CN107445520A - 一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电饭锅加热盘材料技术领域，具体涉及一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料，其原料包括含钇碳化硅纤维、改性羟基磷灰石、无机非金属粉末、羧甲基纤维素硅盐。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中改性羟基磷灰石使其表面包覆相应物质，具有优良电气的绝缘性；球磨罐真空处理能够使各原料分散均匀，在球磨过程中增加比表面积，使钇碳化硅纤维能与其他原料紧密结合，形成导热通道，使所得混合材料具有较高的导热性；生产过程简单，具有较好的强度和耐热性，能够提高电饭锅加热盘的使用安全性和使用寿命，使所得电饭锅加热盘加热效率高，可推广使用。

Description

一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料
技术领域
本发明属于电饭锅加热盘材料技术领域，具体涉及一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料。
背景技术
一般的电饭锅、电热锅等底部电加热盘采用将电阻丝用绝缘导热材料固定在金属管内，再将金属管与底部加热盘采用压铸工艺加工为一体，依靠热传导性原理直接对加热盘加热，一般电加热器不良主要表现在加热盘下部及四周所产生的热量不部分散发在外部环境中，利用率低，其中电热管是以金属管为外壳，沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝，螺旋电热合金丝周围用导热绝缘材料填充、包覆，通过施压成型，再经高温烧结固化而制成，在完成后需要检查是否漏电，随着生活水平的提高，人们对加热盘快速加热提出了更高的要求，相应的，对导热绝缘材料也提出了更高的要求，现有的硅石或滑石粉作绝缘粉，用于电热盘制作后，存在感应电压高于110V，泄露电流大于0.3mA，导致电热盘容易存在安全隐患，即使通过安全检查，随着长时间高温条件下的使用，可能会导致材料的导热绝缘性能受到影响，影响其使用寿命，因此，需要对电热盘用耐高温导热绝缘材料进行进一步研究。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料，其原料包括含钇碳化硅纤维、改性羟基磷灰石、无机非金属粉末、羧甲基纤维素硅盐；
其中，所述改性羟基磷灰石的改性方法为：将在温度为550-600℃的条件下热处理3-4小时，然后将质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液和热处理后的羟基磷灰石在温度为65-70℃混合15-20分钟，得到中间料；将甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯以1:1混合后在中间料表面进行水解反应，得到改性羟基磷灰石；
其中，质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液的用量为热处理后的羟基磷灰石重量的18-24%；所述甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯总用量为中间料重量的45-50%。
作为对上述方案的进一步改进，所述聚乙烯醇溶液的制备方法为：按相应重量配比将聚乙烯醇加入水中，在加热过程中以50-60转/分钟的转速不断搅拌，直到水烧开后保温2-3小时，冷却至室温后用20目筛过滤即得。
作为对上述方案的进一步改进，所述含钇碳化硅纤维直径为6.2μm，抗张强度为3.52GPa，由湖南长沙鑫兴陶瓷纤维及其复合材料重点实验室提供。
作为对上述方案的进一步改进，所述无机非金属粉末为氧化铝、氮化硼和云母以任意比例混合得到，无机非金属粉末的粒度为60-120目。
作为对上述方案的进一步改进，包含以下重量份的原料：含钇碳化硅纤维25-30份、改性羟基磷灰石14-18份、无机非金属粉末35-40份、羧甲基纤维素硅盐3-7份。
作为对上述方案的进一步改进，其制备方法为，将原料混合后，放入球磨罐中密封，球磨罐抽真空并充入氮气进行球磨，球墨质量比为8-15，转速为400-600转/小时，球磨时间为4-6小时，完成后，脱除水分即得。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中改性羟基磷灰石使其表面包覆相应物质，具有优良电气的绝缘性；球磨罐真空处理能够使各原料分散均匀，在球磨过程中增加比表面积，由于范德华力的作用，使钇碳化硅纤维能与其他原料紧密结合，形成导热通道，使所得混合材料具有较高的导热性；生产过程简单，具有较好的强度和耐热性，能够提高电饭锅加热盘的使用安全性和使用寿命，使所得电饭锅加热盘加热效率高，可推广使用。
具体实施方式
实施例1
一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料，包含以下重量份的原料：含钇碳化硅纤维28份、改性羟基磷灰石16份、无机非金属粉末38份、羧甲基纤维素硅盐5份；
其中，所述改性羟基磷灰石的改性方法为：将在温度为580℃的条件下热处理3.5小时，然后将质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液和热处理后的羟基磷灰石在温度为70℃混合18分钟，得到中间料；将甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯以1:1混合后在中间料表面进行水解反应，得到改性羟基磷灰石；
其中，质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液的用量为热处理后的羟基磷灰石重量的18-24%；所述甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯总用量为中间料重量的48%。
其中，所述聚乙烯醇溶液的制备方法为：按相应重量配比将聚乙烯醇加入水中，在加热过程中以50-60转/分钟的转速不断搅拌，直到水烧开后保温2-3小时，冷却至室温后用20目筛过滤即得；所述含钇碳化硅纤维直径为6.2μm，抗张强度为3.52GPa，由湖南长沙鑫兴陶瓷纤维及其复合材料重点实验室提供；所述无机非金属粉末为氧化铝、氮化硼和云母以任意比例混合得到，无机非金属粉末的粒度为60-120目。
一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料的制备方法为，将原料混合后，放入球磨罐中密封，球磨罐抽真空并充入氮气进行球磨，球墨质量比为8-15，转速为400-600转/小时，球磨时间为4-6小时，完成后，脱除水分即得。
实施例2
一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料，包含以下重量份的原料：含钇碳化硅纤维25份、改性羟基磷灰石18份、无机非金属粉末35份、羧甲基纤维素硅盐7份；
其中，所述改性羟基磷灰石的改性方法为：将在温度为550℃的条件下热处理4小时，然后将质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液和热处理后的羟基磷灰石在温度为70℃混合15分钟，得到中间料；将甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯以1:1混合后在中间料表面进行水解反应，得到改性羟基磷灰石；
其中，质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液的用量为热处理后的羟基磷灰石重量的24%；所述甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯总用量为中间料重量的45%。
其余内容与实施例1中相同。
实施例3
一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料，包含以下重量份的原料：含钇碳化硅纤维30份、改性羟基磷灰石14份、无机非金属粉末40份、羧甲基纤维素硅盐3份；
其中，所述改性羟基磷灰石的改性方法为：将在温度为600℃的条件下热处理3小时，然后将质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液和热处理后的羟基磷灰石在温度为65℃混合15分钟，得到中间料；将甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯以1:1混合后在中间料表面进行水解反应，得到改性羟基磷灰石；
其中，质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液的用量为热处理后的羟基磷灰石重量的18%；所述甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯总用量为中间料重量的50%。
其余内容与实施例1中相同。
设置对照组1，将改性羟基磷灰石替换为羟基磷灰石，其余内容与实施例1中相同；
设置对照组2，将含钇碳化硅纤维去掉，其余内容与实施例1中相同；
设置对照组3，改材料为无机非金属粉末，具体为氧化铝和云母以重量比2:1混合；
其中导热系数的检测方法为激光闪烁法；电阻率用EST120型数字高阻计测试，测试温度为25℃，测试电压为500V；得到以下结果
表1
组别 电阻率（Ω·m） 导热系数（W/m/K）
实施例1 2.3×1013 82.6
实施例2 2.5×1013 81.8
实施例3 2.4×1013 82.3
对照组1 1.2×1013 76.5
对照组2 1.9×1013 60.8
对照组3 0.64×1013 62.4
在温度为200℃的环境中处理180小时后，对其电阻率和导热系数再次检测，得到以下结果：
表2
组别 电阻率（Ω·m） 导热系数（W/m/K）
实施例1 1.9×1013 79.4
实施例2 2.2×1013 78.6
实施例3 2.1×1013 78.8
对照组1 0.43×1013 51.3
对照组2 1.2×1013 45.6
对照组3 2.8×1011 35.4
由表1和表2中数据可以看出，本发明中制备的电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料电绝缘性好，导热系数高，在高温条件下其绝缘性和导热系数变化较小，能够有效延长电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料的使用范围，提高电饭锅加热盘的加热效率。

Claims (6)

1.一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料，其特征在于，其原料包括含钇碳化硅纤维、改性羟基磷灰石、无机非金属粉末、羧甲基纤维素硅盐；
其中，所述改性羟基磷灰石的改性方法为：将在温度为550-600℃的条件下热处理3-4小时，然后将质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液和热处理后的羟基磷灰石在温度为65-70℃混合15-20分钟，得到中间料；将甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯以1:1混合后在中间料表面进行水解反应，得到改性羟基磷灰石；
其中，质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液的用量为热处理后的羟基磷灰石重量的18-24%；所述甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯总用量为中间料重量的45-50%。
2.如权利要求1所述一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的制备方法为：按相应重量配比将聚乙烯醇加入水中，在加热过程中以50-60转/分钟的转速不断搅拌，直到水烧开后保温2-3小时，冷却至室温后用20目筛过滤即得。
3.如权利要求1所述一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料，其特征在于，所述含钇碳化硅纤维直径为6.2μm，抗张强度为3.52GPa。
4.如权利要求1所述一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料，其特征在于，所述无机非金属粉末为氧化铝、氮化硼和云母以任意比例混合得到，无机非金属粉末的粒度为60-120目。
5.如权利要求1所述一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料，其特征在于，包含以下重量份的原料：含钇碳化硅纤维25-30份、改性羟基磷灰石14-18份、无机非金属粉末35-40份、羧甲基纤维素硅盐3-7份。
6.如权利要求1所述一种电饭锅加热盘用耐高温导热绝缘材料，其特征在于，其制备方法为，将原料混合后，放入球磨罐中密封，球磨罐抽真空并充入氮气进行球磨，球墨质量比为8-15，转速为400-600转/小时，球磨时间为4-6小时，完成后，脱除水分即得。
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