專利名稱：一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法
背景技術(shù)：
中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)近五年發(fā)展迅猛，太陽能硅片切割設(shè)備投入近三年成幾倍及幾十倍的投入運(yùn)行，其中切割砂漿的需求量已經(jīng)達(dá)到約800—1000噸/天。在太陽能硅片線切割過程中，整個(gè)機(jī)理是利用碳化硅顆粒的堅(jiān)硬特性和鋒利菱角將硅棒逐步截?cái)?，因此切割砂漿的主要特性具有良好的流動(dòng)性，碳化硅顆粒能夠在切割砂漿體系中均勻穩(wěn)定的分散，均勻地包覆在高速運(yùn)動(dòng)中的鋼線表面，均勻平穩(wěn)的使碳化硅微粒作用于硅棒表面，同時(shí)及時(shí)帶走切割熱和破碎顆粒，保證硅片的表面質(zhì)量。隨著整個(gè)太陽能行業(yè)的發(fā)展，在太陽能硅片線切割中大量使用碳化硅砂料，而再生回收技術(shù)大量引入同時(shí)，在每一次回收過程約有20% —25%的切割后的碳化硅/硅微粉，將不能再回收使用而作為廢棄物處理。不利于環(huán)境控制和造成企業(yè)成本的增加，為了適應(yīng)未來市場需求及價(jià)格的競爭發(fā)展需要，整個(gè)行業(yè)都在為如何利再生砂的使用和降低切割成本而不停地尋找新的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是稱取一定量的多種丙烯酸酯類單體、硅片線切割后碳化硅微粉、硅片線切割形成的硅微粉、改性納米氨基環(huán)氧樹脂粉、氧化鋁微粉、氮化鋁微粉、分散劑、表面活性劑、消泡劑，通過一定的共聚接枝合成方法和濃縮工藝過程，配制成耐磨共聚樹脂再和不同粒徑的陶瓷微粉進(jìn)行復(fù)配及反應(yīng)燒結(jié)加壓法制造高密度無氣孔的防靜電耐磨陶瓷— .防靜電耐磨共聚樹脂的組成比選用由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺單體中的之少一種和多種組成的任意比例搭配成復(fù)合單體，各組成部分的成份比為復(fù)合單體100份引發(fā)劑0.35 0.65份乙醇120 450份碳化硅微粉5 200份硅微粉(粒徑0. IOum 0. 5um)0 30份
二.合成工藝路線a.稱取乙醇總量3/4用于溶解N-羥甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺復(fù)合單體，邊攪拌邊加入至乙醇中，使其充份溶解；b.稱取其余單體，其中溶入引發(fā)劑總量的4/5 ；c.將上述兩種溶液混合均勻，稱取此混合溶液總量的一半加入到共聚合成裝置中，加熱開動(dòng)攪拌器，冷凝回流系統(tǒng)，待混合溶液溫度達(dá)到75°C 80°C出現(xiàn)回流時(shí)，開始計(jì)時(shí)，在維持回流溫度的條件下用3 5小時(shí)和在充分?jǐn)嚢钘l件下用特殊裝置加入占單體總量一半的碳化硅微粉/硅微粉；d.在上述C.條件下經(jīng)過3 5小時(shí)后，將混合溶液的另一半經(jīng)特制裝置將其余的一半碳化硅微粉/硅微粉在1 2小時(shí)內(nèi)并保持回流條件下完成添加過程；e.繼續(xù)保持回流溫度條件下，再經(jīng)3 5時(shí)后將剩余的1/4乙醇和剩余1/5引發(fā)劑混合液追加到合成裝置中，控制時(shí)間在20 45分鐘內(nèi)加完；f.繼續(xù)反應(yīng)1. 5 2. 5小時(shí)后，停止加熱攪拌冷卻至30°C 40°C時(shí)出料；g.真空濃縮成固含量在60% 98%的含碳化硅微粉共聚樹脂或粉碎成供粉未成型工藝用料；三.防靜電耐磨陶瓷組成配比含碳化硅微粉共聚樹脂5 30份改性納米氨基環(huán)氧樹脂粉1 10份氧化鋁微粉(粒徑3 6um)2 25份氮化鋁微粉(粒徑3 6um)0 15份顏料適量(約占全部固體總量的0% 10% )表面活性劑適量(約占全部固體總量的0. 01% 0. 5% )消泡劑適量(約占全部固體總量的0. 01% 0. 5% )分散劑適量(約占全部固體總量的0. 01% 0. 5% )上述混合體在充分均勻混合后脫水、低溫烘干成合復(fù)微粒，在300°C 800°C范圍內(nèi)用5 50MPa的壓力下對合復(fù)微粒工件進(jìn)行高溫?zé)釅夯蜃⑺艹尚秃?，制作成微粉之間接觸緊密的材料和無孔的防靜電耐磨成型工件。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是用多種丙烯酸酯類單體、粒徑D50(0. 2um6um)范圍內(nèi)的硅片線切割后碳化硅微粉、粒徑在0. IOum 0. 20um范圍內(nèi)的硅片線切割形成的硅微粉與多種單體合成共聚成耐磨共聚樹脂。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是在合成工藝路線中所述碳化硅微粉/硅微粉的加入方法c.稱取混合溶液總量的一半加入到共聚合成裝置中，加熱開動(dòng)攪拌器，冷凝回流系統(tǒng)，待混合溶液溫度達(dá)到75°C 80°C出現(xiàn)回流時(shí)，開始計(jì)時(shí)，在維持回流溫度的條件下用3. 5小時(shí)和在充分?jǐn)嚢钘l件下用特殊裝置加入單體總量一半的碳化硅/硅微粉。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是合成工藝路線中所述碳化硅/硅微粒加入方法 d.在上述c條件下經(jīng)過3. 5小時(shí)后，將混合溶液的另一半經(jīng)特制裝置將其余的一半碳化硅/硅微粒在2小時(shí)內(nèi)并保持回流條件下完成添加過程。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是在整個(gè)合成工藝路線中，在單體共聚時(shí)將共聚樹脂接枝到碳化硅微粉表面形成單體共聚高分子與碳化硅/硅微粉組成一個(gè)共聚體，并使用真空濃縮成固含量在60% 98%的含碳化硅微粉共聚樹脂。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是防靜電耐磨陶瓷組成由改性納米氨基環(huán)氧樹脂粉、氧化鋁微粉(粒徑3 6um)、氮化鋁微粉(粒徑3 6um)作為液相加入劑來調(diào)節(jié)陶瓷的組織結(jié)構(gòu)和性能。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是在300°C 800°C范圍內(nèi)用5 50MPa的壓力下對合復(fù)微粒進(jìn)行高溫?zé)釅夯蜃⑺艹尚秃?，可制作成微粉之間接觸緊密的材料和無孔的防靜電耐磨成型工件。本發(fā)明具有積極的效果(1)本發(fā)明取代常規(guī)用標(biāo)準(zhǔn)碳化硅微粒來做填充料的混配方式，制作無氣孔和接觸緊密的碳化硅制品材料，使用本發(fā)明可充分利用再生資源和特殊微粒粒徑與表面結(jié)構(gòu)來改性涂料結(jié)構(gòu)，從而降低產(chǎn)品成本和減少廢棄碳化硅微粉引發(fā)的環(huán)境污染，是一種綠色環(huán)保產(chǎn)品；( 本發(fā)明采用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉，用粒徑D500. 2um 6um的碳化硅微粉或粒徑在0. IOum 0. 5um的硅微粉與多種單體合成共聚制成耐磨共聚樹脂，基本上可將所有廢棄的碳化硅微分都加以利用，適用范圍廣；C3)本發(fā)明所用的合成共聚方法是在整個(gè)合成工藝路線中將碳化硅微粉在單體共聚時(shí)將共聚樹脂接枝到碳化硅微粉表面形成單體共聚高分子與碳化硅微粉組成一個(gè)共聚體，其結(jié)構(gòu)將有利于與其它類型陶瓷材料進(jìn)行任意復(fù)配；(4)本發(fā)明所制作的復(fù)合防靜電耐磨陶瓷使用由改性納米氨基環(huán)氧樹脂粉、氧化鋁微粉(粒徑3 6um)、氮化鋁微粉(粒徑3 6um)、聚四氟乙烯微粉中之少一種或任意比例組成作為液相加入劑來調(diào)節(jié)陶瓷的組織結(jié)構(gòu)和性能，可控性強(qiáng)；( 本發(fā)明所用的高溫?zé)釅撼尚凸に囋诒瘸Ｒ?guī)溫度低的熱壓溫度條下，制作的成型件有高的接觸緊密和無氣孔特點(diǎn)防靜電耐磨特性材料，具有較高的實(shí)用性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一含碳化硅/硅微粉共聚樹脂 一 .含碳化硅/硅微粉的共聚樹脂組成比甲基丙烯酸甲酯47. 5份丙烯酸丁酯41. 5份甲基丙烯酸乙酯2. 5份丙烯酸2. 0份N-羥甲基丙烯酰胺4. 7份丙烯酰胺1. 8份單體總量100份
引發(fā)劑乙醇碳化硅微粒(粒徑D501um ;3um)硅微粉(粒徑0. IOum 0. 2um)
4. 5份 300份
180份 6份二 .共聚合成工藝a.稱取乙醇總量3/4用于溶解N-羥甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺復(fù)合單體，邊攪拌邊加入至乙醇中，使其充份溶解；b.稱取其余單體，其中溶入引發(fā)劑總量的4/5 ；c.將上述兩種溶液混合均勻，稱取此混合溶液總量的一半加入到共聚合成裝置中，加熱開動(dòng)攪拌器，冷凝回流系統(tǒng)，待混合溶液溫度達(dá)到75°C 80°C出現(xiàn)回流時(shí)，開始計(jì)時(shí)，在維持回流溫度的條件下用3. 5小時(shí)和在充分?jǐn)嚢钘l件下用特殊裝置加入占單體總量一半的碳化硅微粒；d.在上述c.條件下經(jīng)過3. 5小時(shí)后，將混合溶液的另一半經(jīng)特制裝置將其余的一半碳化硅微粒在1.0小時(shí)內(nèi)并保持回流條件下完成添加過程；e.繼續(xù)保持回流溫度條件下，再經(jīng)3. 0小時(shí)后將剩余的1/4醇和剩余1/5引發(fā)劑混合液追加到合成裝置中，控制時(shí)間在30分鐘內(nèi)加完；f.繼續(xù)反應(yīng)2. 0小時(shí)后，停止加熱攪拌冷卻至35°C時(shí)出料；g.真空濃縮成固含量在78%的含碳化硅/硅微粉共聚樹脂；三.防靜電耐磨陶瓷組成；含碳化硅/硅微粉共聚樹脂 60份改性納米氨基環(huán)氧樹脂粉 5份氧化鋁微粉(粒徑3 6um)35份氮化鋁微粉(粒徑3 6um)2份稱取上述固體總量(％ )表面活性劑0.05%消泡劑0.02%分散劑0.03%上述混合體在充分均勻混合后脫水、低溫烘干成合復(fù)微粒。在300°C +/_5°C范圍內(nèi)用SMPa的壓力下對合復(fù)微粒工件進(jìn)行高溫?zé)釅撼尚秃?，制作成微粉之間接觸緊密的材料和無孔的耐磨成型工件，殘存氣孔率不超過2% ；實(shí)施例二防靜電耐磨陶瓷組成；含碳化硅/硅微粉共聚樹脂 55份改性納米氨基環(huán)氧樹脂粉3份氧化鋁微粉(粒徑3 6um)40份氮化鋁微粉(粒徑3 6um)2份稱取上述固體總量(％ )表面活性劑0.05%消泡劑0.02%
分散劑0.03%上述混合體在充分均勻混合后脫水、低溫烘干成合復(fù)微粒。在650°C +/_10°C范圍內(nèi)用20MPa的壓力下對合復(fù)微粒工件進(jìn)行高溫?zé)釅撼尚秃?，制作成微粉之間接觸緊密的材料和無孔的耐磨成型工件，殘存氣孔率不超過1 %，其余同實(shí)施例一。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是稱取一定量的多種丙烯酸酯類單體、硅片線切割后碳化硅微粉、硅片線切割形成的硅微粉、改性納米氨基環(huán)氧樹脂粉、氧化鋁微粉、氮化鋁微粉、分散劑、表面活性劑、消泡劑，通過一定的共聚接枝合成方法和濃縮工藝過程，配制成耐磨共聚樹脂再和不同粒徑的陶瓷微粉進(jìn)行復(fù)配及反應(yīng)燒結(jié)加壓法制造高密度無氣孔的防靜電耐磨陶瓷一.防靜電耐磨共聚樹脂的組成比選用由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸丁酯、 丙烯酸、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺單體中的之少一種和多種組成的任意比例搭配成復(fù)合單體，各組成部分的成份比為復(fù)合單體100份引發(fā)劑0. ；35 0. 65份乙醇120 450份碳化硅微粉5 200份硅微粉(粒徑0. IOum 0. 5um)0 30份二.合成工藝路線a.稱取乙醇總量3/4用于溶解N-羥甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺復(fù)合單體，邊攪拌邊加入至乙醇中，使其充份溶解；b.稱取其余單體，其中溶入引發(fā)劑總量的4/5;c.將上述兩種溶液混合均勻，稱取此混合溶液總量的一半加入到共聚合成裝置中，加熱開動(dòng)攪拌器，冷凝回流系統(tǒng)，待混合溶液溫度達(dá)到75V 80°C出現(xiàn)回流時(shí)，開始計(jì)時(shí)，在維持回流溫度的條件下用3 5小時(shí)和在充分?jǐn)嚢钘l件下用特殊裝置加入占單體總量一半的碳化硅微粉/硅微粉；d.在上述c.條件下經(jīng)過3 5小時(shí)后，將混合溶液的另一半經(jīng)特制裝置將其余的一半碳化硅微粉/硅微粉在1 2小時(shí)內(nèi)并保持回流條件下完成添加過程；e.繼續(xù)保持回流溫度條件下，再經(jīng)3 5時(shí)后將剩余的1/4乙醇和剩余1/5引發(fā)劑混合液追加到合成裝置中，控制時(shí)間在20 45分鐘內(nèi)加完；f.繼續(xù)反應(yīng)1.5 2. 5小時(shí)后，停止加熱攪拌冷卻至30°C 40°C時(shí)出料；g.真空濃縮成固含量在60% 98%的含碳化硅微粉共聚樹脂或粉碎成供粉未成型工藝用料；三.防靜電耐磨陶瓷組成配比 含碳化硅微粉共聚樹脂改性納米氨基環(huán)氧樹脂粉氧化鋁微粉(粒徑3 6um) 氮化鋁微粉(粒徑3 6um) 顏料表面活性劑消泡劑分散劑5 30份 1 10份 2 25份 0 15份適量(約占全部固體總量的0% 10% ) 適量(約占全部固體總量的0.01% 0.5% ) 適量(約占全部固體總量的0.01% 0.5% ) 適量(約占全部固體總量的0.01% 0.5% )上述混合體在充分均勻混合后脫水、低溫烘干成合復(fù)微粒，在300°C 800°C范圍內(nèi)用5 50MPa的壓力下對合復(fù)微粒工件進(jìn)行高溫?zé)釅夯蜃⑺艹尚秃?，制作成微粉之間接觸緊密的材料和無孔的防靜電耐磨成型工件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是用多種丙烯酸酯類單體、粒徑D50(0. 2um 6um) 范圍內(nèi)的硅片線切割后碳化硅微粉、粒徑在0. IOum 0. 20um范圍內(nèi)的硅片線切割形成的硅微粉與多種單體合成共聚成耐磨共聚樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是在合成工藝路線中所述碳化硅微粉/硅微粉的加入方法c.稱取混合溶液總量的一半加入到共聚合成裝置中，加熱開動(dòng)攪拌器，冷凝回流系統(tǒng)，待混合溶液溫度達(dá)到75°C 80°C出現(xiàn)回流時(shí)，開始計(jì)時(shí)，在維持回流溫度的條件下用3. 5小時(shí)和在充分?jǐn)嚢钘l件下用特殊裝置加入單體總量一半的碳化硅/硅微粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是合成工藝路線中所述碳化硅/硅微粒加入方法d.在上述c條件下經(jīng)過3. 5小時(shí)后，將混合溶液的另一半經(jīng)特制裝置將其余的一半碳化硅/硅微粒在2小時(shí)內(nèi)并保持回流條件下完成添加過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是在整個(gè)合成工藝路線中，在單體共聚時(shí)將共聚樹脂接枝到碳化硅微粉表面形成單體共聚高分子與碳化硅/硅微粉組成一個(gè)共聚體，并使用真空濃縮成固含量在60% 98%的含碳化硅微粉共聚樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是防靜電耐磨陶瓷組成由改性納米氨基環(huán)氧樹脂粉、氧化鋁微粉(粒徑3 6um)、氮化鋁微粉(粒徑3 6um)作為液相加入劑來調(diào)節(jié)陶瓷的組織結(jié)構(gòu)和性能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，其特征是在300°C 800°C范圍內(nèi)用5 50MPa的壓力下對合復(fù)微粒進(jìn)行高溫?zé)釅夯蜃⑺艹尚秃螅芍谱鞒晌⒎壑g接觸緊密的材料和無孔的防靜電耐磨成型工件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用太陽能硅片線切割后廢棄的碳化硅/硅微粉來制作復(fù)合防靜電耐磨陶瓷的方法，稱取一定量的多種丙烯酸酯類單體、硅片線切割后碳化硅微粉、硅片線切割后碳化硅/硅微粉、改性納米氨基環(huán)氧樹脂粉、氧化鋁、氮化鋁微粉、分散劑、表面活性劑、消泡劑；通過共聚接枝合成方法和濃縮工藝，配制成耐磨共聚樹脂再和不同粒徑的陶瓷微粉進(jìn)行復(fù)配及反應(yīng)燒結(jié)加壓法制造高密度無氣孔的優(yōu)質(zhì)防靜電耐磨陶瓷。本發(fā)明取代常規(guī)用標(biāo)準(zhǔn)碳化硅微粒用填充的混配使用方式；利用再生資源和特殊微粒粒徑與表面結(jié)構(gòu)來改性陶瓷結(jié)構(gòu)，降低產(chǎn)品成本和減少廢棄碳化硅微粉引發(fā)的環(huán)境污染，是一種綠色環(huán)保產(chǎn)品。具有較好的耐磨牢度、防靜電及精密機(jī)械加工成形特性。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102229499SQ20101029688
公開日2011年11月2日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者勵(lì)征 申請人:蒙特集團(tuán)(香港)有限公司