性催化剂、碱性催化剂或是复合催化剂等。

所述烷氧基聚醚优选含有2～100个碳原子。所述烷氧基聚醚基于水性切削液的含量是20～60wt％，优选30～50wt％，特别优选35～45wt％。

所述氟碳表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种，指碳氢表面活性剂的碳氢链中的氢原子全部或部分被氟原子取代，即氟碳链代替了碳氢链，因此表面活性剂中的非极性基不仅有疏水性质而且独具疏油的性能。所以氟碳表面活性剂就是以氟碳链取代碳氢链作为分子中非极性基团的表面活性剂。

本发明中实施例中，表面活性剂采用氟碳和氟硅表面活性剂的混合物，所述氟碳和氟硅表面活性剂的混合物基于水性切削液的含量是0.0092～8wt％，优选为0.1～2wt％，特别优选为0.1～1wt％。

亲水性多元醇和其衍生物的例子包括乙二醇，二甘醇，三甘醇，二丙二醇，三丙二醇和聚乙二醇。所述聚乙二醇优选平均分子量200～1000。例如，使用聚乙二醇200和400。优选的是，亲水性多元醇或其衍生物在20℃具有至少5重量wt％的水中溶解度，和最高达到0.01mmHg的蒸汽压。如果在20℃的水中溶解度低于5重量wt％，会出现必须使用有机溶剂清洁晶片的问题。蒸汽压高于0.01mmHg会增加切削操作过程中起火的风险。

亲水性多元醇和/或其衍生物低于20wt％会导致磨料分散性降低，同样多于60wt％会导致加工精度降低。

水性切削液进一步包含0.01～20wt％，更优选0.1～10wt％的聚合物分散剂。聚合物分散剂优选包括苯乙烯-马来酸酐共聚物的盐的聚合物。具体例子包括苯乙烯-马来酸酐共聚物烷基酯的铵盐、钾盐和钠盐，优选苯乙烯-马来酸酐共聚物烷基酯的铵盐。聚合物分散剂的含量低于0.01wt％会导致加工精度的降低，同样多于20wt％会导致切削液的粘度升高。

在上述实施例中，水的含量为1wt％～20wt％，水含量低于1wt％会导致诸如加工精度变低的问题，同样水的添加量多于20wt％会导致水性切削液产生诸如粘度稳定性降低的问题。

本发明实施例还提出了一种水性切削浆，包含100重量份的水性切削液和50～200重量份的磨料。其中，适合的磨料包括碳化硅，氧化铝和金刚石。碳化硅和金刚石更适合。

本实施例中，上述水性切削浆使用时具有突出的优点，用于线锯将坚硬且碎性材料的诸如硅，石英，水晶和化合物半导体的锭材切削成可用于微电子和光电装置制造的形态。在现有技术中，这种水性切削浆可以与现有技术相同的方式使用。

与现有技术相比，本发明提出的水性切削液和水性切削浆中，包含0.0098～16wt％的炔二醇与其亚烷基氧化物加成物的混合物，19～62wt％的烷氧基聚醚，0.0092～8wt％的氟碳和氟硅表面活性剂的混合物，该水性切削液具有磨料的分散稳定性，水性切削浆的粘度稳定性，和比现有技术更高的加工精度的优点。

申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水性切削液，其特征在于，其包括按照如下重量百分数配比的原料：炔二醇与其亚烷基氧化物加成物的混合物0.0098～16wt％、烷氧基聚醚19～50wt％、氟碳和氟硅表面活性剂的混合物0.0092～8wt％、余量为水。

2.如权利要求1所述的水性切削液，其特征在于，其包括按照如下重量百分数配比的原料：炔二醇与其亚烷基氧化物加成物的混合物0.1～10wt％、烷氧基聚醚30～50wt％、氟碳和氟硅表面活性剂的混合物0.1～2wt％、余量为水。

3.如权利要求1或2所述的水性切削液，其特征在于，其还包括按照如下重量百分数配比的原料：亲水性多元醇和/或其衍生物20～60wt％；

亲水性多元醇和/或其衍生物为乙二醇，二甘醇，三甘醇，二丙二醇，三丙二醇和聚乙二醇中任意一种或多种组合。

4.如权利要求1-2任一项所述的水性切削液，其特征在于，其还包括按照如下重量百分数配比的原料：聚合物分散剂0.01～20wt％。

5.如权利要求3所述的水性切削液，其特征在于，其还包括按照如下重量百分数配比的原料：聚合物分散剂0.01～20wt％。

6.如权利要求4所述的水性切削液，其特征在于，聚合物分散剂为乙烯-马来酸酐共聚物烷基酯的铵盐、钾盐和钠盐。

7.如权利要求5所述的水性切削液，其特征在于，聚合物分散剂为乙烯-马来酸酐共聚物烷基酯的铵盐、钾盐和钠盐。

8.一种水性切削浆，其特征在于，其包含100重量份的权利要求1-4任一项所述的水性切削液和50～200重量份的磨料。