CN113178297A - 一种发热针绝缘层的制备方法及发热针 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雾化器技术领域，尤其涉及一种雾化器发热针绝缘层的制备方法及发热针，该方法包括：将发热针壳体放入碱性溶液中清洗，配置绝缘浆料，绝缘浆料由无机成分和有机成分组成，无机成分与有机成分的质量百分比为(60％～70％)：(30％～40％)；将清洗后的发热针壳体浸没在绝缘浆料中停留预定时间后，以预定速度提拉发热针壳体；根据绝缘浆料的流动性和粘度以及需要制备的绝缘层的厚度，重复浸没和提拉发热针壳体；将完成浸没和提拉的发热针壳体，进行干燥、烧结完成发热针绝缘层的制备。本发明实施例提供制备方法，能够使所制备的绝缘层在工作过程中不产生裂纹、脱落及褶皱现象，保证发热丝的安全有效平稳的进行加热。

Description

一种发热针绝缘层的制备方法及发热针

技术领域

本发明涉及雾化器技术领域，尤其涉及一种发热针绝缘层的制备方法及发热针。

背景技术

使用雾化器对烟草进行加热的原理是通过雾化器对烟草进行烘烤至烟草雾化但不使烟草燃烧，该烘烤温度一般控制在300℃～400℃，可在不燃烧的情况下获得烟草的味道，此种加热不燃烧方法减少了烟草燃烧生产的有害物质，能够极大的降低烟草对人体的危害。

发明人在实现本发明实施例的过程中发现：目前，加热不燃烧型雾化器中不锈钢型金属发热针使用的绝缘涂层由于热膨胀系数的不匹配，容易在工作过程中产生裂纹、脱落及褶皱、热导率差等现象，如果采用电阻式发热丝进行直接加热，有可能造成发热丝短路，造成局部热量过大，从而造成发热不均匀，甚至可能引起安全事故，因此，发热针内壁和外壳绝缘层的质量非常的重要。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种发热针绝缘层的制备方法及发热针，以解决传统发热针绝缘层容易脱落及褶皱、热导率差的技术问题。

本发明实施例的第一方面提供一种发热针绝缘层的制备方法，该方法包括：将发热针壳体放入碱性溶液中清洗，除去所述发热针壳体表面的油污，配置绝缘浆料，所述绝缘浆料由无机成分和有机成分组成，所述无机成分与有机成分的质量百分比为(60％～70％)：(30％～40％)；将清洗后的所述发热针壳体浸没在所述绝缘浆料中停留预定时间后，以预定速度提拉所述发热针壳体；

根据所述绝缘浆料的流动性和粘度以及需要制备的绝缘层的厚度，重复浸没和提拉所述发热针壳体；将完成浸没和提拉的所述发热针壳体，进行干燥、烧结完成所述发热针绝缘层的制备。

可选地，所述配置浆料具体包括：称量预定质量配比的无机粉体和有机溶液；将所述无机粉体加入到所述有机溶液中，使用机械搅拌机搅拌30min，得到搅拌后的搅拌浆料；将所述搅拌浆料移至行星式球磨机中，进行间歇式顺逆时针交替球磨；将所述球磨完成的浆料取出，得到绝缘浆料。

可选地，所述球磨时间为6～12h，磨球为直径0.4mm氧化锆球，球磨转速250～300r/min。

可选地，所述无机粉体的组成如下：氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化硼以及金刚石粉。

可选地，所述有机溶液由二甲醇、乙醇、丙酮、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、聚甲基纤维素、柠檬酸、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠和/或六偏磷酸钠进行混合。

可选地，所述无机成分按照质量分数，组成如下：氧化钡0％～10％、氧化硅20％～40％、氧化钛0％～10％、氧化铝10％～15％、氧化硼5％～15％以及金刚石粉体10％～30％。

可选地，所述有机成分按照质量分数组成如下：二甲醇0％～50％、乙醇 0％～50％、丙酮0％～50％、松油醇0％～10％、邻苯二甲酸二丁酯0％～10％、聚甲基纤维素0％～10％、柠檬酸0％～1％、聚乙烯醇0％～1％、聚丙烯酸钠 0％～1％以及六偏磷酸钠0％～1％。

可选地，所述将完成浸没和提拉的所述发热针壳体，进行干燥、烧结完成所述发热针绝缘层的制备，具体包括：将完成浸没和提拉的所述发热针壳体在150～200℃下干燥30min；然后在450～550℃烧结60min～90min，完成所述发热针绝缘层的固化。

可选地，所述将发热针壳体放入碱性溶液中清洗，具体包括：将需要形成绝缘层的所述发热针壳体放入浓度为3％～5％的碱性溶液中，超声清洗 30min，备用。

本发明实施例的第二方面提供一种发热针，所述发热针包括发热针绝缘层，所述发热针绝缘层采用如上所述制备方法制备得到。

本发明实施例提供的发热针绝缘层的制备方法及发热针，能够使所制备的绝缘层在工作过程中不产生裂纹、脱落及褶皱现象，保证发热丝的安全有效平稳的进行加热。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种发热针绝缘层的制备方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供一种发热针的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的浸渍提拉法制备发热针绝缘层过程的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明首先提供一种在金属发热针表面和内壁制备绝缘层的方法，该方法制备的绝缘层能够在工作过程中不产生裂纹、脱落及褶皱现象，保证雾化器发热丝可安全有效平稳的进行加热，以下对本发明实施例中的发热针绝缘层的制备方法进行详细介绍。

请参阅图1，图1是本发明实施例的发热针绝缘层的制备方法的流程示意图，请参阅图1，所述方法包括：

步骤11、将发热针壳体放入碱性溶液中清洗，除去所述发热针壳体表面的油污。

锈钢表面先使用碱性容易去除表面油污，使表面带有羟基，由于羟基带有空余电子，金属表面含有空余轨道，所以羟基容易结合在金属表面。

步骤12、配置绝缘浆料，所述绝缘浆料由无机成分和有机成分组成，所述无机成分与有机成分的质量百分比为(60％～70％)：(30％～40％)。

按照无机成分和有机成分组成质量百分比为(60％～70％)：(30％～40％) 配置成的绝缘浆料，有机浆料中的羟基根据价电理论可以吸附于金属的表面，经过分散后的无机细小颗粒分散于有机分散机周围，后期固化的过程中，有机物逐渐分解，无机物则在有机物分解的过程中逐渐结合成密集的五级绝缘层，因此使绝缘层不脱落。

步骤13、将清洗后的所述发热针壳体浸没在所述绝缘浆料中停留预定时间后，以预定速度提拉所述发热针壳体。

步骤14、根据所述绝缘浆料的流动性和粘度以及需要制备的绝缘层的厚度，重复浸没和提拉所述发热针壳体。

步骤15、将完成浸没和提拉的所述发热针壳体，进行干燥、烧结完成所述发热针绝缘层的制备。

本发明采用浸渍提拉法形成绝缘层，该方法能够极大的提升生产速度，加快生产效率。本发明实施提供的发热针绝缘层的制备方法，一方面采用化学方法使绝缘层更加紧密的结合在金属的表面，使绝缘层不脱落；另一方面，无机绝缘层同时能够起到导热的作用，使整个发热针的受热更加的均匀，最后得到的绝缘层在工作过程中不产生裂纹、脱落及褶皱现象，可以保证发热丝安全有效平稳的进行加热。

本发明另一实施例还提供一种发热针绝缘层的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤21、将发热针壳体放入碱性溶液中清洗，除去所述发热针壳体表面的油污。

锈钢表面先使用碱性容易去除表面油污，使表面带有羟基，由于羟基带有空余电子，金属表面含有空余轨道，二者容易牢固的结合，碱性溶液可选择氢氧化钠、氢氧化钾等。

步骤22、配置绝缘浆料。

配置绝缘浆料的具体步骤如下：

1、称量预定质量配比的无机粉体和有机溶液。

具体为：称量一定质量的氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化硼和氧化钡、金刚石粉等无机粉体作为无机溶质，无机溶质成分按照质量分数，组成如下：氧化钡0％～10％、氧化硅20％～40％、氧化钛0％～10％、氧化铝10％～15％、氧化硼5％～15％以及金刚石粉体10％～30％。

配置一定量的二甲醇(或丙酮、乙醇、松油醇等有机溶液)、聚甲基纤维素(或邻苯二甲酸二丁酯)、柠檬酸(或聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠) 混合溶液，作为有机溶液。在一具体实施例中，有机溶液成分按照质量分数组成如下：二甲醇0％～50％、乙醇0％～50％、丙酮0％～50％、松油醇0％～10％、邻苯二甲酸二丁酯0％～10％、聚甲基纤维素0％～10％、柠檬酸0％～1％、聚乙烯醇0％～1％、聚丙烯酸钠0％～1％以及六偏磷酸钠0％～1％。。

2、将无机粉体加入到配置好的有机溶液中，使用机械搅拌机搅拌30min，得到搅拌后的搅拌浆料。

在此步骤中，无机粉体和有机溶液的质量配比为(30～40％):(60～70％)。

3、将所述搅拌浆料移至行星式球磨机中，进行间歇式顺、逆时针交替球磨。

将步骤2中的搅拌浆料移至行星式球磨机中交替球磨的球磨时间为6～12h，磨球为直径0.4mm氧化锆球，球磨转速250～300r/min。

4、将所述球磨完成的浆料取出，得到绝缘浆料。

将球磨完成的浆料取出，得到配置好的绝缘浆料，然后将绝缘浆料放置于烧杯中，待用。

步骤23、将需要进行成膜(形成绝缘层)的发热针壳体放入浓度为3％～5％的氢氧化钠溶液中，超声清洗30min，备用。

步骤24、将完成清洗的发热针壳开口端朝下，与球磨完成的浆料的液面成15°～30°角，完全浸没在浆料停留时间为30s～1min。

为了更加详细的说明本发明中金属发热针的镀膜的过程，请参阅图2，发热针壳体201的形状图2所示。该发热针壳体201壳体的外径为2mm，长度为20mm，长宽比≥10。

步骤25、将发热针壳体以80～150mm/min的速度提拉所述发热针壳体。

具体的，请参考图3，即将发热针壳体201开口端朝下，与球磨完成的浆料的液面成15°～30°角，并以80～150mm/min的速度提拉所述发热针壳体。

步骤26、根据绝缘浆料的流动性和粘度和要求的制备薄膜的厚度，可以反复进行浸没提拉，时间间隔为10～15s。

步骤27、将发热针壳体在150～200℃下干燥30min，然后在450～550℃烧结60min～90min，完成绝缘层的固化。

完成上述步骤21-27即可以完成浸渍提拉法在不锈钢发热针壳体的表面和内壁上完成绝缘层的制备。

在完成发热针绝缘层的制备后，为了表征所制备的发热针绝缘层的性能，本发明采用如下测试方法：

1、GB/T 1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》进行发热针绝缘层测试。

2、选用TC-7000H型激光热导仪进行发热针绝缘层热导率测试。

3、采用SEM电镜法测试试样的横截面进行计算发热针绝缘层的厚度。

通过上述测试方法，测试得到的发热针绝缘层的导热率为1～2.5W/(m· k)，绝缘层厚度为10～50μm，绝缘层绝缘电阻率为(1～5)×1012Ω·m。

该测试结果表明采用化学方法制备的绝缘层厚度为10～50μm，绝缘层绝缘电阻率为(1～5)×1012Ω·m，可以更加紧密的结合在金属的表面，不容易不脱落；同时，发热针绝缘层的导热率为1～2.5W/(m·k)，表明发热针的无机绝缘层同时能够起到导热的作用，使整个发热针的受热更加的均匀，最后得到的绝缘层在工作过程中不会产生裂纹、脱落及褶皱现象。

本发明实施例还提供一种发热针，所述发热针具有发热针绝缘层，所述发热针绝缘层采用上述实施例中的制备方法得到，最终得到的发热针的发热针绝缘层具备上述实施例中的各种性能，即最后得到的绝缘层在工作过程中不会产生裂纹、脱落及褶皱现象，可以保证发热丝安全有效平稳的进行加热。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种发热针绝缘层的制备方法，其特征在于，包括：

将发热针壳体放入碱性溶液中清洗，除去所述发热针壳体表面的油污，

配置绝缘浆料，所述绝缘浆料由无机成分和有机成分组成，所述无机成分与有机成分的质量百分比为(60％～70％)：(30％～40％)；

将清洗后的所述发热针壳体浸没在所述绝缘浆料中停留预定时间后，以预定速度提拉所述发热针壳体；

根据所述绝缘浆料的流动性、粘度以及需要制备的绝缘层的厚度，重复浸没和提拉所述发热针壳体；

将完成浸没和提拉的所述发热针壳体，进行干燥、烧结，完成所述发热针绝缘层的制备。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述配置浆料具体包括：

称量预定质量配比的无机粉体和有机溶液；

将所述无机粉体加入到所述有机溶液中，使用机械搅拌机搅拌30min，得到搅拌后的搅拌浆料；

将所述搅拌浆料移至行星式球磨机中，进行间歇式顺、逆时针交替球磨；

取出球磨后的浆料，得到绝缘浆料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述球磨时间为6～12h，球磨选用的磨球为直径0.4mm氧化锆球，球磨转速250～300r/min。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述无机粉体的组成如下：氧化钡、氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化硼以及金刚石粉。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶液由二甲醇、乙醇、丙酮、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、聚甲基纤维素、柠檬酸、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠和/或六偏磷酸钠进行混合。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述无机粉体按照质量分数，组成如下：

氧化钡0％～10％、氧化硅20％～40％、氧化钛0％～10％、氧化铝10％～15％、氧化硼5％～15％以及金刚石粉体10％～30％。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶液按照质量分数组成如下：

二甲醇0％～50％、乙醇0％～50％、丙酮0％～50％、松油醇0％～10％、邻苯二甲酸二丁酯0％～10％、聚甲基纤维素0％～10％、柠檬酸0％～1％、聚乙烯醇0％～1％、聚丙烯酸钠0％～1％以及六偏磷酸钠0％～1％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述将完成浸没和提拉的所述发热针壳体，进行干燥、烧结，完成所述发热针绝缘层的制备，具体包括：

将完成浸没和提拉的所述发热针壳体在150～200℃下干燥30min；

在450～550℃烧结60min～90min，完成所述发热针绝缘层的固化。

9.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述将发热针壳体放入碱性溶液中清洗，具体包括：

将需要形成绝缘层的所述发热针壳体放入浓度为3％～5％的碱性溶液中，超声清洗30min，备用。

10.一种发热针，其特征在于，所述发热针包括发热针绝缘层，所述发热针绝缘层采用如权利要求1-9任一项所述制备方法制备得到。

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