CN108794051A - 多孔陶瓷、其制备方法以及电子烟加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电子烟的多孔陶瓷的制备方法，包括如下步骤：按照CaCO3:TiO2:Al2O3的摩尔比为1:1:(0.8‑1.2)的比例分别取CaCO3、TiO2和Al2O3粉体，投入到玛瑙研钵中进行干磨，待混合均匀后，按照粉料/乙醇＝2:1‑5:1的质量比加入无水乙醇进行湿混1‑3h；向混合粉体中加入2‑5wt％的粘结剂，继续混合0.5‑1h，再转移至压机中压制成型；将得到的坯体放入到高温炉中，在真空气氛下，将炉温升至1150℃‑1400℃，保温1‑3h，即得到所述多孔陶瓷。由上述制备方法得到的多孔陶瓷，强度高，且孔隙率高，适用于电子烟产品，有利于提高烟油的雾化效率。
Description
技术领域
本发明涉及多孔陶瓷的制备方法，具体涉及一种用于电子烟的多孔陶瓷及其制备方法，以及电子烟加热装置。
背景技术
多孔陶瓷是一般由骨料、粘结剂及造孔剂等组分由高温烧结的陶瓷材料，内部具有大量彼此连通并与材料表面连通的孔道结构。由于多孔陶瓷具有孔隙率高、化学性质稳定、比表面积大、体积密度小、导热性低以及耐高温耐腐蚀等优良性能，在冶金、生物、能源、环保等领域有着众多应用。
电子烟的雾化器是电子烟中储存烟液和产生烟雾的主要部件，需要保证储存液体不泄露并达到一定的烟雾产生量。然而现有的多孔陶瓷的制备方法制备的多孔陶瓷无法兼顾强度及孔隙率，从而无法应用于电子烟。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于电子烟的多孔陶瓷的制备方法，与现有技术相比，由该制备方法制得的多孔陶瓷，强度高，且孔隙率高，应用在电子烟产品中，有利于提高烟油的雾化效率。
本发明的另一目的在于提供一种电子烟加热装置，该电子烟加热装置中包含由上述多孔陶瓷制备得到的多孔陶瓷棒。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于电子烟的多孔陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
按照CaCO3:TiO2:Al2O3的摩尔比为1:1:(0.8-1.2)的比例分别取 CaCO3、TiO2和Al2O3粉体，投入到玛瑙研钵中进行干磨，待混合均匀后，按照粉料/乙醇＝2:1-5:1的质量比加入无水乙醇进行湿混1-3h；
向混合粉体中加入2-5wt％的粘结剂，继续混合0.5-1h，再转移至压机中压制成型；
将得到的坯体放入到高温炉中，在真空气氛下，将炉温升至1150℃ -1400℃，保温1-3h，即得到所述多孔陶瓷。
根据本发明的一种实施方式，所述干磨的时间为1-3h。
根据本发明的一种实施方式，所述粘结剂为聚乙烯、石蜡和硬脂酸组成的混合物，其质量比为70:20:10。
根据本发明的一种实施方式，混合料于20-200MPa的压力下压制成型。
根据本发明的一种实施方式。高温炉的升温速率为10-20℃/min。
根据本发明的一种实施方式，将炉温升至1300-1350℃，保温时间为2h。
此外，本发明还提供了由前述的制备方法制备得到的用于电子烟的多孔陶瓷。
此外，本发明还提供了一种电子烟加热装置，其包括由前述的多孔陶瓷制备而成的多孔陶瓷棒和螺旋状发热膜；所述多孔陶瓷棒内开设有贯通的烟油流道，所述烟油流道能够与电子烟储存烟油的腔室连通；所述多孔陶瓷棒的表面形成有螺旋状凹槽，所述发热膜贴附于所述螺旋状凹槽上；所述发热膜包括导热膜以及埋设于所述导热膜中若干根并行的加热丝，且所述加热丝的两端部露出所述导热膜。
根据本发明的一种实施方式，所述多孔陶瓷棒的两端形成为直径逐渐减小的引导部，以便于插入电子烟储存烟油的腔室。
根据本发明的一种实施方式，还包括一对连接电极，所述连接电极套装于多孔陶瓷棒上，其具有一连接端子，所述加热丝的端部连接于该连接端子上。
本发明的有益效果在于：
本发明的多孔陶瓷的制备方法，采用CaCO3、TiO2和Al2O3粉体作为原料，在混料的过程中，加入了粘结剂，有利于坯料的成型；且在烧结过程中，坯料被除去，有利于提高成品的孔隙率；其次，采用 CaCO3作为原料，在烧结过程中，CaCO3发生分解产生气体，进一步提高了多孔陶瓷的孔隙率；再次，XRD测试数据显示，多孔陶瓷的主要相组成为Al2O3和CaTiO3，保证了多孔陶瓷的具有较高的强度。
本发明制备得到的多孔陶瓷，强度高，且孔隙率高，适合应用在电子烟产品中，有利于提高烟油的雾化效率。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到的多孔陶瓷的XRD的粉晶衍射图；
图2是本发明实施例1制备得到的多孔陶瓷的SEM图片；
图3是本发明实施例4的电子烟加热装置的结构示意图；
其中：100、多孔陶瓷棒；110、引导部；120、烟油流道；130、螺旋状凹槽；200、发热膜；210、导热膜；220、加热丝；300、连接电极；310、连接端子。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本说明书提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全都引于此供参考。除非另有定义，本说明书所用的所有技术和科学术语都具有本领域技术人员常规理解的含义。在有冲突的情况下，以本说明书的定义为准。
当本说明书以词头“本领域技术人员公知”、“现有技术”或其类似用语来导出材料、物质、方法、步骤、装置或部件等时，该词头导出的对象涵盖本申请提出时本领域常规使用的那些，但也包括目前还不常用，却将变成本领域公认为适用于类似目的的那些。
在本说明书的上下文中，除了明确说明的内容之外，未提到的任何事宜或事项均直接适用本领域已知的那些而无需进行任何改变。而且，本文描述的任何实施方式均可以与本文描述的一种或多种其他实施方式自由结合，由此而形成的技术方案或技术思想均视为本发明原始公开或原始记载的一部分，而不应被视为是本文未曾披露或预期过的新内容，除非本领域技术人员认为该结合是明显不合理的。
实施例1
按照CaCO3:TiO2:Al2O3的摩尔比为1:1:1的比例分别取CaCO3、 TiO2和Al2O3粉体，投入到玛瑙研钵中进行干磨2h。待混合均匀后，按照粉料/乙醇＝2:1的质量比加入无水乙醇进行湿混1h。接着，向混合粉体中加入3wt％的粘结剂，继续混合1h，再转移至压机中压制成型，其中粘结剂为聚乙烯、石蜡和硬脂酸组成的混合物，其质量比为 70:20:10。然后，将得到的坯体放入到高温炉中，在真空气氛下，以 20℃/min的速率将炉温升至1300℃，保温2h，即得到多孔陶瓷。
实施例2
按照CaCO3:TiO2:Al2O3的摩尔比为1:1:1.2的比例分别取CaCO3、 TiO2和Al2O3粉体，投入到玛瑙研钵中进行干磨1h。待混合均匀后，按照粉料/乙醇＝3:1的质量比加入无水乙醇进行湿混2h。接着，向混合粉体中加入3wt％的粘结剂，继续混合0.5h，再转移至压机中压制成型，其中粘结剂为聚乙烯、石蜡和硬脂酸组成的混合物，其质量比为70:20:10。然后，将得到的坯体放入到高温炉中，在真空气氛下，以15℃/min的速率将炉温升至1350℃，保温2h，即得到多孔陶瓷。
实施例3
按照CaCO3:TiO2:Al2O3的摩尔比为1:1:0.8的比例分别取CaCO3、 TiO2和Al2O3粉体，投入到玛瑙研钵中进行干磨1h。待混合均匀后，按照粉料/乙醇＝5:1的质量比加入无水乙醇进行湿混2h。接着，向混合粉体中加入3wt％的粘结剂，继续混合1h，再转移至压机中压制成型，其中粘结剂为聚乙烯、石蜡和硬脂酸组成的混合物，其质量比为 70:20:10。然后，将得到的坯体放入到高温炉中，在真空气氛下，以 10℃/min的速率将炉温升至1250℃，保温1h，即得到多孔陶瓷。
实施例4
图3示出了本发明一实施例的电子烟加热装置的结构示意图，从图3中可以看出，该电子烟加热装置包括多孔陶瓷棒100、螺旋状发热膜200以及一对连接电极300。
具体的，多孔陶瓷棒100内开设有贯通的烟油流道120，烟油流道120能够与电子烟储存烟油的腔室连通，烟油能够通过烟油流道 120进入到多孔陶瓷棒100内部。多孔陶瓷棒100具有很多微孔，其内部的烟油能够通过微孔渗透到表面。为了便于多孔陶瓷棒100插入到储存烟油的腔室中，优选的，多孔陶瓷棒100的两端形成有直径逐渐减小的引导部110，本实施例中，引导部110为圆台状。本领域技术人员可以理解，根据需要引导部110可以为其他形状。
多孔陶瓷棒100的表面形成有螺旋状凹槽，发热膜200贴附于该螺旋状凹槽中。发热膜200包括导热膜210以及埋设于导热膜210中的若干根并行的加热丝220，且加热丝220的两端部露出所述导热膜 210。其中，导热膜210需要具有良好的耐热性和导热性，能迅速将加热丝220产生的热量均匀地传导至多孔陶瓷棒100的表面。优选的，导热膜210采用聚酰亚胺薄膜(PI)，其耐热性和稳定性好，且导热系数在有机薄膜中最高。另外，为了进一步提高导热膜210的导热系数，还可采用改性PI膜，如专利号为CN102149542B、CN106380844A、CN103194062A等中国专利中公开的改性PI膜。
导热膜210的厚度优选为0.5-2mm，这样的厚度既保证了其具有足够的机械性能，又使得其弯曲折叠性能良好，能较为服帖地包覆在多孔陶瓷棒100的表面。
加热丝220的两端伸出导热膜210，以与电源连接。加热丝220 可采用常用的铁铬铝电热丝或镍铬电热丝，当然，根据需要也可采用其他电热丝。
上述一对连接电极300分别套装于多孔陶瓷棒100上，且位于发热膜200的两侧，连接电极300具有一连接端子310，加热丝220的端部连接于该连接端子310上，例如采用焊接于连接端子310上的方式。
本实施例的电子烟加热装置，通过在多孔陶瓷棒100表面包覆螺旋状发热膜200，发热膜200包括导热膜210和埋设于导热膜210中的若干根并行的加热丝220，加热丝220产生的热量，能通过导热膜 210均匀地传导至多孔陶瓷棒100的表面。与现有的采用加热丝220 缠绕在多孔陶瓷棒100上的方式相比，本实施例的电子烟加热装置，能够进一步提高多孔陶瓷棒100表面受热的均匀性，避免多孔陶瓷棒 100的表面受热不均，从而能够明显的提高电子烟雾化器的雾化效率、提升烟雾的口感并具有较高的可靠性。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.用于电子烟的多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照CaCO3:TiO2:Al2O3的摩尔比为1:1:(0.8-1.2)的比例分别取CaCO3、TiO2和Al2O3粉体，投入到玛瑙研钵中进行干磨，待混合均匀后，按照粉料/乙醇＝2:1-5:1的质量比加入无水乙醇进行湿混1-3h；
向混合粉体中加入2-5wt％的粘结剂，继续混合0.5-1h，再转移至压机中压制成型；
将得到的坯体放入到高温炉中，在真空气氛下，将炉温升至1150℃-1400℃，保温1-3h，即得到所述多孔陶瓷。
2.如权利要求1所述的用于电子烟的多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述干磨的时间为1-3h。
3.如权利要求1所述的用于电子烟的多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯、石蜡和硬脂酸组成的混合物，其质量比为70：20：10。
4.如权利要求1所述的用于电子烟的多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，混合料于20-200MPa的压力下压制成型。
5.如权利要求1所述的用于电子烟的多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，高温炉的升温速率为10-20℃/min。
6.如权利要求1所述的用于电子烟的多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，将炉温升至1300-1350℃，保温时间为2h。
7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的用于电子烟的多孔陶瓷。
8.一种电子烟加热装置，其特征在于，包括由权利要求7所述的多孔陶瓷制备而成的多孔陶瓷棒和螺旋状发热膜；所述多孔陶瓷棒内开设有贯通的烟油流道，所述烟油流道能够与电子烟储存烟油的腔室连通；所述多孔陶瓷棒的表面形成有螺旋状凹槽，所述发热膜贴附于所述螺旋状凹槽上；所述发热膜包括导热膜以及埋设于所述导热膜中若干根并行的加热丝，且所述加热丝的两端部露出所述导热膜。
9.如权利要求8所述的电子烟加热装置，其特征在于，所述多孔陶瓷棒的两端形成为直径逐渐减小的引导部，以便于插入电子烟储存烟油的腔室。
10.如权利要求8所述的电子烟加热装置，其特征在于，还包括一对连接电极，所述连接电极套装于多孔陶瓷棒上，其具有一连接端子，所述加热丝的端部连接于该连接端子上。
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