CN110526735B - 一种电子烟装置用多孔陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子烟技术领域，具体涉及一种电子烟装置用多孔陶瓷及其制备方法，该多孔陶瓷是由按质量百分比计的棕刚玉30％～65％、碳化硅10％～30％、助烧剂3％～8％、造孔剂10％～25％和粘结剂10％～30％，经过混合密炼、造粒机造粒、注塑成型、高温脱脂以及高温烧等步骤制成。与现有技术相比，本发明的多孔陶瓷的孔隙率高且分布均匀、稳定，开放气孔率达到55％以上，从而能够将烟油充分吸附进行雾化，并且具有高的导热系数，大大提升了烟油雾化速率，提高了烟雾量，解决了目前市场的烟油雾化速度慢、口感差的问题。

Description

一种电子烟装置用多孔陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子烟技术领域，具体涉及一种电子烟装置用多孔陶瓷及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展和人们健康意识的提高，消费者对吸烟安全提出了更高的要求。由于吸烟易产生依赖和成瘾性，短时间内戒烟是非常艰难。为了满足目前市场需求，电子烟已成为烟民摆脱烟瘾的首选替代品。
雾化器作为电子烟的加热元器件，是重要组成部件之一，其原理是：通过电池供电发热，使雾化器中储存的烟油挥发，产生一定量的烟雾，从而让消费者在抽吸的时候达到“吞云吐雾”的效果。随着技术的发展，雾化器中用于吸附烟油的载体主要采用无机非金属多孔陶瓷材料，其不仅具有强大的吸附能力，还具有无毒无害、安全可靠、无可燃性、稳定性等优点，因而，多孔陶瓷是适合用于吸附烟油的良好材料之一。
然而，目前市场上制备的多孔陶瓷产品的孔隙率较低且分布不均匀，烟油无法充分雾化，使得烟雾量小，口感差，而且其导热系数低，导致多孔陶瓷的低加热速率，从而使得烟油的整个雾化速度变慢，进一步影响烟雾量，无法满足消费者的抽吸频率和口感，因此，现有的多孔陶瓷产品题已经无法满足电子烟的应用需求。
发明内容
发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种电子烟装置用多孔陶瓷及其制备方法，该多孔陶瓷孔隙率高且分布均匀，具有高导热系数，能够将烟油充分雾化，提升烟油雾化速率，满足消费者的抽吸频率，提高其口感。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种电子烟装置用多孔陶瓷，由以下质量百分比的原料制成：
棕刚玉30％～65％
碳化硅10％～30％
助烧剂3％～8％
造孔剂10％～25％
粘结剂10％～30％。
上述技术方案中，所述的一种电子烟装置用多孔陶瓷，由以下质量百分比的原料制成：
棕刚玉40％～55％
碳化硅10％～25％
助烧剂3％～5％
造孔剂10％～20％
粘结剂15％～25％。
上述技术方案中，所述碳化硅为绿碳化硅和/或黑碳化硅。
上述技术方案中，所述助烧剂为苏州黏土、氧化镁和二氧化硅中的至少一种。
上述技术方案中，所述造孔剂为PVC和/或PE。
上述技术方案中，所述粘结剂为PVB、EVA、SA和PW中的至少一种。
本发明还提供上述一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配方量称取所述棕刚玉、碳化硅、助烧剂、造孔剂和粘结剂，加入密炼机中进行混合密炼，密炼后得到块状陶瓷密炼料；
S2、将密炼得到的块状陶瓷密炼料放入造粒机中，制成长度为3～5mm、直径为2～3mm的适合于注射成形的条状颗粒喂料；
S3、对所述颗粒喂料进行注塑成型，得到陶瓷胚体；
S4、将所述陶瓷坯体放入高温脱脂炉，升温进行热脱脂，然后保温一段时间，随炉冷却后得到陶瓷脱脂坯体；
S5、将所述陶瓷脱脂坯体放入高温烧结炉中进行烧结，随炉冷却后得到多孔陶瓷；
S6、将所述多孔陶瓷进行厚膜处理，即得到所述多孔陶瓷成品。
上述技术方案中，步骤S3中，注塑压力为65～75MPa，速度为55～65m/s，注射温度为145～155℃。
上述技术方案中，步骤S4中，热脱脂的温度为600～700℃，保温时间为5.5～6.5h。
上述技术方案中，步骤S5中，烧结温度为1400～1500℃，烧结时间为3.5～4.5h。
本明的有益效果：
本发明的一种电子烟装置用多孔陶瓷，是由按质量百分比计的棕刚玉30％～65％、碳化硅10％～30％、助烧剂3％～8％、造孔剂10％～25％和粘结剂10％～30％，先经过混合密炼，密炼后得到块状陶瓷密炼料，然后放入造粒机中制成长度为3～5mm、直径为2～3mm的适合于注射成形的条状颗粒喂料，接着进行注塑成型得到陶瓷胚体，将陶瓷坯体放入高温脱脂炉进行热脱脂，冷却后得到陶瓷脱脂坯体，再放入高温烧结炉中进行烧结，冷却后得到多孔陶瓷；最后将该多孔陶瓷进行厚膜处理，即得到多孔陶瓷成品。与现有技术相比，本发明采用上述原材料及特定工艺所制备的多孔陶瓷的孔隙率高且分布均匀、稳定，开放气孔率达到55％以上，从而能够将烟油充分吸附进行雾化，并且具有高的导热系数，大大提升了烟油雾化速率，提高了烟雾量，解决了目前市场的烟油雾化速度慢、口感差的问题，本发明的烟油雾化时间可达到约1.5S，烟油雾化速率能够更好地满足消费者的抽吸频率(抽2S停3S)，从而提升了消费者的口感。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
本实施例的一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法如下：
S1、按质量百分比计，分别称取45％棕刚玉、12％绿碳化硅、13％黑碳化硅、3％苏州黏土、12％PVC以及7％PVB、3％EVA、2％SA和3％PW，加入密炼机中进行混合密炼，密炼后得到块状陶瓷密炼料。
S2、将密炼得到的块状陶瓷密炼料放入造粒机中，制成长度为3～5mm、直径为2～3mm的适合于注射成形的条状颗粒喂料。
S3、对颗粒喂料进行注塑成型，得到陶瓷胚体；注塑参数为：注塑压力为72MPa，速度为58m/s，注射温度为152℃。
S4、将陶瓷坯体放入高温脱脂炉，升温至630℃进行热脱脂，然后保温6.2h，随炉冷却后得到陶瓷脱脂坯体。
S5、将陶瓷脱脂坯体放入高温烧结炉中，在1470℃下烧结3.3h，随炉冷却后得到多孔陶瓷，孔隙率为55.95％，体积密度为0.93g/cm3。
S6、将多孔陶瓷进行厚膜处理，即得到多孔陶瓷成品。
实施例2：
本实施例的一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法如下：
S1、按质量百分比计，分别称取40％棕刚玉、10％黑碳化硅、2％氧化镁、3％二氧化硅、20％PE、5％EVA和11％SA，加入密炼机中进行混合密炼，密炼后得到块状陶瓷密炼料。
S2、将密炼得到的块状陶瓷密炼料放入造粒机中，制成长度为3～5mm、直径为2～3mm的适合于注射成形的条状颗粒喂料。
S3、对颗粒喂料进行注塑成型，得到陶瓷胚体；注塑参数为：注塑压力为70MPa，速度为60m/s，注射温度为150℃。
S4、将陶瓷坯体放入高温脱脂炉，升温至650℃进行热脱脂，然后保温6h，随炉冷却后得到陶瓷脱脂坯体。
S5、将陶瓷脱脂坯体放入高温烧结炉中，在1450℃下烧结4h，随炉冷却后得到多孔陶瓷，孔隙率为55.79％，体积密度为0.95g/cm3。
S6、将多孔陶瓷进行厚膜处理，即得到多孔陶瓷成品。
实施例3：
本实施例的一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法如下：
S1、按质量百分比计，分别称取55％棕刚玉、15％绿碳化硅、4％二氧化硅、5％PVC、5％PE以及10％SA和6％PW，加入密炼机中进行混合密炼，密炼后得到块状陶瓷密炼料。
S2、将密炼得到的块状陶瓷密炼料放入造粒机中，制成长度为3～5mm、直径为2～3mm的适合于注射成形的条状颗粒喂料。
S3、对颗粒喂料进行注塑成型，得到陶瓷胚体；注塑参数为：注塑压力为65MPa，速度为55m/s，注射温度为155℃。
S4、将陶瓷坯体放入高温脱脂炉，升温至600℃进行热脱脂，然后保温6.5h，随炉冷却后得到陶瓷脱脂坯体。
S5、将陶瓷脱脂坯体放入高温烧结炉中，在1400℃下烧结4.5h，随炉冷却后得到多孔陶瓷，孔隙率为55.64％，体积密度为0.96g/cm3。
S6、将多孔陶瓷进行厚膜处理，即得到多孔陶瓷成品。
实施例4：
本实施例的一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法如下：
S1、按质量百分比计，分别称取65％棕刚玉、8％绿碳化硅、4％黑碳化硅、3％氧化镁、10％PE以及5％PVB和5％EVA，加入密炼机中进行混合密炼，密炼后得到块状陶瓷密炼料。
S2、将密炼得到的块状陶瓷密炼料放入造粒机中，制成长度为3～5mm、直径为2～3mm的适合于注射成形的条状颗粒喂料。
S3、对颗粒喂料进行注塑成型，得到陶瓷胚体；注塑参数为：注塑压力为75MPa，速度为65m/s，注射温度为145℃。
S4、将陶瓷坯体放入高温脱脂炉，升温至700℃进行热脱脂，然后保温5.5h，随炉冷却后得到陶瓷脱脂坯体。
S5、将陶瓷脱脂坯体放入高温烧结炉中，在1500℃下烧结3.5h，随炉冷却后得到多孔陶瓷，孔隙率为55.90％，体积密度为0.92g/cm3。
S6、将多孔陶瓷进行厚膜处理，即得到多孔陶瓷成品。
性能测试：
1、孔隙率测试：
采用阿基米德排水法测试实施例1至4制备的多孔陶瓷产品的孔隙率，测试结果如下表1所示：
样品编号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
开放孔隙率％ 55.95 55.79 55.64 55.90
由测试结果可知，本发明的多孔陶瓷材料的孔隙率高且分布均匀、稳定，开放孔隙率达到了55％以上。
2、导热系数测试：
按照ASTM E1461-13测试标准，采用激光闪射法测量实施例1至4制备的多孔陶瓷产品的导热系数，测试结果如下表2所示：
Figure BDA0002221359740000051
由测试结果可知，本发明的多孔陶瓷材料导热系数高且随温度变化不大，并具有良好的导热性能。
故，本发明制备的电子烟装置用多孔陶瓷材料的孔隙率高且分布均匀、稳定，开放气孔率达到55％以上，从而能够将烟油充分吸附进行雾化，并且具有高的导热系数，大大提升了烟油雾化速率，提高了烟雾量，解决了目前市场的烟油雾化速度慢、口感差的问题，本发明的烟油雾化时间可达到约1.5S，烟油雾化速率能够更好地满足消费者的抽吸频率(抽2S停3S)，从而提升了消费者的口感。
本实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：所述电子烟装置用多孔陶瓷由以下质量百分比的原料制成：
棕刚玉30％～65％
碳化硅10％～30％
助烧剂3％～8％
造孔剂10％～25％
粘结剂10％～30％；
所述制备方法包括以下步骤：
S1、按配方量称取所述棕刚玉、碳化硅、助烧剂、造孔剂和粘结剂，加入密炼机中进行混合密炼，密炼后得到块状陶瓷密炼料；
S2、将密炼得到的块状陶瓷密炼料放入造粒机中，制成长度为3～5mm、直径为2～3mm的适合于注射成形的条状颗粒喂料；
S3、对所述颗粒喂料进行注塑成型，得到陶瓷胚体；
S4、将所述陶瓷坯体放入高温脱脂炉，升温进行热脱脂，然后保温一段时间，随炉冷却后得到陶瓷脱脂坯体；
S5、将所述陶瓷脱脂坯体放入高温烧结炉中进行烧结，随炉冷却后得到多孔陶瓷；
S6、将所述多孔陶瓷进行厚膜处理，即得到所述多孔陶瓷成品；
步骤S3中，注塑压力为65～75MPa，速度为55～65m/s，注射温度为145～155℃。
2.根据权利要求1所述的一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：所述电子烟装置用多孔陶瓷由以下质量百分比的原料制成：
棕刚玉40％～55％
碳化硅10％～25％
助烧剂3％～5％
造孔剂10％～20％
粘结剂15％～25％。
3.根据权利要求1或2所述的一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：所述碳化硅为绿碳化硅和/或黑碳化硅。
4.根据权利要求1或2所述的一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：所述助烧剂为苏州黏土、氧化镁和二氧化硅中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：所述造孔剂为PVC和/或PE。
6.根据权利要求1或2所述的一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为PVB、EVA、SA和PW中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤S4中，热脱脂的温度为600～700℃，保温时间为5.5～6.5h。
8.根据权利要求1所述的一种电子烟装置用多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤S5中，烧结温度为1400～1500℃，烧结时间为3.5～4.5h。
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