CN106810915A - 一种新型磁性发热涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型磁性发热涂料，属于功能复合材料技术领域。所述新型磁性发热涂料由功能粉体、玻璃粉和有机载体组成；所述功能粉体由磁性材料、导电材料、导热材料组成；所述功能粉体、玻璃粉和有机载体混合均匀制得具有电磁导热网络结构的涂料。本发明基于电磁感应原理，磁性导电材料在交变磁场中产生涡流，涡流效应使被加热材料生热。利用电磁加热原理与涂层中导热材料优良的导热性，充分实现涂层发热并将热量从陶瓷内胆基底中高效传递出去的目的。本发明制备的新型磁性发热涂料，成本低，产热性能、导热性能优越，具有较好的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型磁性发热涂料，属于功能复合材料技术领域。
背景技术
目前常用的加热方式有电阻加热、微波加热、红外线加热和电磁加热。其中，电阻加热采用电阻丝发热，存在热能量利用率低和电阻丝寿命短、维修量大的缺点；微波加热迅速且均匀，节能高效，但其加热的食物营养成份易流失，且不能加热金属材质和普通塑料，大大限制其使用领域；红外线加热可实现内外同时加热，加热效率高，但远红外加热物体时必须根据不同物体来选择不同加热源的辐射波段和辐射温度，加热效率不稳定，使得红外加热主要运用在卫生环保，杀菌消毒、烘烤食物等领域；电磁加热不需要传热介质，被加热物体自身产热，加热效率极高，加热质量稳定，可实现局部加热和精度控制，且节能减耗、工作环境良好、寿命长、成本低等优点，已经广泛运用于军事、工业、医疗、化工建材、家电等领域。
碳纤维具有良好的导电导热特性，随着碳纤维制备技术的不断提高，其成本逐年下降，作为导电导热材料的应用拥有越来越广阔的前景，是目前导电导热复合材料领域最具有研究价值的材料之一。但目前，将碳纤维应用于电磁加热的研究却少有人进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型磁性发热涂料及其制备工艺，该涂料能同时具备优良的导电、导热和导磁性能，可以很好的适用于电磁方式加热，填补了这方面的研究空白。
为了实现上述目的，采用如下的技术方案：
一种新型磁性发热涂料,包括功能粉体、玻璃粉和有机载体；所述功能粉体包括磁性材料、导电导热材料；所述导电导热材料为碳纤维和银粉；上述磁性材料、碳纤维、银粉、玻璃粉、有机载体质量比分别为：10～20%:15～25%:20～45%:1～8%:10～20%，混合均匀制得具有电磁导热网络结构涂料。电磁加热要求被加热材料具有导电导磁性，本发明通过合理调配涂料中磁性、导电导热材料和玻璃粉比例，利用碳纤维良好的导电导热性，使其在低贵金属填加量的情况下尽量提高涂层的电磁导热性能，降低制备成本。
进一步的，上述的新型磁性发热涂料还包括分散剂 。
进一步的，上述磁性材料为铁、镍、钴等磁性金属单质、合金、氧化物中一种或多种混合。
进一步的，上述磁性材料形貌可为颗粒、纤维中的一种或两种混合。
进一步的，上述碳纤维长径比为8～12。作为涂料一种原料，碳纤维的长径比过大，则影响所得涂料的流动性；长径比过小，则碳纤维难以形成优良的导热导电网络。实验证明，长径比为8～12的碳纤维是最优的选择。
进一步的，上述碳纤维表面镀覆一层银或铜的金属薄膜。银和铜都是电阻很小的金属，表面镀覆银或铜的碳纤维其导电性得到显著提高。另外，在碳纤维表面镀覆一层银或铜的金属薄膜，还可以有效保护碳纤维，增强其抗氧化性。
进一步的，上述玻璃粉为系低温玻璃，其由下列体积百分比的组分组成 ： 30～50%、 10～30%、 10～30%、 5～20%、 5～15%、 0～5%。低温玻璃本身烧结温度低，而本发明的涂料是烧结涂料，加入低温玻璃可以有效降低涂料烧结温度。
进一步的，上述有机载体包括有机溶剂、增塑剂。
一种制作上述的新型磁性发热涂料的制备工艺，包括以下工艺步骤：
（1）按体积百分比称取玻璃原料；再进行混料→熔融→球磨→过筛，制备出玻璃粉；
（2）按体积百分比称取磁性材料、碳纤维、银粉、玻璃粉并与分散剂混合均匀，球磨12～24h；
（3）将有机载体加入到步骤（2）所得混合料中混合搅拌，然后用三辊机研磨，最后在真空搅拌机中进行除泡20～50min，即可得到新型磁性发热涂料。
一种涂覆并固化了上述新型磁性发热涂料的基底。普通陶瓷锅经涂覆、烧结固化本发明的新型磁性发热涂料后，具备了能适用电磁加热的功能，可用做IH电饭锅的陶瓷内胆。
本发明通过合理调配涂料中磁性、导电导热材料和玻璃粉比例，利用碳纤维良好的导电导热性，使其在低贵金属填加量的情况下尽量提高涂层的电磁导热性能，降低制备成本。又根据该涂料的配方组成，精心设计制备工艺，在混料、熔融、球磨、过筛、研磨、除泡等环节进行严格把控，制备出该新型磁性发热涂料。将该涂料涂覆并固化在普通陶瓷锅内胆上，能使其具备了能适用电磁加热的功能，可用做IH电饭锅的陶瓷内胆。
附图说明
图1是本发明的新型磁性发热涂料微观结构示意图，其中1-磁性材料，2-低温玻璃粉，3-银粉，4-碳纤维。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
按比例依次称取低温玻璃粉原料 35%、 15%、 30%、 5%、15%进行充分混合，通过熔融、球磨、过筛的方法，制备出玻璃粉。取上述低温玻璃粉8g，碳纤维25g，银粉20g，铁粉20g，三油酸甘油酯分散剂7g，充分混合后，球磨24h。将丁基卡必醇醋酸酯溶剂5.7g、松油醇溶剂11.4g、邻苯二甲酸二丁酯溶剂1.9g和乙基纤维素增塑剂1g混合均匀制成有机载体20g加入到所得混合料中混合搅拌，然后用三辊机研磨，最后在真空搅拌机中进行除泡30min，即可得到新型磁性发热涂料,其微观结构如图1所示。
将新型磁性发热涂料涂敷在陶瓷锅底部,在惰性气体保护下于560℃烧结5分钟,即可得到用于IH电饭锅的陶瓷内胆。
实施例2：
按比例依次称取低温玻璃粉原料 30%、 30%、 10%、 20%、 8%、 2%进行充分混合，通过熔融、球磨、过筛的方法，制备出玻璃粉。取上述低温玻璃粉8g，碳纤维20g，银粉32g，镍粉20g，三油酸甘油酯分散剂4g，充分混合后，球磨12h。将丁基卡必醇醋酸酯溶剂4.6g、松油醇溶剂9.1g、邻苯二甲酸二丁酯溶剂1.5g和乙基纤维素增塑剂0.8g混合均匀制成有机载体16g加入到所得混合料中混合搅拌，然后用三辊机研磨，最后在真空搅拌机中进行除泡40min，即可得到新型磁性发热涂料,其微观结构如图1所示。
将新型磁性发热涂料涂敷在陶瓷锅底部,在惰性气体保护下于600℃烧结5分钟,即可得到用于IH电饭锅的陶瓷内胆。
实施例3：
按比例依次称取低温玻璃粉原料 35%、 25%、 20%、 10%、 7%、 3%进行充分混合，通过熔融、球磨、过筛的方法，制备出玻璃粉。取上述低温玻璃粉8g，碳纤维22g，银粉35g， 10g，三油酸甘油酯分散剂5g，充分混合后，球磨20h。将丁基卡必醇醋酸酯溶剂5.7g、松油醇溶剂11.4g、邻苯二甲酸二丁酯溶剂1.9g和乙基纤维素增塑剂1g混合均匀制成有机载体20g加入到所得混合料中混合搅拌，然后用三辊机研磨，最后在真空搅拌机中进行除泡50min，即可得到新型磁性发热涂料,其微观结构如图1所示。
将新型磁性发热涂料涂敷在陶瓷锅底部,在惰性气体保护下于600℃烧结8分钟,即可得到用于IH电饭锅的陶瓷内胆。
实施例4：
按比例依次称取低温玻璃粉原料 50%、 10%、 20%、 10%、 5%、 5%进行充分混合，通过熔融、球磨、过筛的方法，制备出玻璃粉。取上述低温玻璃粉1g，碳纤维15g，银粉45g，钴粉20g，三油酸甘油酯分散剂9g，充分混合后，球磨15h。将丁基卡必醇醋酸酯溶剂2.8g、松油醇溶剂5.7g、邻苯二甲酸二丁酯溶剂1g和乙基纤维素增塑剂0.5g混合均匀制成有机载体10g加入到所得混合料中混合搅拌，然后用三辊机研磨，最后在真空搅拌机中进行除泡30min，即可得到新型磁性发热涂料,其微观结构如图1所示。
将新型磁性发热涂料涂敷在陶瓷锅底部,在惰性气体保护下于600℃烧结10分钟,即可得到用于IH电饭锅的陶瓷内胆。
以上的实施例仅仅是对本发明的具体实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，本领域技术人员在现有技术的基础上还可做多种修改和变化，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种新型磁性发热涂料，其特征在于，所述新型磁性发热涂料包括功能粉体、玻璃粉和有机载体；所述功能粉体包括磁性材料、导电导热材料；所述导电导热材料为碳纤维和银粉；所述磁性材料、碳纤维、银粉、玻璃粉、有机载体质量比为：10～20%:15～25%:20～45%:1～8%:10～20%，混合均匀制得具有电磁导热网络结构涂料。
2.根据权利要求1所述的新型磁性发热涂料，其特征在于，该新型磁性发热涂料还包括分散剂。
3.根据权利要求1所述的新型磁性发热涂料，其特征在于，所述磁性材料为铁、镍、钴磁性金属单质、合金、氧化物中一种或多种混合。
4.根据权利要求3所述的新型磁性发热涂料，其特征在于，所述磁性材料形貌为颗粒、纤维中的一种或两种混合。
5.根据权利要求1所述的新型磁性发热涂料，其特征在于，所述碳纤维长径比为8～12。
6.根据权利要求1所述的新型磁性发热涂料，其特征在于，所述碳纤维表面镀覆一层银或铜的金属薄膜。
7.根据权利要求1所述的新型磁性发热涂料，其特征在于，所述玻璃粉为系低温玻璃，其由下列体积百分比的组分组成 ： 30～50%、 10～30%、 10～30%、 5～20%、 5～15%、 0～5%。
8.根据权利要求1所述的新型磁性发热涂料，其特征在于，所述有机载体包括有机溶剂、增塑剂。
9.一种制作如权利要求1所述的新型磁性发热涂料的制备工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：
（1）按体积百分比称取玻璃原料；再进行混料→熔融→球磨→过筛，制备出玻璃粉；
（2）按体积百分比称取磁性材料、碳纤维、银粉、玻璃粉并与分散剂混合均匀，球磨12～24h；
（3）将有机载体加入到步骤（2）所得混合料中混合搅拌，然后用三辊机研磨，最后在真空搅拌机中进行除泡20～50min，即可得到新型磁性发热涂料。
10.一种涂覆并固化了如权利要求1所述新型磁性发热涂料的基底。
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