一种树脂金刚石线用树脂结合剂、树脂金刚石线及其制备方法技术领域
本发明涉及树脂金刚石线用结合剂技术领域，尤其涉及一种树脂金刚石
线用树脂结合剂、树脂金刚石线及其制备方法。
背景技术
线切割技术具有切割效率高、被加工工件直径不受限制等特点，被广泛
应用于硬脆材料的切割加工。到目前为止，硬脆材料如陶瓷、硅等的切割主
要采用游离磨料的多线切割方式。但是，该工艺存在加工晶体表面粗糙和面
型难以控制、磨浆消耗大且产生的废砂浆难以回收、锯丝使用寿命短等明显
缺陷。针对采用游离磨料磨粒线锯面临的问题，固结磨粒切割技术得到快速
的发展。固结磨粒线锯是利用某种工艺将磨粒牢牢地固结在锯丝表面，比原
来的游离磨粒具有更高的耐磨性，能够承受较大的切削力和较长的切削时间。
目前，常用的固结磨粒线锯制造技术主要有机械碾压法、电镀法、树脂结合
剂法等。其中，树脂结合剂线锯因具有环境友好、成本低廉和生产效率高等
优点而备受关注。
目前，国内外树脂金刚石线结合剂基本都是采用酚醛树脂结合剂体系。
比如，申请号为201280073618.X的中国专利文献公开了一种以酚醛树脂清漆
为主体材料的树脂金刚石线锯用的结合剂，该结合剂以如下成分作为必须成
分：100重量份的酚醛清漆型酚醛树脂、10～30重量份的甲阶酚醛型酚醛树脂
和0.1～5重量份的胺系硅烷偶联剂。
上述结合剂以酚醛清漆型酚醛树脂、甲阶酚醛型酚醛树脂和胺系硅烷偶
联剂为主要成分，将其涂布于金属芯线表面，并红外线加热，从而使该结合
剂受热发生交联反应。上述结合剂的主体材料为酚醛树脂，可使树脂结合线
锯切出厚度均匀的晶圆，但是其脆性较大，机械性能差。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种树脂金刚石线用树脂结合剂、树脂金刚石线
及其制备方法，本发明提供的树脂结合剂具有优异的物理机械性能，粘结力
强；采用所述树脂结合剂的树脂金刚石线的耐用性较好。
本发明提供一种树脂金刚石线用树脂结合剂，以质量份计，包括：
100～110份的聚醚酮改性环氧树脂；
70～90份的聚砜改性环氧树脂；
45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂；
8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂；
5～15份的功能性助剂。
优选地，所述聚醚酮改性环氧树脂由四官能度环氧树脂与纳米级聚醚酮
混合制得。
优选地，所述聚砜改性环氧树脂由三官能度环氧树脂与纳米级聚砜混合
制得。
优选地，所述功能性助剂包括有机硅改性液体环氧树脂和液体脂环族环
氧树脂。
优选地，所述功能性助剂包括4～5份的有机硅改性液体环氧树脂和1～10
份的液体脂环族环氧树脂。
优选地，还包括3～5份的固化促进剂。
优选地，还包括30～35份的无机填料。
本发明提供一种树脂金刚石线，其采用上文所述的树脂结合剂制得。
本发明还提供一种树脂金刚石线的制备方法，包括以下步骤：
1)以质量份计，将100～110份的聚醚酮改性环氧树脂、70～90份的聚砜
改性环氧树脂、45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂、8～10份的马来酸酐改
性咪唑类固化剂和5～15份的功能性助剂混合，得到树脂结合剂；
2)将所述树脂结合剂和90～100份的金刚石微粉混合后，涂覆在芯线上，
经固化，得到树脂金刚石线。
优选地，步骤1)具体为：
以质量份计，将100～110份的聚醚酮改性环氧树脂、70～90份的聚砜改性
环氧树脂、45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂、8～10份的马来酸酐改性咪
唑类固化剂、3～5份的固化促进剂和4～5份的有机硅改性液体环氧树脂混合，
得到第一混合物；
将所述第一混合物与1～10份的液体脂环族环氧树脂混合，得到第二混合
物；
将所述第二混合物与30～35份的无机填料混合，得到树脂结合剂。
优选地，步骤2)中，涂覆后，依次进行一次固化、收线和二次固化，得
到树脂金刚石线。
与现有技术相比，本发明提供的树脂结合剂的组成主要包括聚醚酮改性
环氧树脂、聚砜改性环氧树脂、咪唑改性胺类环氧固化剂、马来酸酐改性咪
唑类固化剂和功能性助剂。本发明采用环氧树脂体系，各组分互相配合，使
得树脂结合剂具有优异的物理机械性能，粘结力强。同时，本发明也能解决
环氧树脂耐热性差的问题。
此外，本发明提供的树脂结合剂无需加入酚类溶剂，毒性小，对人体和
环境的危害小，利于应用。
本发明采用上文所述的树脂结合剂与金刚石微粉，通过涂覆和固化制造
树脂金刚石线锯。由于所用树脂结合剂的物理机械性能等较好，采用本发明
制得的线锯切割单晶硅棒，断线时切割的面积较大，耐用性等应用性能好。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描
述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明
中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所
有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种树脂金刚石线用树脂结合剂，以质量份计，包括：
100～110份的聚醚酮改性环氧树脂；
70～90份的聚砜改性环氧树脂；
45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂；
8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂；
5～15份的功能性助剂。
本发明提供的树脂金刚石线用树脂结合剂为环氧树脂体系，并且其组成
包括了多种改性材料，具有更加优异的机械性能和耐热性。此外本发明所述
结合剂不使用酚类等毒性较大的溶剂，相对于酚醛树脂结合剂来说毒性较小，
对环境影响小。
以质量份计，本发明提供的树脂结合剂包括100～110份的聚醚酮改性环
氧树脂。所述聚醚酮改性环氧树脂具有优异的物理学机械性能和耐热性等特
点，优选由四官能度环氧树脂与纳米级聚醚酮混合制得。在本发明的实施例
中，所述聚醚酮改性环氧树脂由100份的四官能度环氧树脂与5～10份的纳米
级聚醚酮混合制得；其中，所述四官能度环氧树脂的环氧值可为7.5～8.5Eq/kg，
所述纳米级聚醚酮的粒度为100纳米～200纳米。具体的，所述四官能度环氧
树脂可为亨斯迈材料有限公司提供的牌号为MY9512的树脂。在本发明的一
个实施例中，在100℃的温度下，100份MY9512树脂与5～10份纳米级聚醚
酮高速分散20分钟～30分钟，制得聚醚酮改性环氧树脂。
本发明提供的树脂结合剂包括70～90份的聚砜改性环氧树脂，优选包括
70～80份的聚砜改性环氧树脂。所述聚砜改性环氧树脂具有优异的物理学机械
性能和耐热性等特点，优选由三官能度环氧树脂与纳米级聚砜混合制得。在
本发明的实施例中，所述聚砜改性环氧树脂由100份的三官能度环氧树脂与
5～10份的纳米级聚砜混合制得；其中，所述三官能度环氧树脂的环氧值可为
5.9～6.7Eq/kg，软化点～49℃，所述纳米级聚砜的粒度为100纳米～200纳米。
具体的，所述三官能度环氧树脂可为亨斯迈材料有限公司提供的牌号为
Tactix742的树脂。在本发明的一个实施例中，在150℃的温度下，100份
Tactix742树脂与5～10份纳米级聚砜高速分散20分钟～30分钟，制得聚砜改
性环氧树脂。
以质量份计，本发明提供的树脂结合剂包括45～50份的咪唑改性胺类环
氧固化剂；采用所述咪唑改性胺类环氧固化剂固化的体系具有优异的耐热性
和机械性能。所述咪唑改性胺类环氧固化剂可为一般的市售产品，如嘉德盛
科技有限公司提供的NPA-303产品，为液体产品。
本发明提供的树脂结合剂包括8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂，优
选包括8～9份的马来酸酐改性咪唑类固化剂。采用所述马来酸酐改性咪唑类
固化剂固化的体系具有优异的热稳定性等；本发明对其来源没有特殊限制，
可采用嘉德盛科技有限公司提供的NPA-305产品。
以质量份计，本发明提供的树脂粘合剂包括5～15份的功能性助剂。在本
发明的实施例中，所述功能性助剂优选包括有机硅改性液体环氧树脂和液体
脂环族环氧树脂；其中，所述液体脂环族环氧树脂可起到调节结合剂粘度的
作用，还具有优异的附着力等特点。在本发明的优选实施例中，所述功能性
助剂包括4～5份的有机硅改性液体环氧树脂和1～10份的液体脂环族环氧树
脂；所述功能性助剂优选包括5～8份的液体脂环族环氧树脂。在本发明中，
所述液体脂环族环氧树脂的25℃粘度可为7000～9000mPa.s；具体的，所述液
体脂环族环氧树脂可为牌号为4206的环氧树脂。所述有机硅改性液体环氧树
脂可为上海众司实业有限公司提供的PANA-100产品；其质量份可为5份。
此外，本发明提供的树脂粘合剂优选还包括3～5份的固化促进剂。在本
发明的实施例中，所述树脂粘合剂包括2份的固化促进剂。所述固化促进剂
优选为磷系改性促进剂，具体可为嘉德盛科技有限公司提供的P-200产品。在
本发明的实施例中，所述树脂粘合剂优选还包括30～35份的无机填料，如碳
化硅等本领域常用的填料产品。
本发明对所述树脂金刚石线用树脂结合剂的制备方法没有特殊限制，可
按常规方式混合即得。在本发明的实施例中，可将上述的聚醚酮改性环氧树
脂、聚砜改性环氧树脂、咪唑改性胺类环氧固化剂、马来酸酐改性咪唑类固
化剂、固化促进剂、有机硅改性液体环氧树脂和液体脂环族环氧树脂按配比
称量好，搅拌、混合均匀，再加入无机填料，用高速分散机分散均匀即可。
本发明提供的树脂结合剂的物理机械性能好，耐热好，比较环保。在其
中加入金刚石微粉，用高速分散机分散均匀后，即可进行后续的涂覆、固化
以及后处理，用于制造树脂金刚石线锯(简称树脂金刚石线)。
相应地，本发明还提供了一种树脂金刚石线的制备方法，包括以下步骤：
1)以质量份计，将100～110份的聚醚酮改性环氧树脂、70～90份的聚砜
改性环氧树脂、45～50份的咪唑改性胺类环氧固化剂、8～10份的马来酸酐改
性咪唑类固化剂和5～15份的功能性助剂混合，得到树脂结合剂；
2)将所述树脂结合剂和90～100份的金刚石微粉混合后，涂覆在芯线上，
经固化，得到树脂金刚石线。
本发明步骤1)即制备树脂结合剂的过程，优选具体为：以质量份计，将
100～110份的聚醚酮改性环氧树脂、70～90份的聚砜改性环氧树脂、45～50份
的咪唑改性胺类环氧固化剂、8～10份的马来酸酐改性咪唑类固化剂、3～5份
的固化促进剂和4～5份的有机硅改性液体环氧树脂混合，得到第一混合物；
将所述第一混合物与1～10份的液体脂环族环氧树脂混合，得到第二混合物；
将所述第二混合物与30～35份的无机填料混合，得到树脂结合剂。其中，各
原料组分的内容如前文所述；所述混合为本领域技术人员熟知的技术手段，
本发明没有特殊限制。
得到上述制备的树脂结合剂后，本发明实施例在其中加入90～100份的金
刚石微粉，可用高速分散机分散均匀后倒入供料机，在芯线上进行涂覆、固
化，得到树脂金刚石线。
在本发明实施例中，所用金刚石微粉的粒径为10μm～15μm。本发明步
骤2)主要是线锯的制造过程，其流程可包括：芯线出线机-涂覆-固化-收线-
二次固化。其中，所述芯线及相关设备采用本领域常用的即可；本发明对所
述涂覆也没有特殊限制，涂层厚度一般为12μm～13μm。在本发明的优选实
施例中，步骤2)涂覆后，依次进行一次固化、收线和二次固化，得到树脂金
刚石线。其中，一次固化的温度可为450～500℃；收线的速度可为60m/min。
二次固化即后处理，其可在170℃处理5小时。
得到树脂金刚石线后，本发明采用其进行切割测试。切割测试条件包括：
切割机为STX-402单线切割机；切割介质为3英寸单晶硅棒；线锯有效切割
长度为2.5m；切割速度为2.5m/s；进刀速度为0.5mm/min。通过切断线时比
较切割硅棒的面积进行评价，结果表明，所用树脂结合剂的物理机械性能等
较好；采用本发明制得的线锯切割单晶硅棒，断线时切割的面积较大，而树
脂层以及金刚石脱落较少，耐用性好，利于应用。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的树脂金刚石线
用树脂结合剂、树脂金刚石线及其制备方法进行具体地描述。
以下实施例所用物料的技术指标参见表1，表1为实施例所用物料的技术
指标。
表1实施例所用物料的技术指标
实施例1
将环氧树脂A100份、环氧树脂B80份、固化剂A50份、固化剂B8份、
固化促进剂2份和功能性助剂A5份按配比称量好，然后搅拌混合均匀，另
加入8份功能性助剂B调节好粘度，再加入30份无机填料和90份金刚石微
粉，用高速分散机分散均匀后，倒入供料机制造线锯。
线锯制造过程为：芯线出线机-涂覆-固化-收线-二次固化。其中，涂层厚
度为12μm，收线速度为60m/min，固化温度为470℃，二次固化170℃处理
5小时。
实施例2
将环氧树脂A110份、环氧树脂B70份、固化剂A50份、固化剂B8份、
固化促进剂2份和功能性助剂A5份按配比称量好，然后搅拌混合均匀，另
加入5份功能性助剂B调节好粘度，再加入35份无机填料和90份金刚石微
粉，用高速分散机分散均匀后，倒入供料机制造线锯。
线锯制造过程为：芯线出线机-涂覆-固化-收线-二次固化。其中，涂层厚
度为13μm，收线速度为60m/min，固化温度为500℃，二次固化170℃处理
5小时。
比较例
酚醛结合剂线锯
以质量份计，酚醛结合剂的具体组成为：固体粉末热塑性酚醛树脂为100
份；甲阶酚醛树脂为10份；间甲酚为80份；碳化硅为35份；金刚石粉末为
95份。
酚醛结合剂线锯的具体制造过程与实施例2相同。
实施例3
按照上文所述的方法，将实施例1和2以及比较例制得的线锯进行切割
测试。测试结果参见表2，表2为实施例1和2以及比较例制得的线锯的性能
测试结果。
表2实施例1和2以及比较例制得的线锯的性能测试结果
注：金刚石脱落计算方法：用显微镜观察，计算脱落金刚石占总金刚石的质量比例。
结果表明，所用树脂结合剂的物理机械性能等较好；采用本发明制得的
线锯切割单晶硅棒，断线时切割的面积较大，而树脂层以及金刚石脱落较少，
耐用性好，利于应用。