CN115925442A - 一种多孔陶瓷雾化芯及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔陶瓷雾化芯及其制备方法和应用，涉及多孔陶瓷技术领域。该多孔陶瓷雾化芯包括多孔陶瓷基板和加热膜，所述的加热膜设置在多孔陶瓷基板上；所述的多孔陶瓷基板，以质量百分比计，包括以下组分：陶瓷骨料30‑50％，溶剂30‑50％，分散剂0.5‑10％，粘结剂1‑10％，增塑剂1‑10％，助烧剂1‑10％，造孔剂10‑50％；所述的加热膜，以质量百分比计，包括以下组分：导电金属粉60‑80％，玻璃粉1‑10％，助剂10‑30％，表面活性剂1‑10％，蓖麻油1‑10％，触变剂1％‑10％，增稠剂1‑10％。本发明能够填补市场上普通陶瓷雾化芯在10‑15W的功率条件下的易糊芯的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及多孔陶瓷技术领域，尤其涉及了一种多孔陶瓷雾化芯及其制备方法和应用。
背景技术
雾化芯一般包括导液部件和发热组件，导液部件用于传导待雾化液体，发热组件通电后将待雾化液体进行加热、蒸发后产生气溶胶等物质。雾化芯的雾化效果决定了气溶胶的质量，其核心在于作为导液用的雾化芯材料。目前市场上的雾化芯通常由棉芯材料加发热电阻丝或陶瓷材料和加热电阻丝组成，而棉芯材料具有易漏液、炸液的问题，普通的陶瓷材料的功率多为6.5-7W，且导液速度慢、储液量低，在功率为10-15w的条件下易糊芯。可见，现有的雾化芯综合性能仍然较差，存在着导液速度慢、结构强度差、使用寿命短的缺陷。因此，需要寻求一种雾化效率高、导液速度快、储液量大的雾化芯材料。多孔陶瓷材料兼备了陶瓷材料与多孔结构的优点，可以实现陶瓷材料在耐高温、耐腐蚀、过滤性等性能的进一步提升。此外，利用加热膜与多孔陶瓷的结合可以在传热效率给雾化芯上带来了一定程度的提升。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种多孔陶瓷雾化芯及其制备方法和应用。具体包括以下技术方案：
第一方面，提供一种多孔陶瓷雾化芯，包括多孔陶瓷基板和加热膜，所述的加热膜设置在多孔陶瓷基板上；
所述的多孔陶瓷基板，以质量百分比计，包括以下组分：
陶瓷骨料30-50％，溶剂30-50％，分散剂0.5-10％，粘结剂1-10％，增塑剂1-10％，助烧剂1-10％，造孔剂10-50％；
所述的加热膜，以质量百分比计，包括以下组分：
导电金属粉60-80％，玻璃粉1-10％，助剂10-30％，表面活性剂1-10％，蓖麻油1-10％，触变剂1％-10％，增稠剂1-10％。
进一步的，所述的陶瓷骨料为石英砂、长石、黏土中的一种或多种；所述的粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯、乙基纤维素中的一种或多种；所述的助烧剂为高岭土、碳酸钙、玻璃粉中的一种或多种；所述的造孔剂为煤粉、碳粉、聚甲基丙烯酸甲酯、淀粉、玉米粉中的一种或多种。
优选的，所述的陶瓷骨料的粒径为200-600目。
进一步的，所述的溶剂为甲苯、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醇中的一种或多种；所述的分散剂为磷酸盐脂、磷酸盐、磷酸复盐中的一种或多种；所述的增塑剂为聚乙二醇、邻苯二甲酸酯和乙二醇中的一种或多种。
进一步的，所述的导电金属粉为Cr15Ni60、Cr20Ni80、镍粉、铬粉、铁粉中的一种或多种；所述的助剂为聚乙烯醇缩丁醛酯、松油醇、邻苯二甲酸丁酯、二甲苯、柠檬酸三丁酯中的一种或多种。
优选的，所述的导电金属粉的粒径为5-30μm；所述的玻璃粉的软化点为600-800℃。
进一步的，所述的表面活性剂选自司班85、失水山梨醇单水桂酸脂、聚山梨醇酯-20中的一种；所述的增稠剂选自石蜡、蜂蜡中的一种。
进一步的，所述的触变剂为触变剂TL300。
第二方面，提供如第一方面所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：制备多孔陶瓷基板；
步骤二：制备加热膜；
步骤三：将步骤二所得加热膜印刷至步骤一所得多孔陶瓷基板上，在1000-1050℃的条件下真空烧结、保温60-100min后制得得到多孔陶瓷雾化芯。
进一步的，所述的步骤一中，制备多孔陶瓷基板的步骤如下：
S1.配料和球磨；按质量百分比，先将陶瓷骨料、溶剂、分散剂置于球磨机中进行一次球磨，球磨搅拌0.5-12h后，再加入粘结剂、增塑剂、助烧剂、造孔剂进行二次球磨，球磨搅拌1-24h后得到混合浆料；
所述的一次球磨的转速为100-1000rmp/min；所述的二次球磨的转速50-100rmp/min；
S2.过滤及流延成型；将混合浆料过滤后进行流延操作得到生膜带，生膜带的厚度为30-200um；
S3.叠压；将生膜带在叠压压力为20-40吨，温度为60-80℃，时间为5-60秒的条件下进行叠压操作，得到2-8mm的陶瓷坯片；
S4.脱脂排胶和烧结；将陶瓷坯片置于氧化锆平板上，在温度为250-500℃、时间为12-24h的条件下进行脱脂排胶，然后在1000-1500℃的条件下进行烧结后，保温1-3h，制得多孔陶瓷基板。
进一步的，所述的步骤二中，制备加热膜的步骤如下：按质量百分比，将导电金属粉、玻璃粉和助剂、表面活性剂、蓖麻油、触变剂、增稠剂混合制得。
进一步的，所述的步骤三中，印刷的线宽为0.4mm。
优选的，所述的步骤三中，所述的加热膜的厚度为60-100μm；所述的多孔陶瓷雾化芯的电阻为1-1.4Ω。
第三方面，提供如第一方面所述的多孔陶瓷雾化芯在气溶胶雾化器中的应用。
本发明通过多孔陶瓷基板和加热膜结合的雾化芯结构，使得制备出来的多孔陶瓷雾化芯具有雾化量大、储液量多、导液速度快的效果，能够填补市场上普通陶瓷雾化芯在10-15W的功率条件下的易糊芯的缺陷。其中，多孔陶瓷基板中的助烧剂有助于降低烧结温度，且助烧剂与粘结剂配合，可将多孔陶瓷基板中各个组分和造孔剂粘结，提高多孔陶瓷的力学强度和化学稳定性。造孔剂有助于提高多孔陶瓷的气孔率，扩大比表面积，使得制备出来的多孔陶瓷雾化芯的储液能力提高，避免出现漏液的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1多孔陶瓷雾化芯的加热膜结构示意图。
具体实施方式
下面将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他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明。
多孔陶瓷雾化芯的制备方法：
步骤一：制备多孔陶瓷基板；
步骤二：制备加热膜；
步骤三：将步骤二所得加热膜印刷至步骤一所得多孔陶瓷基板上，在1000-1050℃的条件下真空烧结、保温60-100min后制得得到多孔陶瓷雾化芯。
步骤一中，制备多孔陶瓷基板的步骤如下：
S1.配料和球磨；按质量百分比，先将陶瓷骨料、溶剂、分散剂置于球磨机中进行一次球磨，球磨搅拌0.5-12h后，再加入粘结剂、增塑剂、助烧剂、造孔剂进行二次球磨，球磨搅拌1-24h后得到混合浆料；
所述的一次球磨的转速为100-1000rmp/min；所述的二次球磨的转速50-100rmp/min；
S2.过滤及流延成型；将混合浆料过滤后进行流延操作得到生膜带，生膜带的厚度为30-200um；
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S4.脱脂排胶和烧结；将陶瓷坯片置于氧化锆平板上，在温度为250-500℃、时间为12-24h的条件下进行脱脂排胶，然后在1000-1500℃的条件下进行烧结后，保温1-3h，制得多孔陶瓷基板。
步骤二中，制备加热膜的步骤如下：按质量百分比，按质量百分比，将导电金属粉、玻璃粉和助剂、表面活性剂、蓖麻油、触变剂、增稠剂混合制得。
步骤三中，印刷的线宽为0.4mm，所述的加热膜的厚度为60-100μm；所述的多孔陶瓷雾化芯的电阻为1-1.4Ω。
实施例1
一种多孔陶瓷雾化芯，包括多孔陶瓷基板和加热膜，所述的加热膜设置在多孔陶瓷基板上；
所述的多孔陶瓷基板，以质量百分比计，包括以下组分：
陶瓷骨料40％，溶剂30％，分散剂0.9％，粘结剂2％，增塑剂1％，助烧剂1.1％，造孔剂25％；所述的陶瓷骨料为石英砂，所述的溶剂为甲苯，所述的分散剂为磷酸盐，所述的粘结剂为乙基纤维素，所述的增塑剂为乙二醇，所述的助烧剂为高岭土，所述的造孔剂为玉米粉和煤粉。
所述的加热膜，以质量百分比计，包括以下组分：
导电金属粉78％，玻璃粉5％，助剂11％，表面活性剂2％，蓖麻油2％，触变剂1％，增稠剂1％；
所述的导电金属粉为Cr15Ni60和Cr20Ni80，所述的助剂为聚乙烯醇缩丁醛酯，所述的表面活性剂为司班85，所述的增稠剂为石蜡，所述的触变剂为触变剂TL300。
本实施例的多孔陶瓷雾化芯的制备方法如下：
步骤一：制备多孔陶瓷基板；
步骤二：制备加热膜；
步骤三：将步骤二所得加热膜印刷至步骤一所得多孔陶瓷基板上，在1025℃的条件下真空烧结、保温80min后制得得到多孔陶瓷雾化芯。
步骤一中，制备多孔陶瓷基板的步骤如下：
S1.配料和球磨；按质量百分比，先将陶瓷骨料、溶剂、分散剂置于球磨机中进行一次球磨，球磨搅拌6h后，再加入粘结剂、增塑剂、助烧剂、造孔剂进行二次球磨，球磨搅拌12h后得到混合浆料；
所述的一次球磨的转速为500rmp/min；所述的二次球磨的转速80rmp/min；
S2.过滤及流延成型；将混合浆料过滤后进行流延操作得到生膜带，生膜带的厚度为100um；
S3.叠压；将生膜带在叠压压力为30吨，温度为70℃，时间为30秒的条件下进行叠压操作，得到5mm的陶瓷坯片；
S4.脱脂排胶和烧结；将陶瓷坯片置于氧化锆平板上，在温度为400℃、时间为16h的条件下进行脱脂排胶，然后在1250℃的条件下进行烧结后，保温2h，制得多孔陶瓷基板。
步骤二中，制备加热膜的步骤如下：按质量百分比，按质量百分比，将导电金属粉、玻璃粉和助剂、表面活性剂、蓖麻油、触变剂、增稠剂混合制得。
步骤三中，印刷的线宽为0.4mm，所述的加热膜的厚度为80μm；所述的多孔陶瓷雾化芯的电阻为1.2Ω。
本实施例中，加热膜由多个发热图案均匀排布形成，实施例1的多孔陶瓷雾化芯的加热膜如图1所示。
实施例2
一种多孔陶瓷雾化芯，包括多孔陶瓷基板和加热膜，所述的加热膜设置在多孔陶瓷基板上；
所述的多孔陶瓷基板，以质量百分比计，包括以下组分：
陶瓷骨料35％，溶剂40％，分散剂5％，粘结剂5％，增塑剂2％，助烧剂2％，造孔剂11％；所述的陶瓷骨料为石英砂，所述的溶剂为甲苯，所述的分散剂为磷酸盐，所述的粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，所述的增塑剂为乙二醇，所述的助烧剂为高岭土，所述的造孔剂为玉米粉。
所述的加热膜，以质量百分比计，包括以下组分：
导电金属粉70％，玻璃粉3％，助剂15％，表面活性剂2％，蓖麻油6％，触变剂2％，增稠剂2％；
所述的导电金属粉为镍粉，所述的助剂为松油醇，所述的表面活性剂为司班85，所述的增稠剂为石蜡，所述的触变剂为触变剂TL300。
实施例3
一种多孔陶瓷雾化芯，包括多孔陶瓷基板和加热膜，所述的加热膜设置在多孔陶瓷基板上；
所述的多孔陶瓷基板，以质量百分比计，包括以下组分：
陶瓷骨料40％，溶剂32％，分散剂1.5％，粘结剂1.5％，增塑剂2％，助烧剂2％，造孔剂21％；所述的陶瓷骨料为长石，所述的溶剂为甲醇，所述的分散剂为磷酸盐，所述的粘结剂为乙基纤维素，所述的增塑剂为聚乙二醇，所述的助烧剂为碳酸钙，所述的造孔剂为煤粉。
所述的加热膜，以质量百分比计，包括以下组分：
导电金属粉75％，玻璃粉8％，助剂13％，表面活性剂1％，蓖麻油1％，触变剂1％，增稠剂1％；
所述的导电金属粉为Cr15Ni60，所述的助剂为聚乙烯醇缩丁醛酯，所述的表面活性剂为司班85，所述的增稠剂为蜂蜡，所述的触变剂为触变剂TL300。
对比例1
对比例1为市面上的功率为6.5w的陶瓷材料的雾化芯。
对比例2
对比例2为市面上的棉芯材料的雾化芯。
对比例3
一种多孔陶瓷雾化芯，包括多孔陶瓷基板和加热膜，所述的加热膜设置在多孔陶瓷基板上；
所述的多孔陶瓷基板，以质量百分比计，包括以下组分：
陶瓷骨料50％，溶剂45％，分散剂0.9％，粘结剂2％，增塑剂1％，助烧剂1.1％；所述的陶瓷骨料为石英砂，所述的溶剂为甲苯，所述的分散剂为磷酸盐，所述的粘结剂为乙基纤维素，所述的增塑剂为乙二醇，所述的助烧剂为高岭土。
所述的加热膜，以质量百分比计，包括以下组分：
导电金属粉78％，玻璃粉5％，助剂11％，表面活性剂2％，蓖麻油2％，触变剂1％，增稠剂1％；
所述的导电金属粉为Cr15Ni60和Cr20Ni80，所述的助剂为聚乙烯醇缩丁醛酯，所述的表面活性剂为司班85，所述的增稠剂为石蜡，所述的触变剂为触变剂TL300。
对比例4
一种多孔陶瓷雾化芯，包括多孔陶瓷基板和加热膜，所述的加热膜设置在多孔陶瓷基板上；
所述的多孔陶瓷基板，以质量百分比计，包括以下组分：
陶瓷骨料50％，溶剂47％，分散剂0.9％，增塑剂1％，助烧剂1.1％；所述的陶瓷骨料为石英砂，所述的溶剂为甲苯，所述的分散剂为磷酸盐，所述的增塑剂为乙二醇，所述的助烧剂为高岭土。
所述的加热膜，以质量百分比计，包括以下组分：
导电金属粉78％，玻璃粉5％，助剂11％，表面活性剂2％，蓖麻油2％，触变剂1％，增稠剂1％；
所述的导电金属粉为Cr15Ni60和Cr20Ni80，所述的助剂为聚乙烯醇缩丁醛酯，所述的表面活性剂为司班85，所述的增稠剂为石蜡，所述的触变剂为触变剂TL300。
实施例2-3，对比例1-4的多孔陶瓷雾化芯的制备方法与实施例1相同。
对实施例1-3、对比例1-4的多孔陶瓷雾化芯进行性能测试，测试的功率条件为10-15W，测试结果如表1所示：
表1实施例1-3、对比例1-4的多孔陶瓷雾化芯性能测试结果
由表1测试结果可知，本发明实施例的多孔陶瓷雾化芯(实施例1)与市面上的陶瓷材料雾化芯(对比例1)相比，在相似的孔隙率下，孔径更大，因此储液量更高，并且导液速率更快。本发明实施例的多孔陶瓷雾化芯(实施例1)与市面上的棉芯材料雾化芯(对比例2)相比，更不漏液、炸液，并且不易糊芯。另外，从对比例3、对比例4的测试结果可知，多孔陶瓷雾化芯中缺少多种组分比缺少一种组分效果更差。可见，本实施例的多孔陶瓷雾化芯便于批量生产，自动化程度高。填补市场10～15W陶瓷雾化芯的空白，又解决了小孔径雾化芯的导液慢，易糊芯的问题。
综上所述，与现有技术相比，本发明的多孔陶瓷雾化芯具有以下优势：通过多孔陶瓷基板和加热膜结合的雾化芯结构，使得制备出来的多孔陶瓷雾化芯具有雾化量大、储液量多、导液速度快的效果，并且在10-15W的功率下不易漏液、炸液和糊芯。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，包括多孔陶瓷基板和加热膜，所述的加热膜设置在多孔陶瓷基板上；
所述的多孔陶瓷基板，以质量百分比计，包括以下组分：
陶瓷骨料30-50％，溶剂30-50％，分散剂0.5-10％，粘结剂1-10％，增塑剂1-10％，助烧剂1-10％，造孔剂10-50％；
所述的加热膜，以质量百分比计，包括以下组分：
导电金属粉60-80％，玻璃粉1-10％，助剂10-30％，表面活性剂1-10％，蓖麻油1-10％，触变剂1％-10％，增稠剂1-10％。
2.如权利要求1所述的多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述的陶瓷骨料为石英砂、长石、黏土中的一种或多种；所述的粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯、乙基纤维素中的一种或多种；所述的助烧剂为高岭土、碳酸钙、玻璃粉中的一种或多种；所述的造孔剂为煤粉、碳粉、聚甲基丙烯酸甲酯、淀粉、玉米粉中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述的溶剂为甲苯、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醇中的一种或多种；所述的分散剂为磷酸盐脂、磷酸盐、磷酸复盐中的一种或多种；所述的增塑剂为聚乙二醇、邻苯二甲酸酯和乙二醇中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述的导电金属粉为Cr15Ni60、Cr20Ni80、镍粉、铬粉、铁粉中的一种或多种；所述的助剂为聚乙烯醇缩丁醛酯、松油醇、邻苯二甲酸丁酯、二甲苯、柠檬酸三丁酯中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述的表面活性剂选自司班85、失水山梨醇单水桂酸脂、聚山梨醇酯-20中的一种；所述的增稠剂选自石蜡、蜂蜡中的一种。
6.如权利要求1-5任意一项所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：制备多孔陶瓷基板；
步骤二：制备加热膜；
步骤三：将步骤二所得加热膜印刷至步骤一所得多孔陶瓷基板上，在1000-1050℃的条件下真空烧结、保温60-100min后制得得到多孔陶瓷雾化芯。
7.如权利要求6所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中，制备多孔陶瓷基板的步骤如下：
S1.配料和球磨；按质量百分比，先将陶瓷骨料、溶剂、分散剂置于球磨机中进行一次球磨，球磨搅拌0.5-12h后，再加入粘结剂、增塑剂、助烧剂、造孔剂进行二次球磨，球磨搅拌1-24h后得到混合浆料；
所述的一次球磨的转速为100-1000rmp/min；所述的二次球磨的转速50-100rmp/min；
S2.过滤及流延成型；将混合浆料过滤后进行流延操作得到生膜带，生膜带的厚度为30-200um；
S3.叠压；将生膜带在叠压压力为20-40吨，温度为60-80℃，时间为5-60秒的条件下进行叠压操作，得到2-8mm的陶瓷坯片；
S4.脱脂排胶和烧结；将陶瓷坯片置于氧化锆平板上，在温度为250-500℃、时间为12-24h的条件下进行脱脂排胶，然后在1000-1500℃的条件下进行烧结后，保温1-3h，制得多孔陶瓷基板。
8.如权利要求7所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中，制备加热膜的步骤如下：按质量百分比，将导电金属粉、玻璃粉和助剂、表面活性剂、蓖麻油、触变剂、增稠剂混合制得。
9.如权利要求8所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中，印刷的线宽为0.4mm。
10.如权利要求1-5任意一项所述的多孔陶瓷雾化芯在气溶胶雾化器中的应用。
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