CN116283347B - 一种多孔陶瓷的制备方法、多孔陶瓷及雾化芯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及雾化装置技术领域，公开一种多孔陶瓷的制备方法、多孔陶瓷及雾化芯。所述多孔陶瓷的制备方法包括将造孔剂与粘结剂混合，形成混合料，且使所述造孔剂的外表面均匀包裹所述粘结剂；将所述混合料与骨架粉料混合形成陶瓷料；将所述陶瓷料制备成成型的坯体；以及将成型的所述坯体放置于脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，得到所述多孔陶瓷。以这样的制备方法制得的多孔陶瓷，孔的孔径一致性好，孔分布均匀，使得多孔陶瓷的物理化学性能(比如：强度、密度、渗透性、吸附性、抗热震性、热导率等)都达到最优的状态。
Description
技术领域
本发明涉及雾化装置技术领域，尤其涉及一种多孔陶瓷的制备方法、多孔陶瓷及雾化芯。
背景技术
多孔陶瓷材料是一种使用比较广泛的陶瓷材料，特有的三维多孔结构使它具有高孔隙率的特点，被广泛应用于电子雾化装置的雾化芯、环保行业污水和空气的过滤、汽车等的隔音消音等领域中。但是，多孔陶瓷上不同区域上的孔径差异较大，且孔的分布也不均匀，使得多孔陶瓷的物理化学性能(比如：强度、密度、渗透性、吸附性、抗热震性、热导率等)达不到最优。
因此，亟需提供一种多孔陶瓷的制备方法，以解决上述问题。
发明内容
基于以上所述，本发明的第一个目的在于提供一种多孔陶瓷的制备方法，以解决现有的多孔陶瓷孔径差异大、孔分布不均匀的问题。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多孔陶瓷的制备方法，包括：
将造孔剂与粘结剂混合，形成混合料，且使所述造孔剂的外表面均匀包裹所述粘结剂；
将所述混合料与骨架粉料混合形成陶瓷料；
将所述陶瓷料制备成成型的坯体；以及
将成型的所述坯体放置于脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，得到所述多孔陶瓷。
进一步地，所述造孔剂的外表面均匀包裹所述粘结剂的步骤包括：
通过喷雾造粒的方式将粘结剂包裹于造孔剂的外表面上。
进一步地，将造孔剂与粘结剂混合，形成混合料，且使所述造孔剂的外表面均匀包裹所述粘结剂的步骤包括：
按质量百分含量计，将35％的熔融态或液态的粘结剂在搅拌器里搅拌至第一预设时间；
向搅拌器内逐步加入20％的造孔剂，边搅拌边加入造孔剂；
加入造孔剂完成后，再继续搅拌至第二预设时间。
进一步地，在步骤：将液体状的粘结剂在搅拌器里搅拌至第一预设时间之前，还包括步骤：
将搅拌器内预热至70℃-110℃，并保温；
将固体状的粘结剂放入保温的搅拌器内，并搅拌至粘结剂变为熔融状态。
进一步地，固体状的粘结剂包括石蜡、蜂蜡和EVA。
进一步地，所述造孔剂包括PMMA。
进一步地，所述造孔剂的目数为40目。
进一步地，所述第一预设时间为30min。
进一步地，所述第二预设时间大于等于30min。
进一步地，所述第二预设时间为60min。
进一步地，将所述混合料与骨架粉料混合形成陶瓷料的步骤包括：
按质量百分含量计，将45％的骨架粉料加入搅拌机中；
持续搅拌至第三预设时间。
进一步地，所述骨架粉料包括α-氧化铝、高岭土和氧化钛。
进一步地，所述造孔剂包括PMMA、PS、淀粉、木屑中的一种或多种，所述粘结剂包括石蜡、蜂蜡、PVA、EVA中的一种或多种，所述骨架粉料包括无机非金属氧化物。
进一步地，所述无机非金属氧化物包括硅藻土、石英砂、氧化铝、氧化锆、高岭土、氧化钛中一种或多种。
进一步地，成型的所述坯体放置于脱脂烧结炉中进行脱脂烧结的步骤包括：
将成型的坯体放置于脱脂盘中，且相邻的成型坯体之间互不接触；
将脱脂盘放置于脱脂烧结炉中；
按设定的脱脂烧结曲线对成型的坯体进行脱脂烧结。
进一步地，按设定的脱脂烧结曲线对成型的坯体进行脱脂烧结的步骤包括：
使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从室温升温至120℃；
使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从120℃升温至200℃；
使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从200℃升温至320℃；
使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从320℃升温至460℃；
使用10h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从460℃升温至600℃；
使用6h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从600℃升温至烧结温度，并保温4h；
停止加热，随炉冷却至室温。
基于以上所述，本发明的第二个目的在于提供一种多孔陶瓷，以解决现有的多孔陶瓷孔径差异大、孔分布不均匀的问题。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多孔陶瓷，所述多孔陶瓷由上述任一方案提供的多孔陶瓷的制备方法制备得到。
进一步地，当所述多孔陶瓷的孔径小于等于50μm时，所述多孔陶瓷的孔径的最大差值小于等于4μm；当所述多孔陶瓷的孔径在50μm-150μm之间时，所述多孔陶瓷的孔径的最大差值小于等于6μm。
进一步地，所述多孔陶瓷的孔隙率的浮动率为-2％-2％。
基于以上所述，本发明的第三个目的在于提供一种多孔陶瓷的制备方法，以解决现有的多孔陶瓷孔径差异大、孔分布不均匀的问题。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种雾化芯，所述雾化芯由上述任一方案所述的多孔陶瓷制作得到。
本发明的有益效果为：
本发明提供的多孔陶瓷的制备方法包括将造孔剂与粘结剂混合，形成混合料，且使所述造孔剂的外表面均匀包裹所述粘结剂；将所述混合料与骨架粉料混合形成陶瓷料；将所述陶瓷料制备成成型的坯体；以及将成型的所述坯体放置于脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，得到所述多孔陶瓷。以这样的制备方法制得的多孔陶瓷，孔的孔径一致性好，孔分布均匀，使得多孔陶瓷的物理化学性能(比如：强度、密度、渗透性、吸附性、抗热震性、热导率等)都达到最优的状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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。其中：
图1是本发明具体实施方式提供的混合料的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的陶瓷料的组分结构示意图；
图3是本发明具体实施方式提供的多孔陶瓷薄膜测试时测试点分布图。
图中：
1-造孔剂；2-粘结剂；3-骨架粉料；4-多孔陶瓷薄膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-图3所示，本实施方式提供一种多孔陶瓷的制备方法，该多孔陶瓷的制备方法制得的多孔陶瓷，孔的孔径一致性好，孔分布均匀，使得多孔陶瓷的物理化学性能(比如：强度、密度、渗透性、吸附性、抗热震性、热导率等)都达到最优的状态。
其中，该多孔陶瓷的制备方法包括如下步骤：
将造孔剂1与粘结剂2混合，形成混合料，且使造孔剂1的外表面均匀包裹粘结剂2(如图1所示)；
将混合料与骨架粉料3混合形成陶瓷料(如图2所示)；
将陶瓷料制备成成型的坯体；以及
将成型的坯体放置于脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，得到多孔陶瓷。
进一步地，可通过喷雾造粒的方式或搅拌的方式将粘结剂2包裹于造孔剂1的外表面上，如图1所示，且两个包裹好的造孔剂1之间不能直接接触。
进一步地，造孔剂1包括PMMA、PS、淀粉、木屑中的一种或多种，粘结剂2包括石蜡、蜂蜡、PVA、EVA中的一种或多种，骨架粉料3包括无机非金属氧化物。
进一步地，无机非金属氧化物包括硅藻土、石英砂、氧化铝、氧化锆、高岭土、氧化钛中一种或多种。
进一步地，可通过干压、流延或注塑等成型方式将陶瓷料制备成成型的坯体。
进一步地，成型的坯体放置于脱脂烧结炉中进行脱脂烧结的步骤包括：
将成型的坯体放置于脱脂盘中，且相邻的成型坯体之间互不接触；
将脱脂盘放置于脱脂烧结炉中；
按设定的脱脂烧结曲线对成型的坯体进行脱脂烧结。
进一步地，按设定的脱脂烧结曲线对成型的坯体进行脱脂烧结的步骤包括：
使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从室温升温至120℃；
使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从120℃升温至200℃；
使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从200℃升温至320℃；
使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从320℃升温至460℃；
使用10h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从460℃升温至600℃；
使用6h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从600℃升温至烧结温度，并保温4h；
停止加热，随炉冷却至室温。
本实施方式还提供了一种多孔陶瓷，该多孔陶瓷由上述多孔陶瓷的制备方法制备得到。
进一步地，多孔陶瓷的孔径一致性好，指的是：当多孔陶瓷的孔径小于等于50μm时，多孔陶瓷的孔径的最大差值小于等于4μm；当多孔陶瓷的孔径在50μm-150μm之间时，多孔陶瓷的孔径的最大差值小于等于6μm。具体地，多孔陶瓷的孔径的最大差值指的是孔径的最大值与最小值的差值。
进一步地，多孔陶瓷的孔分布均匀，指的是：多孔陶瓷的孔隙率的浮动率为-2％-2％。
本实施方式还提供了一种雾化芯，雾化芯由上述多孔陶瓷制作得到。雾化芯可以设置于雾化装置中，用于雾化液体基质。
以下为具体实施方式部分：
实施方式一
本实施例的一种多孔陶瓷的制备方法如下：
将搅拌器内预热至70℃-110℃，并保温；
按质量百分含量计，将35％的固体状的粘结剂2放入保温的搅拌器内，并搅拌至粘结剂2变为熔融状态；
将熔融态的粘结剂2在搅拌器里搅拌至第一预设时间；
向搅拌器内逐步加入20％的造孔剂1，边搅拌边加入造孔剂1；
加入造孔剂1完成后，再继续搅拌至第二预设时间，使造孔剂1的外表面均匀包裹粘结剂2；
按质量百分含量计，将45％的骨架粉料3加入搅拌机中；
持续搅拌至第三预设时间，形成陶瓷料(如图2所示)；
将陶瓷料制备成成型的坯体；以及
将成型的坯体放置于脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，得到多孔陶瓷。
进一步地，固体状的粘结剂2包括石蜡、蜂蜡和EVA。
进一步地，第一预设时间为30min。
进一步地，造孔剂1包括PMMA。
进一步地，造孔剂1的目数为40目。
进一步地，第二预设时间大于等于30min。
具体地，第二预设时间为60min。
进一步地，骨架粉料3包括α-氧化铝、高岭土和氧化钛。
进一步地，第三预设时间为180min。
为了验证实施方式一制备的多孔陶瓷薄膜的性质，对多孔陶瓷薄膜进行检测。如图3所示，在多孔陶瓷薄膜上选取九个测试点，分别对上述九个测试点进行检测，结果如下表：
| 测试位置 | 孔隙率 | 孔径 | 密度 |
| p1 | 58.93％ | 25.36μm | 1.056 |
| p 2 | 58.61％ | 25.14μm | 1.043 |
| p 3 | 57.86％ | 24.98μm | 1.059 |
| p 4 | 58.25％ | 24.35μm | 1.031 |
| p 5 | 58.39％ | 25.46μm | 1.051 |
| p 6 | 57.93％ | 25.63μm | 1.049 |
| p 7 | 58.82％ | 24.88μm | 1.038 |
| p 8 | 58.76％ | 24.64μm | 1.039 |
| p 9 | 58.16％ | 25.52μm | 1.045 |
由上表可知，九个测试点的孔隙率在57.86％-58.93％之间，孔隙率的浮动率为-2％-2％，说明孔分布均匀；九个测试点的孔径在24.35μm-25.63μm之间，多孔陶瓷薄膜的孔径的最大差值为1.28μm，该最大差值小于等于4μm，说明该多孔陶瓷薄膜的孔径一致性好。
注意，上述仅为本发明的较佳实施方式及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施方式，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施方式对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施方式，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施方式，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：
将造孔剂与粘结剂混合，形成混合料，且使所述造孔剂的外表面均匀包裹所述粘结剂，步骤包括：按质量百分含量计，将35％的熔融态或液态的粘结剂在搅拌器里搅拌至第一预设时间，向搅拌器内逐步加入20％的造孔剂，边搅拌边加入造孔剂，加入造孔剂完成后，再继续搅拌至第二预设时间；其中造孔剂为PMMA，粘结剂为石蜡、蜂蜡、PVA、EVA中的一种或多种；
将所述混合料与骨架粉料混合形成陶瓷料，步骤包括，按质量百分含量计，将45％的骨架粉料加入搅拌机中，持续搅拌至第三预设时间；
将所述陶瓷料制备成成型的坯体；以及
将成型的坯体放置于脱脂盘中，且相邻的成型坯体之间互不接触；
将脱脂盘放置于脱脂烧结炉中；
按设定的脱脂烧结曲线对成型的坯体进行脱脂烧结，包括如下步骤：使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从室温升温至120℃；
使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从120℃升温至200℃；
使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从200℃升温至320℃；
使用15h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从320℃升温至460℃；
使用10h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从460℃升温至600℃；
使用6h将脱脂烧结炉以恒定升温速率从600℃升温至烧结温度，并保温4h；
停止加热，随炉冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，将熔融态的粘结剂在搅拌器里搅拌至第一预设时间之前，还包括步骤：
将搅拌器内预热至70℃-110℃，并保温；
将固体状的粘结剂放入保温的搅拌器内，并搅拌至粘结剂变为熔融状态。
3.一种多孔陶瓷，其特征在于，所述多孔陶瓷由权利要求1-2任一项所述的多孔陶瓷的制备方法制备得到。
4.根据权利要求3所述的多孔陶瓷，其特征在于，当所述多孔陶瓷的孔径小于等于50μm时，所述多孔陶瓷的孔径的最大差值小于等于4μm；当所述多孔陶瓷的孔径在50μm-150μm之间时，所述多孔陶瓷的孔径的最大差值小于等于6μm。
5.根据权利要求3所述的多孔陶瓷，其特征在于，所述多孔陶瓷的孔隙率的浮动率为-2％-2％。
6.一种雾化芯，其特征在于，所述雾化芯由权利要求3-5任一项所述的多孔陶瓷制作得到。
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