CN110526686B - 一种渗油多孔陶瓷、制备方法及其在电子烟的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种渗油多孔陶瓷材料、制备方法以及该陶瓷在电子烟的应用,本发明渗油多孔陶瓷材料采用球形陶瓷颗粒以及与能与其共烧成多孔陶瓷体的微粉配合烧结而成或釆用无机陶瓷粉体与有机热塑剂注塑成型而成。本发明通过选用熔融球形氧化铝、熔融球形莫来石或熔融球形石英作为颗粒骨架,分别配以适量的以二氧化钛、二氧化锆和二氧化硅微粉为主的烧结单元微粉,制备的陶瓷产品在内部结构中形成空隙较大且均匀的毛细孔,不仅提高了该陶瓷制品的导油功能,也提高了该陶瓷制品的强度。本发明还公开了该多孔陶瓷的制备方法,通过控烧结和注塑温度以及时间等关键工艺节点参数,制备的多孔陶瓷产品的孔隙率大且均匀,可满足电子烟的装配及使用要求。

Description

一种渗油多孔陶瓷、制备方法及其在电子烟的应用
技术领域
本发明属于陶瓷材料技术领域,具体涉及一种多孔陶瓷材料,本发明还涉及该多孔陶瓷材料的制备方法以及该多孔陶瓷材料在电子烟中的应用。
背景技术
为了降低吸烟对身体健康的危害程度,人们研制出了一种能够通过加热不点燃烟草的方式进行抽吸的烟草制品,该加热不燃烧型烟草制品通常又被称为电子烟。
电子烟主要包括电热丝、供油结构和导油结构。目前,导油结构所使用的介质经历了从普通的高目数网眼型导油介质已发展到抗干烧的玻纤绳以及物理性能良好的陶瓷材料。传统导油介质如金属导油网、玻纤绳和有机棉等大多存在的金属异味、导油速度不佳以及烟油异变等问题。
而陶瓷是用铝硅酸盐矿物或某些氧化物等为主要原料,通过特定的物理化学工艺在高温下以一定的温度和气氛制成的具有一定型式的工艺岩石。Al2O3和ZrO2是新型陶瓷制品中使用最为广泛的原料之一,具有一系列优良的性能, Al2O3陶瓷、ZrO2陶瓷具有机械强度极高、导热性能良好、介质损耗低等优良特性。
将陶瓷材料将经过火焰熔融法工艺制成圆形的球形粒子,最后再加入一定量的微粉作为烧结单元将这些圆形的颗粒烧结到一起形成一个坚硬的陶瓷体,其内部结构可形成无数的细小的气孔,因而可大大提高渗油速度和烟油渗入的储存数量。因此,将多孔陶瓷用于电子烟的导油结构,可有效改善传统导油介质存在的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种渗透速度快、物理性能良好的渗油多孔陶瓷,本发明还提供该多孔陶瓷的制备方法和原料设计选择方法。
本发明采用以下技术方案:
本发明一种渗油多孔陶瓷,所述多孔陶瓷采用球形陶瓷颗粒以及与其能够共烧成多孔陶瓷体的陶瓷微粉配合烧结而成或采用无机陶瓷粉体与有机热塑剂注塑成型而成。
本发明上述的多孔陶瓷包括但不限于熔融球形氧化铝、熔融球形莫来石或熔融球形石英作为颗粒骨架,以及包括可以与所述球形陶瓷颗粒共烧的陶瓷微粉作为结单元微粉,包括但不限于以二氧化钛、二氧化锆或二氧化硅作为烧结单元微粉,并且可以根据渗油速度要求通过调节颗粒大小来调节气孔的孔径大小。
下面对本发明多孔陶瓷材料的配方及用量进行详叙述,包括但不限于如下五个配方,分别是:
1、配方之一
本发明的渗油多孔陶瓷,包括主料和辅料,所述主料包括以下重量百分比的组分:
颗粒骨架78-80%;烧结单元微粉20-22%;所述辅料包括成型助剂PVA液态粘结剂和乳化蜡脱模剂。
进一步地,上述颗粒骨架中,包括以下优选的组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的球熔融形莫来石:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的10-15%;
所述烧结单元微粉中,包括以下优选的组分:
摩尔比为1:1的二氧化钛和二氧化锆:占烧结单元微粉的95%;
助烧剂二氧化铈:占烧结单元微粉的5%;
所述辅料中,包括以下优选的组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4-5%;
乳化蜡脱模剂:占总料的0.4-0.6%。
更进一步地,上述主料包括78-80%的颗粒骨架以及20-22%的烧结单元微粉,所述颗粒骨架中,包括以下更进一步优选的组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的10-15%;
所述辅料中,包括以下更进一步优选的组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4.5%;乳化蜡脱模剂:占总料的0.45%。
2、配方之二
本发明的一种渗油多孔陶瓷,包括主料和辅料,所述主料包括78-80%的颗粒骨架以及20-22%的烧结单元微粉,所述颗粒骨架包括以下组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的10-15%;
所述烧结单元微粉为1-2微米粒径的二氧化硅石英微粉;
所述辅料中,包括以下组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4-5%;乳化蜡脱模剂:占总料的0.5%。
进一步地,上述主料包括80%的颗粒骨架以及20%的烧结单元微粉,所述颗粒骨架包括以下优选的组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.53-0.075mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的10-15%;
所述辅料中,包括以下优选的组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4.5%;乳化蜡脱模剂:占总料的0.5%。
3、配方之三
本发明的一种渗油多孔陶瓷,包括主料和辅料,所述主料包括78-80%的颗粒骨架以及20-22%的烧结单元微粉,所述颗粒骨架包括以下组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的10-15%;
所述烧结单元微粉为1-2微米粒径的二氧化硅石英微粉;
所述辅料中,包括以下组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4-5%;乳化蜡脱模剂:占总料的0.4-0.6%。
进一步地,上述主料包括78-80%的颗粒骨架以及20-22%的烧结单元微粉,所述颗粒骨架包括以下优选的组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的10-15%;
所述辅料中,包括以下优选的组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4.5%;乳化蜡脱模剂:占总料的0.5%。
4、配方之四
本发明的一种渗油多孔陶瓷,包括86-88wt%的无机陶瓷粉体主料和 12-14wt%的有机热塑剂辅料,所述无机陶瓷粉体主料包括78-80%的颗粒骨架和 20-22%的烧结单元微粉,所述颗粒骨架为粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石颗粒;
所述烧结单元微粉中,包括以下组分:
摩尔比为1:1的二氧化钛和二氧化锆:占烧结单元微粉的95%;助烧剂二氧化铈:占烧结单元微粉的5%;
所述有机热塑剂辅料中,包括以下组分:
58-63℃石蜡:占总辅料的55-60%;硬脂酸:占总辅料的9-11%;聚乙烯:占总辅料的20-25%;聚丙烯:占总辅料的11-15%。
5、配方之五
本发明的一种渗油多孔陶瓷,包括86-88wt%的无机陶瓷粉体主料和 12-14wt%的有机热塑剂辅料,所述无机陶瓷粉体主料包括78-80%的颗粒骨架和 20-22%的烧结单元微粉,所述颗粒骨架为粒径为0.075-0.1mm的熔融球形石英颗粒;所述烧结单元微粉为二氧化硅石英微粉:
所述有机热塑剂辅料中,包括以下组分:
58-63℃石蜡:占总辅料的55-60%;硬脂酸:占总辅料的9-11%;聚乙烯:占总辅料的20-25%;聚丙烯:占总辅料的11-15%。
本发明渗油多孔陶瓷的制备方法,包括干法成型法和注塑成型法,对应本发明上述的五个配方,其中,配方一、二和三采用干法成型法,配方四和配方五采用注塑成型法。
上述本发明渗油多孔陶瓷主要应用包括但不限于制备电子烟产品,也可用于相应领域。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明多孔陶瓷材料的配方合理,通过选用多种规格的熔融球形氧化铝、熔融球形莫来石或熔融球形石英作为颗粒骨架,分别配以适量的以二氧化钛、二氧化锆和二氧化硅微粉为主的烧结单元微粉,球形颗粒比表面积大,球形形状之间产生的空隙较大且均匀;二氧化钛等材料具有良好的润湿性和亲油性等物理性能,可以烧结或注塑料加工出比较平整的产品,最终制备的陶瓷产品在内部结构中形成空隙大且均匀的毛细孔,不仅提高了该陶瓷制品的导油功能、有效改善传统导油介质存在的缺陷,也提高了该陶瓷成品的强度。
本发明在烧结制备时,针对熔融球形氧化铝、熔融球形莫来石、熔融球形石英主料成分,通过控制球磨时间、烧结温度及烧结时间以及注塑温度和压力等工艺关键节点参数,制备的多孔陶瓷产品的孔隙率大且均匀,可满足电子烟的装配及使用要求。
具体实施方式
为便于理解本发明,本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅用于帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
如无具体说明,本发明的各种原料均可以通过市售得到;或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明,本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练入员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。除非另外说明,本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。
实施例1
一种电子烟用渗油多孔陶瓷材料,包括主料和辅料,主料包括78-80%的颗粒骨架以及20-22%的烧结单元微粉,所述颗粒骨架中,包括以下组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的10-15%;
所述烧结单元微粉中,包括以下组分:
摩尔比为1:1的二氧化钛和二氧化锆:占烧结单元微粉的95%;助烧剂二氧化铈:占烧结单元微粉的5%;
取二氧化钛(TiO2)微粉和二氧化锆(ZrO2)微粉,加入二氧化铈助烧剂经过 1500-1550℃高温烧制而得到钛酸锆(ZrTiO4)相材料。
所述辅料中,包括以下组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4.5%;乳化蜡脱模剂:占总料的0.5%。
制备过程如下(干法成型):
步骤1):采用精度公差在2克的电子秤,称好配方所需的熔融球形莫来石颗粒料放于一容器内;
步骤2):采用精度公差在2克的电子秤,称好配方所需的各种二氧化钛、二氧化锆以及二氧化铈微粉放于一容器内,再一起倒入放有聚氨酯球的球磨机里,球磨50分钟后,采用60目筛网的振动筛进行过筛,过筛完成后放入一塑料容器桶容器内;
步骤3):采用精度1克左右的电子秤称好配方所需的PVA粘结剂和脱模剂倒在一个塑料容器内,用尼龙棒进行搅拌3分钟,将两种液体充分互溶混合;
步骤4):将步骤1)的熔融球形莫来石料倒入混碾机或高速混料机内预先进行预混3分钟,加入步骤3)混合好的PVA粘结剂和脱模剂,再次混合使球形莫来石颗粒表面被粘结剂充分润湿;
步骤5):将步骤2)球磨过筛后的微粉倒入混碾机或高速混料机内进行混碾约18分钟,再将混碾机内碾轮专用工具勾起保持悬空状态保持非碾压状态进行混合25分钟;
步骤6):将步骤5)混好的料取出,过50目筛后放入塑料袋内,将袋内空气挤出,扎好塑料袋,在扎好料的塑料袋上压25-50公斤重量的物体且保持36小时;
步骤7)、将步骤6)捆扎好的混合料加入到模具型腔内,刮平后采用1-1.2吨 /cm2压力压制成型,再采用真空硅胶吸盘或人工取出成型品,放在多孔托板上进行养护不小于36小时;
步骤8)、将步骤7)的成型品装到炉内,先低温排胶排出粘结剂和脱模剂,再进行烧结,烧结温度及变化过程为:3-4小时升到265℃,保温1小时;再3-4小时到300℃,保温1小时,再5-6小时升到800℃保温1小时;再以每小时100℃升温速率升到1200℃保温1小时,再每小时到60-70℃升温速度升到1500-1550℃保温2小时,后再以3小时速率降到1100℃即可停止后进行自然降温,出炉即得到多孔陶瓷产品。
取本实施例制备的多孔陶瓷产品,采用丙二醇油滴到该多孔陶瓷产品上,丙二醇可以迅速渗透到产品里面,渗透速度明显快于其它同类材料的陶瓷产品。
实施例2
一种电子烟用渗油多孔陶瓷材料,包括主料和辅料,主料包括78-80%的颗粒骨架以及20-22%的烧结单元微粉,所述颗粒骨架包括以下组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的10-15%;
所述烧结单元微粉为1.5微米粒径的二氧化硅石英微粉;
所述辅料中,包括以下组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4.5%;乳化蜡脱模剂:占总料的0.5%。
制备过程如下(干法成型):
步骤1)、称好配方所需的各种规格的熔融球形莫来石颗粒料放于一容器内;
步骤2)、称好配方所需的各种采用80目筛网的振动筛进行过筛,过筛完成后放入一塑料容器桶容器内;
步骤3)、称好配方所需的PVA粘结剂和脱模剂,倒于一个塑料容器内,搅拌3分钟;
步骤4)、将步骤1)的熔融球形莫来石料倒入混碾机或高速混料机内预先进行预混3分钟,加入步骤3)混合好的PVA粘结剂和脱模剂,再次混合使球形电熔莫来石颗粒表面被粘结剂充分润湿;
步骤5)、将步骤2)球磨过筛后的微粉倒入混碾机或高速混料机内进行混碾 15-20分钟,再将混碾机内碾轮专用工具勾起保持悬空状态保持非碾压状态进行混合25-30分钟;
步骤6)、将步骤5)混好的料取出,过50目筛后放入塑料袋内,将袋内空气挤出,扎好塑料袋,在扎好料的塑料袋上压50公斤重量的物体且保持36小时;
步骤7)、将步骤6)捆扎好的混合料加入到模具型腔内,刮平后采用1-1.2吨 /cm2压力压制成型,再采用真空硅胶吸盘或人工取出成型品,放在多孔托板上进行养护不小于36小时;
步骤8)、将步骤7)的成型品装到炉内,先低温排胶排出粘结剂和脱模剂,再进行烧结,烧结温度及变化过程为:3-4小时升到265℃,保温1小时;再3-4 小时到300℃,保温1小时,再5-6小时升到800℃保温1小时;再以每小时 80-100℃升温速率升到1200℃保温1小时,再每小时到60-70℃升温速度升到 1300-1350℃保温2小时,后再以3小时速率降到1100℃即可停止后进行自然降温,出炉即得到多孔陶瓷产品。
实施例3
一种电子烟用渗油多孔陶瓷材料,包括主料和辅料,主料包括78-80%的颗粒骨架以及20-22%的烧结单元微粉,所述颗粒骨架包括以下组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的10-15%;
所述烧结单元微粉为1.5微米粒径的二氧化硅石英微粉;
所述辅料中,包括以下优组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4.5%;乳化蜡脱模剂:占总料的0.5%。
制备过程如下(干法成型):
步骤1)、称好配方所需的各种规格的熔融球形石英颗粒料放于一容器内;
步骤2)、称好配方所需的二氧化硅石英微粉,采用80目筛网的振动筛进行过筛,过筛完成后放入一塑料容器桶容器内;
步骤3)、称好配方所需的PVA粘结剂和脱模剂,倒于一个塑料容器内,搅拌2-4分钟;
步骤4)、将步骤1)的熔融球形石英颗粒料倒入混碾机或高速混料机内预先进行预混3分钟,加入步骤3)混合好的PVA粘结剂和脱模剂,再次混合使球形熔融石英颗粒表面被粘结剂充分润湿;
步骤5)、将步骤2)球磨过筛后的二氧化硅石英微粉倒入混碾机或高速混料机内进行混碾约15-20分钟,再将混碾机内碾轮专用工具勾起保持悬空状态保持非碾压状态进行混合25-30分钟;
步骤6)、将步骤5)混好的料取出,过50目筛后放入塑料袋内,将袋内空气挤出,扎好塑料袋,在扎好料的塑料袋上压50公斤重量的物体且保持36小时;
步骤7)、将步骤6)捆扎好的混合料加入到模具型腔内,刮平后采用1-1.2吨/cm2压力压制成型,再采用真空硅胶吸盘或人工取出成型品,放在多孔托板上进行养护不小于36小时;
步骤8)、将步骤7)的成型品装到炉内,先低温排胶排出粘结剂和脱模剂,再进行烧结,烧结温度及变化过程为:3-4小时升到265℃,保温1小时;再3-4小时到300℃,保温1小时,再5-6小时升到800℃保温1小时;再以每小时80-100℃升温速率升到1200℃保温1小时,再每小时到60-70℃升温速度升到1300-1350℃保温2小时,后再以3小时速率降到1100℃即可停止后进行自然降温,出炉即得到多孔陶瓷产品。
实施例4
一种电子烟用渗油多孔陶瓷材料,包括87wt%的无机陶瓷粉体主料和 13wt%的有机热塑剂辅料,所述无机陶瓷粉体主料包括77%的颗粒骨架和23%的烧结单元微粉,其特征在于:
所述颗粒骨架为粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石;
所述烧结单元微粉中,包括以下组分:
摩尔比为1:1的二氧化钛和二氧化锆:占烧结单元微粉的95%;助烧剂二氧化铈:占烧结单元微粉的5%;钛酸锆(ZrTiO4)相材料的制备同于实施例1;
所述有机热塑剂辅料中,包括以下组分:
58-63℃石蜡:占总辅料的56%;硬脂酸:占总辅料的10%;聚乙烯:占总辅料的22%;聚丙烯:占总辅料的12%。
制备过程如下(注塑成型):
步骤1)、原料称取
称好所需的颗粒骨料、烧结单元陶瓷微粉料以及有机辅料,分别放在塑料容器中;
步骤2)、混炼造粒
打开蜜炼机器,将密炼机温度调到130-135℃;等待密炼机升温到130-135℃后先将陶瓷颗粒料全部导入密炼机密炼桶内进行慢速搅拌,此时因为冷态的球形陶瓷材料会将密炼机桶内温度降下来等待温度回升到130-135℃后,加入石蜡、硬脂酸、聚乙烯和聚丙烯;开始搅拌混炼;知道有机辅料融化后加热陶瓷微粉加完后将密炼机升温到165℃密炼,并将密炼机密炼桶压盖盖上以免温度流失和有机辅料助剂的挥发出来,165℃混炼搅拌是将所有有机辅料完全融化并达到足够的润湿性和流动性;165℃条件保持混炼20-30分钟后,打开压盖关掉密炼机,并用不锈钢铲刀铲除边缘的密炼料赶往密炼桶中间,然后将密炼机温度降到130℃进行剪切密炼20-25分钟,确认密炼料处于非流体状态后开始将密炼料送入挤出造粒机内进行挤出造粒,获得:直径3-4mm,长度5-6mm的圆柱形造粒料。
步骤3)、注塑成型
开启注塑机安装模具并将模具温度通过模温机制冷机控制在30-40℃;预热注射机并确认注塑机注射温度在175-180℃;按投影面积的每平方厘米0.5-0.8吨的射出力设定注射吨位;注射到模具成型后,打开模具取出成型品,得到需要的成型坯体;
步骤4)、脱脂
将坯体放入醇类的溶剂的脱蜡专用脱蜡设备中,并保持恒温50-60小时;脱蜡完成后放入热脱脂炉内脱脂排出聚乙烯、聚丙烯、硬脂酸有机物;
将坯体放入醇类的溶剂的脱蜡专用脱蜡设备中根据石蜡牌号温度设定脱蜡温度,并保持恒温50-60小时;脱蜡完成后放入热脱脂炉内脱脂排出聚乙烯、聚丙烯、硬脂酸有机物,具体过程如下:
1小时升温到180℃,180度保温1小时,3小时升温到210℃,210℃保温1小时,3小时升温到265℃,265℃保温1小时,3小时升温到300℃,300℃保温 1小时,4.5小时升温到600℃,600度保温1小时(600℃此时有机物已经完全排除干净但还没有足够的搬运强度很容易在搬运过程出现破碎,需要继续升温到足够的搬运强度)2小时升温到800℃,800℃保温2小时后脱脂炉停止;待温度冷却到200℃以下能取出产品时得到具有就够搬运强度的多孔陶瓷坯体。
步骤5)、烧成
取步骤4)脱脂后的多孔陶瓷坯体,于1小时升温到300℃,300℃保温0.5小时,1小时升温到600℃,600℃保温0.5小时,1小时升温到800℃,800℃保温 0.5小时,4小时升温到1200℃,1200℃保温1小时,5小时升温到1500-1550℃, 1500-1550℃保温2小时,3小时降温到1100℃烧成设备停止,待降温到200℃以下出炉即得到多孔陶瓷产品。
实施例5
一种电子烟用渗油多孔陶瓷材料,包括87wt%的无机陶瓷粉体主料和13wt%的有机热塑剂辅料,所述无机陶瓷粉体主料包括77%的颗粒骨架和23%的烧结单元微粉,其特征在于:
所述颗粒骨架为粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石;
所述烧结单元微粉为二氧化硅石英微粉:
所述有机热塑剂辅料中,包括以下组分:
58-63℃石蜡:占总辅料的56%;硬脂酸:占总辅料的10%;聚乙烯:占总辅料的22%;聚丙烯:占总辅料的12%。
制备过程如下(注塑成型):同于实施例4。
本领域技术人员在本发明的原则指引下,可以进行对于本发明的相关改进和变化,因此,可以理解的是,在不脱离本发明基本原则的情况下,可以对除了本说明书详细叙述的实施方案以外的其他方案实施本发明的改进和变化。

Claims (8)

1.一种渗油多孔陶瓷的制备方法,所述渗油多孔陶瓷包括主料和辅料,所述主料包括以下重量百分比的组分:颗粒骨架78-80%以及烧结单元微粉20-22%;
所述颗粒骨架中,包括以下重量百分比的组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的10-15%;
所述烧结单元微粉中,包括以下重量百分比的组分:
摩尔比为1:1的二氧化钛和二氧化锆:占烧结单元微粉的95%;
助烧剂二氧化铈:占烧结单元微粉的5%;
所述辅料中,包括以下重量百分比的组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4-5%;
乳化蜡脱模剂:占总料的0.4-0.6%;
其特征在于,包括如下步骤:
步骤1)、称好配方所需的各种规格的熔融球形莫来石颗粒料放于一容器内;
步骤2)、称好配方所需的各种二氧化钛、二氧化锆以及二氧化铈微粉放于一容器内,再一起倒入放有聚氨酯球的球磨机里,球磨40-60分钟后,采用50-60目筛网的振动筛进行过筛,过筛完成后放入一塑料容器桶容器内;
步骤3)、称好配方所需的PVA粘结剂和脱模剂,倒于一个塑料容器内,搅拌2-4分钟;
步骤4)、将步骤1)的熔融球形莫来石料倒入混碾机或高速混料机内预先进行预混3分钟,加入步骤3)混合好的PVA粘结剂和脱模剂,再次混合使球形莫来石颗粒表面被粘结剂充分润湿;
步骤5)、将步骤2)球磨过筛后的微粉倒入混碾机或高速混料机内进行混碾15-20分钟,再将混碾机内碾轮专用工具勾起保持悬空状态保持非碾压状态进行混合25-30分钟;
步骤6)、将步骤5)混好的料取出,过50目筛后放入塑料袋内,将袋内空气挤出,扎好塑料袋,在扎好料的塑料袋上压25-50公斤重量的物体且保持24-48小时;
步骤7)、将步骤6)捆扎好的混合料加入到模具型腔内,刮平后采用1-1.2吨/cm2压力压制成型,再采用真空硅胶吸盘或人工取出成型品,放在多孔托板上进行养护不小于36小时;
步骤8)、将步骤7)的成型品装到炉内,先低温排胶排出粘结剂和脱模剂,再进行烧结,烧结温度及变化过程为:3-4小时升到265℃,保温1小时;再3-4小时升温到300℃,保温1小时,再5-6小时升到800℃保温1小时;再以每小时100℃升温速率升到1200℃保温1小时,再每小时60-70℃升温速度升到1500-1550℃保温2小时,3小时降温到1100℃即可停止后进行自然降温,出炉即得到多孔陶瓷产品。
2.一种如权利要求1所述的渗油多孔陶瓷的制备方法,所述渗油多孔陶瓷包括主料和辅料,所述主料包括以下重量百分比的组分:78-80%的颗粒骨架以及20-22%的烧结单元微粉;
所述颗粒骨架包括以下重量百分比的组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的10-15%;
所述烧结单元微粉为1-2微米粒径的二氧化硅石英微粉;
所述辅料中,包括以下重量百分比的组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4-5%;
乳化蜡脱模剂:占总料的0.4-0.6%;
其特征在于,包括如下步骤:
步骤1)、称好配方所需的各种规格的熔融球形莫来石颗粒料放于一容器内;
步骤2)、称好配方所需的二氧化硅石英微粉,采用60或80目筛网的振动筛进行过筛,过筛完成后放入一塑料容器桶容器内;
步骤3)、称好配方所需的PVA粘结剂和脱模剂,倒于一个塑料容器内,搅拌2-4分钟;
步骤4)、将步骤1)的熔融球形莫来石料倒入混碾机或高速混料机内预先进行预混3分钟,加入步骤3)混合好的PVA粘结剂和脱模剂,再次混合使球形莫来石颗粒表面被粘结剂充分润湿;
步骤5)、将步骤2)球磨过筛后的二氧化硅石英微粉倒入混碾机或高速混料机内进行混碾15-20分钟,再将混碾机内碾轮专用工具勾起保持悬空状态保持非碾压状态进行混合25-30分钟;
步骤6)、将步骤5)混好的料取出,过50目筛后放入塑料袋内,将袋内空气挤出,扎好塑料袋,在扎好料的塑料袋上压25-50公斤重量的物体且保持24-48小时;
步骤7)、将步骤6)捆扎好的混合料加入到模具型腔内,刮平后采用1-1.2吨/cm2压力压制成型,再采用真空硅胶吸盘或人工取出成型品,放在多孔托板上进行养护不小于36小时;
步骤8)、将步骤7)的成型品装到炉内,先低温排胶排出粘结剂和脱模剂,再进行烧结,烧结温度及变化过程为:3-4小时升到265℃,保温1小时;再3-4小时升温到300℃,保温1小时,再5-6小时升到800℃保温1小时;再以每小时80-100℃升温速率升到1200℃保温1小时,再每小时60-70℃升温速度升到1300-1350℃保温2小时,3小时降温到1100℃即可停止后进行自然降温,出炉即得到多孔陶瓷产品。
3.如权利要求2所述的一种渗油多孔陶瓷的制备方法,其特征在于:所述主料包括以下重量百分比的组分:80%的颗粒骨架以及20%的烧结单元微粉;
所述颗粒骨架中,包括以下重量百分比的组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形莫来石:占颗粒骨架的10-15%;
所述辅料中,包括以下重量百分比的组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4.5%;
乳化蜡脱模剂:占总料的0.5%。
4.一种如权利要求1所述的渗油多孔陶瓷的制备方法,所述渗油多孔陶瓷包括主料和辅料,所述主料包括以下重量百分比的组分:78-80%的颗粒骨架以及20-22%的烧结单元微粉;
所述颗粒骨架包括以下重量百分比的组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的20-25%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的60-65%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的10-15%;
所述烧结单元微粉为1-2微米粒径的二氧化硅石英微粉;
所述辅料中,包括以下重量百分比的组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4-5%;
乳化蜡脱模剂:占总料的0.4-0.6%;
其特征在于,包括如下步骤:
步骤1)、称好配方所需的各种规格的熔融球形石英颗粒料放于一容器内;
步骤2)、称好配方所需的二氧化硅石英微粉,采用60或80目筛网的振动筛进行过筛,过筛完成后放入一塑料容器桶容器内;
步骤3)、称好配方所需的PVA粘结剂和脱模剂,倒于一个塑料容器内,搅拌2-4分钟;
步骤4)、将步骤1)的熔融球形石英颗粒料倒入混碾机或高速混料机内预先进行预混3分钟,加入步骤3)混合好的PVA粘结剂和脱模剂,再次混合使球形熔融石英颗粒表面被粘结剂充分润湿;
步骤5)、将步骤2)球磨过筛后的二氧化硅石英微粉倒入混碾机或高速混料机内进行混碾15-20分钟,再将混碾机内碾轮专用工具勾起保持悬空状态保持非碾压状态进行混合25-30分钟;
步骤6)、将步骤5)混好的料取出,过50目筛后放入塑料袋内,将袋内空气挤出,扎好塑料袋,在扎好料的塑料袋上压25-50公斤重量的物体且保持24-48小时;
步骤7)、将步骤6)捆扎好的混合料加入到模具型腔内,刮平后采用1-1.2吨/cm2压力压制成型,再采用真空硅胶吸盘或人工取出成型品,放在多孔托板上进行养护不小于36小时;
步骤8)、将步骤7)的成型品装到炉内,先低温排胶排出粘结剂和脱模剂,再进行烧结,烧结温度及变化过程为:3-4小时升到265℃,保温1小时;再3-4小时升温到300℃,保温1小时,再5-6小时升到800℃保温1小时;再以每小时80-100℃升温速率升到1200℃保温1小时,再每小时60-70℃升温速度升到1300-1350℃保温2小时,3小时降温到1100℃即可停止后进行自然降温,出炉即得到多孔陶瓷产品。
5.如权利要求4所述的一种渗油多孔陶瓷的制备方法,其特征在于:所述主料包括以下重量百分比的组分:80%的颗粒骨架以及20%的烧结单元微粉;
所述颗粒骨架包括以下重量百分比的组分:
粒径为0.1-0.15mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的23%;
粒径为0.075-0.1mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的63%;
粒径为0.053-0.075mm的熔融球形石英:占颗粒骨架的14%;
所述辅料中,包括以下重量百分比的组分:
浓度为11%的有机PVA液态粘结剂:占总料的4.5%;
乳化蜡脱模剂:占总料的0.5%。
6.如权利要求1所述的渗油多孔陶瓷的制备方法,所述渗油多孔陶瓷包括主料和辅料,所述主料包括以下重量百分比的组分:86-88%的无机陶瓷粉体主料和12-14%的有机热塑剂辅料;
所述无机陶瓷粉体主料包括78-80wt%的颗粒骨架和20-22wt%的烧结单元微粉,所述颗粒骨架为粒径为0.075-0.1mm的熔融球形莫来石颗粒;所述烧结单元微粉中,包括以下重量百分比的组分:摩尔比为1:1的二氧化钛和二氧化锆:占烧结单元微粉的95%;助烧剂二氧化铈:占烧结单元微粉的5%;
所述有机热塑剂辅料中,包括以下重量百分比的组分:
58-63℃石蜡:占总辅料的55-60%;
硬脂酸:占总辅料的9-11%;
聚乙烯:占总辅料的20-25%;
聚丙烯:占总辅料的11-15%;
其特征在于,包括如下步骤:
步骤1)、原料称取
称好所需的颗粒骨料、烧结单元陶瓷微粉料以及有机辅料,分别放在塑料容器中;
步骤2)、混炼造粒
打开密炼机器,将密炼机温度调到130-135℃;先将颗粒骨料、烧结单元陶瓷微粉料全部导入密炼机进行慢速搅拌,加入石蜡、硬脂酸、聚乙烯和聚丙烯后搅拌混炼;将密炼机升温到165℃密炼20-30分钟后,将温度降到130℃再密炼20-25分钟,最后将密炼料送入挤出造粒机内进行挤出造粒;
步骤3)、注塑成型
模具温度控制在30-40℃,预热注射机并确认注塑机注射温度在175-180℃;按投影面积的每平方厘米0.5-0.8吨的射出力设定注射吨位;注射到模具成型后,打开模具取出成型品,得到需要的成型坯体;
步骤4)、脱脂
将坯体放入醇类的溶剂的脱蜡专用脱蜡设备中,并保持恒温50-60小时;脱蜡完成后放入热脱脂炉内脱脂排出聚乙烯、聚丙烯、硬脂酸有机物;
步骤5)、烧成
将步骤4)脱脂后的多孔陶瓷坯体,于1小时升温到300℃,300℃保温0.5小时,1小时升温到600℃,600℃保温0.5小时,1小时升温到800℃,800℃保温0.5小时,4小时升温到1200℃,1200℃保温1小时,5小时升温到1500-1550℃,1500-1550℃保温2小时,3小时降温到1100℃烧成设备停止,待降温到200℃以下出炉即得到多孔陶瓷产品。
7.如权利要求6所述的一种渗油多孔陶瓷的制备方法,包括86-88wt%的无机陶瓷粉体主料和12-14wt%的有机热塑剂辅料,所述无机陶瓷粉体主料包括78-80%的颗粒骨架和20-22%的烧结单元微粉,其特征在于:
所述颗粒骨架为粒径为0.075-0.1mm的熔融球形石英颗粒;
所述烧结单元微粉为二氧化硅石英微粉:
所述有机热塑剂辅料中,包括以下组分:
58-63℃石蜡:占总辅料的55-60%;
硬脂酸:占总辅料的9-11%;
聚乙烯:占总辅料的20-25%;
聚丙烯:占总辅料的11-15%。
8.一种如权利要求1至7任意一项所述方法制备的渗油多孔陶瓷在电子烟中的应用。
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