CN114507066A - 一种香薰机用陶瓷底座材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种香薰机用陶瓷底座材料，涉及陶瓷材料技术领域。本发明公开的香薰机用陶瓷底座材料是由氧化铝陶瓷材料制备而成，所述氧化铝陶瓷材料是由以下重量份数的原料组成：氧化铝90.8～92.3份、空心玻璃微珠2.1～3.2份、氧化镁1.2～1.5份、氧化钇0.5～0.8份、钛酸酯偶联剂1.5～2.5份和粘结剂1.5～2.1份；本发明还提供了该氧化铝陶瓷材料的制备方法。本发明提供的香薰机用陶瓷底座材料具有较优的机械强度和韧性，不易脆断，还具有优良的耐磨性、耐高低温性和较低的导热系数，使陶瓷底座具有良好的保温隔热作用，且本发明的陶瓷底座材料的烧结温度较低，制备工艺简单，原料易得。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种香薰机用陶瓷底座材料，特别是一种氧化铝陶瓷材料底座。
背景技术
香薰能舒心养颜，放松减压，还可促进活细胞再生，增强身体免疫力等，且容易挥发，完全溶于水、酒精等，越来越受到人们的喜爱。以前，人们通常采用香薰炉来作为香薰的器皿，多采取点燃的方式来释放香薰中的香气，使人放松。随着生活水平的提高，现在一般使用香薰机来使香薰的有效成分散发。现有的香薰机主要有两种：一种是超声波香薰机，通过超声波震荡设备产生的高频震荡，将水分子及溶解的植物精油分解成纳米级冷雾散发于周围的空气之中，使空气充满香味，但是该种香薰机只适用于水溶性的香薰精油，适用香薰面较窄；另一种电加热香薰机，通过电加热设备产生高温，从而控制香薰在一定温度下，以一定的速率挥发，适用面广，但是温度不宜控制，且有安全隐患。
现有的电加热香薰机的机身和底座一般采用陶瓷材料制成，绝缘性好，使用安全，并且操作简单，易控制。然而陶瓷底座用来卡接加热丝，除了具有较优的绝缘性，还要求具有较好的保温作用，而现有的陶瓷底座使用的是氧化铝陶瓷制备而成，其导热系数为20W/m.K，导热性较好，保温效果较差，从而使人体手触碰陶瓷底座时，易烫伤。氧化铝陶瓷本身具有较优的耐磨、耐高温、耐酸碱腐蚀、绝缘性好，但是其具有大多数陶瓷材料的缺点，氧化铝陶瓷的脆性大，且导热系数不低，其保温隔热效果不好，从而不能精准的控制香薰机的温度，致使香薰机的温度过高或过低，破坏香薰精油中的分子活性，或香薰精油消耗量过大，香味不易持久。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种香薰机用陶瓷底座材料，具有较优的机械强度和韧性，不易脆断，还具有优良的耐磨性、耐高低温性和较低的导热系数，使陶瓷底座具有良好的保温隔热作用，从而可精准控制香薰机的温度，保证香薰精油可稳定散发香味，延长了香薰精油的使用效率；且本发明的陶瓷底座材料的烧结温度较低，制备工艺简单，原料易得。
为了实现本发明的目的，本发明提供了一种香薰机用陶瓷底座材料，该底座材料是由氧化铝陶瓷材料制备而成，所述氧化铝陶瓷材料是由以下重量份数的原料组成：氧化铝90.8～92.3份、空心玻璃微珠2.1～3.2份、氧化镁1.2～1.5份、氧化钇0.5～0.8份、钛酸酯偶联剂1.5～2.5份和粘结剂1.5～2.1份；
所述氧化铝陶瓷的制备方法具体包括以下步骤：
S1.空心玻璃微珠预处理：将钛酸酯偶联剂加入到异丙醇中，在50℃下搅拌0.5h，然后加入醇化后的空心玻璃微珠，升温至85～90℃，搅拌2～3h，再使用离心式喷雾干燥机处理，制得干燥的预处理后的空心玻璃微珠；
所述醇化后的空心玻璃微珠的制备方法为：将空心玻璃微珠与聚合醇胺混合，70℃下搅拌2h，用去离子水清洗干燥后，制得醇化的空心玻璃微珠；
S2.混料：将氧化铝、氧化镁、氧化钇混合均匀，球磨6～8h后，然后加入粘结剂和水，搅拌1～1.5h得初混合料，再将粗混合料放入球磨机中，研磨10～12h，制得初浆料；
S3.造粒：往上述初浆料中加入预处理后的空心玻璃微珠，搅拌2～3h，然后用离心式喷雾干燥机加工成平均粒径为10～30μm的颗粒状陶瓷粉末；
S4.毛坯：将上述粒状陶瓷粉末装入热压模具中，以氮气为保护气，压力设置为20～30MPa，在常温状态下，先升温至200～250℃，保温2h；再升温至400～500℃，保温1h；再升温至600～700℃下，保温2h，自然冷却，制得陶瓷毛坯；
S5.烧结：将上述陶瓷毛坯置于烧结炉中，在1200～1400℃下进行烧结，然后自然冷却至室温，制得氧化铝陶瓷底座基体。
进一步的，所述空心玻璃微珠的粒径为10～15μm。
进一步的，所述钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。
进一步的，所述粘结剂是由硬脂酸、聚乙烯醇和羧甲基纤维素组成，所述硬脂酸、聚乙烯醇和羧甲基纤维素的质量比为1：0.2：0.5。
进一步的，所述步骤S1中，所述空心玻璃微珠与所述聚合醇胺的质量比为1：(2～3)。
进一步的，所述步骤S1中，所述钛酸酯偶联剂和所述异丙醇的质量比为1：3。
进一步的，所述步骤S2的球磨过程中，球磨速率为420～450r/min，球料比为12:1。
进一步的，所述步骤S5的烧结工艺为：将陶瓷毛坯以5～10℃/min升温至800～850℃，保温2h；然后以3～5℃/min升温至950～1100℃，保温2h；最后以3～5℃/min升温至1200～1400℃，保温3～4h。
本发明取得了以下有益效果：
1、本发明采用氧化铝为基料，并使用氧化钇、氧化镁为烧结助剂，通过添加空心玻璃微珠、粘结剂和钛酸酯偶联剂，在较低的温度下进行烧结，得到了致密度高的陶瓷底座基体，具有优异的机械强度和耐冲击性能，不易脆断，还具有优良的耐磨性、耐腐蚀性和耐高低温性。氧化钇和氧化镁作为烧结助剂的加入，显著降低了陶瓷底座基体的烧结温度，提高了陶瓷底座基体的致密度和力学性能；空心玻璃微珠的加入，其可提高陶瓷底座材料各组分间的分散性，使各组分间分散均匀，还能提高各组分间的相容性，从而显著提高了陶瓷底座基体的致密度、韧性和力学强度，还进一步降低了陶瓷底座基体的导热系数，使陶瓷底座具有良好的保温隔热作用；钛酸酯偶联剂的加入，一方面增加陶瓷底座材料各组分之间的结合力，进一步提高陶瓷底座基体的致密度，另一方面其在烧结过程中，热分解生成的氧化钛，还能进一步降低烧结温度，降低成本；特定组分配比粘结剂的加入，较大程度的增加了底座陶瓷材料各组分之间的粘结力，使各组分间能紧密的结合在一起，提高了本发明的力学强度和韧性。
2、本发明的空心玻璃微珠通过钛酸酯偶联剂进行预处理后，极大的增加了空心玻璃微珠与其它组分之间的界面结合力，并在空心玻璃微珠表面包覆上一层钛酸酯复合物，降低了空心玻璃微珠与其它成分在烧结过程中的反应，使其能保证在本发明发挥其原有的作用，降低了本发明的导热系数，使陶瓷底座具有良好的保温隔热作用；并气人还提高了陶瓷底座的致密度、强度和韧性。
3、本发明的制备方法简单，原料易得，并且具有较低的烧结温度，大大降低了生产成本，还具有优良的力学强度和韧性，不易脆断，具有优良的耐磨性、耐高低温性和低导热系数。
附图说明
图1为本发明香薰机用陶瓷底座的结构示意图。
附图标识：1、陶瓷底座；2、加热丝。
具体实施方式
下面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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的香薰机用陶瓷底座是由陶瓷底座1和加热丝2组成，该陶瓷底座1是由氧化铝陶瓷材料制备而成，且加热丝2通过陶瓷底座1的底部孔隙穿插，而盘绕在陶瓷底座1的底部。
下面结合具体实施例对本发明的香薰机用陶瓷底座材料予以说明。
实施例1
本实施例的香薰机用陶瓷底座材料是由氧化铝陶瓷材料制备而成。按重量份数计，该氧化铝陶瓷材料的制备方法具体包括以下步骤：
S1.空心玻璃微珠预处理：将2.5份钛酸酯偶联剂加入到7.5份异丙醇中，在50℃下搅拌0.5h，然后加入醇化后的空心玻璃微珠，升温至90℃，搅拌2h，再使用离心式喷雾干燥机处理，制得干燥的预处理后的空心玻璃微珠。
上述醇化后的空心玻璃微珠的制备方法为：将3.2份空心玻璃微珠与9.6份聚合醇胺混合，70℃下搅拌2h，用去离子水清洗1次，然后100℃干燥2h后，制得醇化的空心玻璃微珠。
S2.混料：将90.8份氧化铝、1.2份氧化镁、0.8份氧化钇混合均匀，以420r/min的速率，球料比为12：1，球磨7h后，然后加入1.5份粘结剂和水，搅拌1.5h得初混合料，再将粗混合料放入球磨机中，以450r/min的速率，球料比为12：1，研磨12h，制得初浆料。
上述粘结剂是由质量比为1：0.2：0.5的硬脂酸、聚乙烯醇和羧甲基纤维素组成。(本发明实施例中的粘结剂组分均相同，下面不再赘述)
S3.造粒：往上述初浆料中加入预处理后的空心玻璃微珠，搅拌3h，然后用离心式喷雾干燥机加工成平均粒径为10～30μm的颗粒状陶瓷粉末。
S4.毛坯：将上述粒状陶瓷粉末装入热压模具中，以氮气为保护气，压力设置为25MPa，在常温状态下，先升温至250℃，保温2h；再升温至400℃，保温1h；再升温至700℃下，保温2h，自然冷却，制得陶瓷毛坯。
S5.烧结：将上述陶瓷毛坯置于烧结炉中，将陶瓷毛坯以5℃/min升温至800℃，保温2h；然后以3℃/min升温至950℃，保温2h；最后以3℃/min升温至1200℃，保温4h，然后自然冷却至室温，制得氧化铝陶瓷底座基体。
本实施例中的钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，是由南京飞腾新材料科技有限公司的提供的钛酸酯FT201。(本发明实施例中的型号均相同，下面不再赘述)
本实施例中的空心玻璃微珠是由上海汇精亚纳米新材料有限公司提供的型号1250目AS6。
实施例2
本实施例的香薰机用陶瓷底座材料是由氧化铝陶瓷材料制备而成。按重量份数计，该氧化铝陶瓷材料的制备方法具体包括以下步骤：
S1.空心玻璃微珠预处理：将1.5份钛酸酯偶联剂加入到4.5份异丙醇中，在50℃下搅拌0.5h，然后加入醇化后的空心玻璃微珠，升温至90℃，搅拌2h，再使用离心式喷雾干燥机处理，制得干燥的预处理后的空心玻璃微珠。
上述醇化后的空心玻璃微珠的制备方法为：将2.1份空心玻璃微珠与4.2份聚合醇胺混合，70℃下搅拌2h，用去离子水清洗1次，然后100℃干燥2h后，制得醇化的空心玻璃微珠。
S2.混料：将92.3份氧化铝、1.5份氧化镁、0.5份氧化钇混合均匀，以420r/min的速率，球料比为12：1，球磨7h后，然后加入2.1份粘结剂和水，搅拌1.5h得初混合料，再将粗混合料放入球磨机中，以450r/min的速率，球料比为12：1，研磨12h，制得初浆料。
S3.造粒：往上述初浆料中加入预处理后的空心玻璃微珠，搅拌3h，然后用离心式喷雾干燥机加工成平均粒径为10～30μm的颗粒状陶瓷粉末。
S4.毛坯：将上述粒状陶瓷粉末装入热压模具中，以氮气为保护气，压力设置为30MPa，在常温状态下，先升温至200℃，保温2h；再升温至500℃，保温1h；再升温至600℃下，保温2h，自然冷却，制得陶瓷毛坯。
S5.烧结：将上述陶瓷毛坯置于烧结炉中，将陶瓷毛坯以10℃/min升温至850℃，保温2h；然后以5℃/min升温至1100℃，保温2h；最后以5℃/min升温至1400℃，保温3h，然后自然冷却至室温，制得氧化铝陶瓷底座基体。
本实施例中的空心玻璃微珠是由上海汇精亚纳米新材料有限公司提供的型号800目AS6。
实施例3
本实施例的香薰机用陶瓷底座材料是由氧化铝陶瓷材料制备而成。按重量份数计，该氧化铝陶瓷材料的制备方法具体包括以下步骤：
S1.空心玻璃微珠预处理：将1.8份钛酸酯偶联剂加入到5.4份异丙醇中，在50℃下搅拌0.5h，然后加入醇化后的空心玻璃微珠，升温至90℃，搅拌2h，再使用离心式喷雾干燥机处理，制得干燥的预处理后的空心玻璃微珠。
上述醇化后的空心玻璃微珠的制备方法为：将2.3份空心玻璃微珠与5.1份聚合醇胺混合，70℃下搅拌2h，用去离子水清洗1次，然后100℃干燥2h后，制得醇化的空心玻璃微珠。
S2.混料：将92份氧化铝、1.3份氧化镁、0.6份氧化钇混合均匀，以420r/min的速率，球料比为12：1，球磨7h后，然后加入2.1份粘结剂和水，搅拌1.5h得初混合料，再将粗混合料放入球磨机中，以450r/min的速率，球料比为12：1，研磨12h，制得初浆料。
S3.造粒：往上述初浆料中加入预处理后的空心玻璃微珠，搅拌3h，然后用离心式喷雾干燥机加工成平均粒径为10～30μm的颗粒状陶瓷粉末。
S4.毛坯：将上述粒状陶瓷粉末装入热压模具中，以氮气为保护气，压力设置为20MPa，在常温状态下，先升温至250℃，保温2h；再升温至500℃，保温1h；再升温至700℃下，保温2h，自然冷却，制得陶瓷毛坯。
S5.烧结：将上述陶瓷毛坯置于烧结炉中，将陶瓷毛坯以8℃/min升温至800℃，保温2h；然后以5℃/min升温至1000℃，保温2h；最后以3℃/min升温至1350℃，保温3h，然后自然冷却至室温，制得氧化铝陶瓷底座基体。
本实施例中的空心玻璃微珠是由上海汇精亚纳米新材料有限公司提供的型号1250目AS6。
实施例4
本实施例的香薰机用陶瓷底座材料是由氧化铝陶瓷材料制备而成。按重量份数计，该氧化铝陶瓷材料的制备方法具体包括以下步骤：
S1.空心玻璃微珠预处理：将2份钛酸酯偶联剂加入到6份异丙醇中，在50℃下搅拌0.5h，然后加入醇化后的空心玻璃微珠，升温至90℃，搅拌2h，再使用离心式喷雾干燥机处理，制得干燥的预处理后的空心玻璃微珠。
上述醇化后的空心玻璃微珠的制备方法为：将2.7份空心玻璃微珠与6.8份聚合醇胺混合，70℃下搅拌2h，用去离子水清洗1次，然后100℃干燥2h后，制得醇化的空心玻璃微珠。
S2.混料：将91.5份氧化铝、1.3份氧化镁、0.7份氧化钇混合均匀，以420r/min的速率，球料比为12：1，球磨7h后，然后加入2.1份粘结剂和水，搅拌1.5h得初混合料，再将粗混合料放入球磨机中，以450r/min的速率，球料比为12：1，研磨12h，制得初浆料。
S3.造粒：往上述初浆料中加入预处理后的空心玻璃微珠，搅拌3h，然后用离心式喷雾干燥机加工成平均粒径为10～30μm的颗粒状陶瓷粉末。
S4.毛坯：将上述粒状陶瓷粉末装入热压模具中，以氮气为保护气，压力设置为30MPa，在常温状态下，先升温至200℃，保温2h；再升温至400℃，保温1h；再升温至700℃下，保温2h，自然冷却，制得陶瓷毛坯。
S5.烧结：将上述陶瓷毛坯置于烧结炉中，将陶瓷毛坯以8℃/min升温至800℃，保温2h；然后以5℃/min升温至1000℃，保温2h；最后以3℃/min升温至1350℃，保温3h，然后自然冷却至室温，制得氧化铝陶瓷底座基体。
本实施例中的空心玻璃微珠与实施例3中相同。
对比例1
本对比例中的氧化铝陶瓷材料的制备方法与实施例4中相同，不同的是，本对比例1中未加入空心玻璃微珠，也就是没有实施例4中的步骤S1。
对比例2
本对比例中的氧化铝陶瓷材料的制备方法与实施例4中相同，不同的是，本对比例2中未对空心玻璃微珠进行预处理，即没有实施例4中步骤S1，而是直接将2.7份空心玻璃微珠直接加入步骤S3造粒中，即加入到初浆料中，其它步骤均与实施例4中相同，具体参照实施例4。
对比例3
本对比例中氧化铝陶瓷材料的制备方法与实施例4中相同，不同的是，本对比例3中的步骤S1为：将2份钛酸酯偶联剂加入到6份异丙醇中，在50℃下搅拌0.5h，然后加入空心玻璃微珠，升温至90℃，搅拌2h，再使用离心式喷雾干燥机处理，制得干燥的预处理后的空心玻璃微珠。其它步骤均与实施例4中相同，具体参照实施例4。
对比例4
本对比例中氧化铝陶瓷材料的制备方法与实施例4中相同，不同的是，本对比例4中的步骤S1空心玻璃微珠预处理：将2.7份空心玻璃微珠与6.8份聚合醇胺混合，70℃下搅拌2h，用去离子水清洗1次，然后100℃干燥2h后，制得预处理后的空心玻璃微珠。其它步骤均与实施例4中相同，具体参照实施例4。
对比例5
本对比例中氧化铝陶瓷材料的制备方法与实施例4中相同，具体参照实施例4，唯一不同的是，本对比例5中使用的粘结剂为羟甲基纤维素。
上述实施例1-4和对比例1-5所制得的氧化铝陶瓷材料相比，对各项指标进行测试，具体检测结果见下表1。
表1氧化铝陶瓷材料的力学性能检测结果表
根据以上实施例1-4与对比例1-5的对比试验结果，可以看出，与对比例相比，本发明的香薰机用陶瓷底座材料具有更高的抗拉强度、抗压强度和断裂韧性，不易断裂，并且具有更低的导热系数，从而使本发明具有更好的隔热保温性能，延长了本发明的使用寿命，并保证了香薰机的使用效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种香薰机用陶瓷底座材料，该底座材料是由氧化铝陶瓷材料制备而成，其特征在于，所述氧化铝陶瓷材料是由以下重量份数的原料组成：氧化铝90.8～92.3份、空心玻璃微珠2.1～3.2份、氧化镁1.2～1.5份、氧化钇0.5～0.8份、钛酸酯偶联剂1.5～2.5份和粘结剂1.5～2.1份；
所述氧化铝陶瓷的制备方法具体包括以下步骤：
S1.空心玻璃微珠预处理：将钛酸酯偶联剂加入到异丙醇中，在50℃下搅拌0.5h，然后加入醇化后的空心玻璃微珠，升温至85～90℃，搅拌2～3h，再使用离心式喷雾干燥机处理，制得干燥的预处理后的空心玻璃微珠；
所述醇化后的空心玻璃微珠的制备方法为：将空心玻璃微珠与聚合醇胺混合，70℃下搅拌2h，用去离子水清洗干燥后，制得醇化的空心玻璃微珠；
S2.混料：将氧化铝、氧化镁、氧化钇混合均匀，球磨6～8h后，然后加入粘结剂和水，搅拌1～1.5h得初混合料，再将粗混合料放入球磨机中，研磨10～12h，制得初浆料；
S3.造粒：往上述初浆料中加入预处理后的空心玻璃微珠，搅拌2～3h，然后用离心式喷雾干燥机加工成平均粒径为10～30μm的颗粒状陶瓷粉末；
S4.毛坯：将上述粒状陶瓷粉末装入热压模具中，以氮气为保护气，压力设置为20～30MPa，在常温状态下，先升温至200～250℃，保温2h；再升温至400～500℃，保温1h；再升温至600～700℃下，保温2h，自然冷却，制得陶瓷毛坯；
S5.烧结：将上述陶瓷毛坯置于烧结炉中，在1200～1400℃下进行烧结，然后自然冷却至室温，制得氧化铝陶瓷底座基体。
2.根据权利要求1所述的香薰机用陶瓷底座材料，其特征在于，所述空心玻璃微珠的粒径为10～15μm。
3.根据权利要求1所述的香薰机用陶瓷底座材料，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。
4.根据权利要求1所述的香薰机用陶瓷底座材料，其特征在于，所述粘结剂是由硬脂酸、聚乙烯醇和羧甲基纤维素组成，所述硬脂酸、聚乙烯醇和羧甲基纤维素的质量比为1：0.2：0.5。
5.根据权利要求1所述的香薰机用陶瓷底座材料，其特征在于，所述步骤S1中，所述空心玻璃微珠与所述聚合醇胺的质量比为1：(2～3)。
6.根据权利要求1所述的香薰机用陶瓷底座材料，其特征在于，所述步骤S1中，所述钛酸酯偶联剂和所述异丙醇的质量比为1：3。
7.根据权利要求1所述的香薰机用陶瓷底座材料，其特征在于，所述步骤S2的球磨过程中，球磨速率为420～450r/min，球料比为12:1。
8.根据权利要求1所述的香薰机用陶瓷底座材料，其特征在于，所述步骤S5的烧结工艺为：将陶瓷毛坯以5～10℃/min升温至800～850℃，保温2h；然后以3～5℃/min升温至950～1100℃，保温2h；最后以3～5℃/min升温至1200～1400℃，保温3～4h。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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