一种冷却液及其制备方法和应用与流程

本发明属于金刚线切割硅片，涉及一种冷却液及其制备方法和应用，具体涉及一种用于金刚线切割的冷却液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，随着光伏行业的飞速发展，吸引了大量资金的涌入，导致产能迅速扩张。产能过剩和行业内卷接踵而至，怎么降本增效，成为行业重点关注的课题。

2、在金刚线切割单晶硅棒的过程中，金刚线和冷却液是辅料成本前两大类。降低冷却液成本可有效降低非硅成本。冷却液由多种有润滑、润湿、分散等特殊作用的聚醚类化合物组合而成，聚醚的分子大小随相对分子质量的不同差异很大，在切割和压滤过程中各分子损耗比例在0％～55％之间。

3、当前单晶硅棒切割过程中，水系统从纯水富集cod(化学需氧量)到维持至固定cod的整个切割过程中，冷却液组分均保持不变，但各组分损耗量差异较大。通过色谱和液质联用等手段分析，发现切割和压滤过程中润湿剂的损耗量最大，损耗比例高达25％～40％(以切割前润湿剂含量100％计)；润滑剂其次，损耗比例16％～28％；部分辅助类添加剂损耗量极低。随着切割的进行，系统中低损耗物质不断积累，打破系统平衡，只能通过大置换的方式进行浓度控制，其中，大置换是指在切割过程中，当冷却液系统中某些低损耗组分(如辅助添加剂)因持续循环而浓度过高时，通过排出大量旧液并补充纯水和新鲜添加剂的方式，强行将各组分浓度重新调整至初始设定范围的操作。这种通过大置换的方式对浓度进行控制，既增加了纯水消耗，也给污水处理带来较大的压力。

4、因此，在本领域中，期望开发一种冷却液，可将其作为金刚线切割硅片过程中的补入液，从而达到降低化学品成本、降低置换的目的。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种冷却液及其制备方法和应用。本发明通过对切割和多次压滤过程的损耗监测，评估到每一种化学物质的损耗总量，依照损耗量定量添加各类物质，形成了新种类切割液。通过减少低损耗物质含量，从而达成降低化学品成本、降低置换的目的。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种冷却液，所述冷却液按重量百分比计，包括如下组分：

4、

5、本发明提供了一种低化合物含量、高切割力的冷却液的配方，其可以直接作为金刚线切割硅片的冷却液，也可以作为金刚线切割硅片过程中的按需补入液。它主要根据稳定后的水系统内化合物累积量差异，定量补入其他高损耗物质。该按需补入液用于回收水系统稳定后的硅棒切割使用，冷却液用液量降低30％，同时系统可维持低cod、低置换率切割，对环境更友好。

6、与常规冷却液相比，本发明提供的冷却液中有机物含量降低13％～18％，成本更低，废弃污水更易降解。

7、在本发明中，所述冷却液按重量百分比计，润湿剂的用量可以为36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

8、在本发明中，所述冷却液按重量百分比计，润滑剂的用量可以为14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

9、在本发明中，所述冷却液按重量百分比计，分散剂的用量可以为5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

10、在本发明中，所述冷却液按重量百分比计，溶剂的用量可以为10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％、15.5％、16％等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

11、在本发明中，所述冷却液按重量百分比计，消泡剂的用量可以为0(即不加)、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、5.5％、5％等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

12、在本发明中，所述冷却液按重量百分比计，稳定剂的用量可以为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

13、在本发明中，所述冷却液按重量百分比计，去离子水的用量为余量。

14、优选地，所述润湿剂包括异壬醇聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚，此类化合物起泡低，可一定程度减少冷却液配方中消泡剂添加量，在工业生产中具有更高的性价比，同时能够有效抑制回收水中微生物的生长。

15、优选地，所述润滑剂包括含有多羟基结构的脂肪醇聚氧乙烯醚或含有多羟基结构的脂肪醇聚氧丙烯醚，此类化合物有较佳的亲水亲油性，稳定效果更佳。

16、优选地，所述分散剂包括聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚，此类聚合物水溶性表现优异，且具有低泡的特性，能够快速有效地分散切割过程中产生的硅粉颗粒。

17、优选地，所述溶剂包括含有多羟基结构的聚乙二醇、甘油中的任意一种或两种的组合，此类化合物稳定性好、兼容性强具有广泛的溶解能力。

18、优选地，所述消泡剂包括聚醚改性有机硅，其具体添加量根据泡沫测试结果定，泡沫测试方法和结果判定如下：将冷却液按照5％体积分数稀释后，测试泡沫高度和消泡时间：起泡高度小于8mm，消泡时间小于15s，则满足泡沫测试要求，上机切割高厚度泡沫风险低。起泡高度过高，且消泡时间长均有泡沫溢出缸体的风险。

19、优选地，所述稳定剂包括乙二醇二水杨酸酯、2-丁基辛酸、三乙醇胺或对叔丁基苯甲酸中的任意一种或至少两种的组合。

20、作为本发明的优选技术方案，所述冷却液按重量百分比计，包括如下组分：

21、

22、

23、作为本发明进一步的优选技术方案，所述冷却液按重量百分比计，包括如下组分：

24、

25、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的冷却液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

26、(1)将配方量的润湿剂、润滑剂、分散剂、溶剂和去离子水混合，搅拌；

27、(2)将配方量的稳定剂、消泡剂加入步骤(1)的体系中，搅拌，得到所述冷却液。

28、优选地，步骤(1)所述搅拌在20-30℃(例如20℃、22℃、24℃、25℃、26℃、28℃、30℃等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值)下进行。

29、优选地，步骤(1)所述搅拌的转速为150-250rpm，例如150rpm、160rpm、180rpm、200rpm、220rpm、230rpm、250rpm等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

30、优选地，步骤(1)所述搅拌的时间为0.5-1h，例如0.5h、0.8h、1h等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

31、优选地，步骤(2)所述搅拌在20-30℃(例如20℃、22℃、24℃、25℃、26℃、28℃、30℃等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值)下进行。

32、优选地，步骤(2)所述搅拌的转速为150-250rpm，例如150rpm、160rpm、180rpm、200rpm、220rpm、230rpm、250rpm等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

33、优选地，步骤(2)所述搅拌的时间为1.5-2h，例如1.5h、1.6h、1.8h、2h等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

34、优选地，上述原材料在混合前，还包括在20-30℃(例如20℃、22℃、24℃、25℃、26℃、28℃、30℃等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值)下恒温20-30h(例如20h、22h、24h、25h、26h、28h、30h等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值)的步骤。

35、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的冷却液在金刚线切割硅片中的应用。

36、优选地，所述应用包括所述冷却液作为金刚线切割硅片过程中的补入液。

37、即，本发明提供的冷却液可用于切割液系统的不同阶段，在系统稳定阶段可将其作为按需补入液，用液成本更低，系统更稳定；本发明提供的按需补入液，匹配系统cod10000mg/l，系统置换率由12％降至9％，高cod废水排放量降低，系统更友好。

38、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

39、本发明提供了一种低化合物含量、高切割力的冷却液的配方，其可以直接作为金刚线切割硅片的冷却液，也可以作为金刚线切割硅片过程中的按需补入液。它主要根据稳定后的水系统内化合物累积量差异，定量补入其他高损耗物质。该按需补入液用于回收水系统稳定后的硅棒切割使用，冷却液用液量降低30％，同时系统可维持低cod、低置换率切割，对环境更友好。