一种陶瓷雾化芯的制备方法

文档序号:519027 发布日期:2021-06-01 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 一种陶瓷雾化芯的制备方法 (Preparation method of ceramic atomizing core ) 是由 余明先 张霖 王伟江 刘友昌 戴高环 王超 何培与 何晓刚 姚伟昌 李毅 于 2021-01-13 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种陶瓷雾化芯的制备方法,包括以下步骤:S1、陶瓷粉体表面改性:将陶瓷粉体与表面改性剂混合后,共同进行球磨预处理,烘干后得到表面改性陶瓷粉体。S2、混合喂料制备:将有机胶体系与所述表面改性陶瓷粉体混合后得到混合喂料。S3、注射成型:将所述混合喂料放入到螺杆式注射机中,注射成型后,得到陶瓷雾化芯生坯。S4、脱脂步骤:使用溶剂对所述陶瓷雾化芯生坯进行脱脂处理,得到溶剂脱脂生坯。S5、烧结步骤:将所述溶剂脱脂生坯采用热压法烧结,得到陶瓷雾化芯。本发明提供的陶瓷雾化芯的制备方法可有效提高陶瓷雾化芯的强度,且使陶瓷雾化芯同时具有良好的吸油速率,且制备方法简单、高效。(The invention provides a preparation method of a ceramic atomizing core, which comprises the following steps: s1, modifying the surface of the ceramic powder: mixing the ceramic powder with a surface modifier, carrying out ball milling pretreatment together, and drying to obtain the surface modified ceramic powder. S2, preparation of mixed feed: and mixing the organic glue system with the surface modified ceramic powder to obtain a mixed feed. S3, injection molding: and putting the mixed feed into a screw type injection machine, and performing injection molding to obtain a ceramic atomized core green body. S4, degreasing: and degreasing the ceramic atomized core green body by using a solvent to obtain a solvent degreased green body. S5, sintering: and sintering the solvent degreased green body by adopting a hot-pressing method to obtain the ceramic atomizing core. The preparation method of the ceramic atomizing core provided by the invention can effectively improve the strength of the ceramic atomizing core, and the ceramic atomizing core has good oil absorption rate, and the preparation method is simple and efficient.)

一种陶瓷雾化芯的制备方法

技术领域

本发明属于电子烟技术领域,特别是涉及一种陶瓷雾化芯的制备方法。

背景技术

目前现有技术中,陶瓷多孔雾化芯多采用热压铸的方式形成坯体,之后将坯体埋入吸附剂中,以适当速度升温至900℃-1100℃排除坯体成型粘结剂使得坯体具有一定强度,最后还要将具有一定强度的坯体放入烧结炉中烧成才能得到最终制品。该方法在烧结时需要进行高温加热,而高温烧结可能会导致陶瓷的强度偏低。

随着现代信息技术的飞速发展,对电子产品的小型化、便携化、多功能、高可靠和低成本等方面提出了越来越高的要求。较低的烧结温度是减低生产成本、实现规模工业化生产的必要条件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足,并提供一种陶瓷雾化芯的制备方法,该方法可在低温下实现烧结,且能够有效提高陶瓷雾化芯的强度,同时具有良好的吸油速率,其制备方法简单、高效。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:

一种陶瓷雾化芯的制备方法,包括以下步骤:

S1、陶瓷粉体表面改性:将陶瓷粉体与表面改性剂混合后,共同进行球磨预处理,得到表面改性陶瓷粉体;其中,所述陶瓷粉体为天然硅藻土或者合成二氧化硅;

S2、混合喂料制备:将有机胶体系与步骤S1制得的表面改性陶瓷粉体混合后得到混合喂料;

S3、注射成型:将步骤S2制得的混合喂料放入到螺杆式注射机中,进行注射成型,得到陶瓷雾化芯生坯;

S4、脱脂步骤:使用溶剂将步骤S3中制得的陶瓷雾化芯生坯中的表面改性剂和有机胶体系脱出,再加热并干燥后,得到溶剂脱脂生坯;

S5、烧结步骤:将步骤S4制得的溶剂脱脂生坯采用热压法烧结,得到陶瓷雾化芯。

对上述技术方案的进一步改进是:

所述陶瓷粉体的粒度为15-30μm。

步骤S1中所述表面改性剂包括硬脂酸、油酸、十二羟基硬脂酸和柠檬酸中的至少一种,且每100质量份的所述陶瓷粉体中,加入的表面改性剂的质量份数为1~5份。

步骤S2中所述有机胶体系包括硅橡胶胶粘剂、硬脂酸、聚乙烯、聚丙烯和树脂;其质量配比为硅橡胶胶粘剂:硬脂酸:聚乙烯:聚丙烯:树脂=30~50:1~3:25~32:15~20:9~15;其中每100质量份所述混合喂料,所需的有机胶体系为15-30质量份。

步骤S2前还包括有机胶体系密炼步骤:

将硅橡胶胶粘剂放入密炼机中加热至熔融状态,对熔融状态的硅橡胶胶粘剂继续加热至180-200℃,分别加入树脂、聚乙烯和聚丙烯,启动密炼机,密炼20-40min后加入硬脂酸,再继续密炼3-4h。

步骤S3中所述注射成型时的成型温度为120-160℃,成型压力为50-120MPa。

步骤S4中所述溶剂为煤油、汽油或白电油中的一种,脱脂温度为90-120℃,脱脂时间为20-24h。

所述步骤S4后还包括以下步骤:

将溶剂脱脂生坯置于水浴锅中进一步脱脂和清洗,水浴温度为80-90℃,时间为18-24h,得到水浴脱脂生坯。

步骤S5中将步骤S4制得的溶剂脱脂生坯置于恒温加压设备中,采用热压法烧结,得到陶瓷雾化芯。

所述烧结的温度为160-200℃,压力为350-500MPa,保温保压时间为20-30min。

根据本发明的技术方案可知,本发明的陶瓷雾化芯的制备方法,首先对陶瓷粉体进行表面改性,使陶瓷粉体与表面改性剂结合紧密。再使用有机胶体与陶瓷粉体相结合,有机胶体与陶瓷粉体之间具有良好的润湿性,改善两者之间的界面结合强度,利于提高雾化芯的强度。且由于有机胶体在陶瓷粉体中分布均匀,在后续进行有机胶体排除后,可使陶瓷本身具有均匀的孔洞结构,从而提高陶瓷雾化芯的吸油速率。在成型步骤中,采用注射机注射成型的方式,注射成型时注射机对陶瓷生坯进行挤压,使陶瓷生坯具有更高的生坯密度,有利于提高最终产品的烧结强度。采用热压法对生坯进行烧结,有效降低了烧结的温度,节约了成本,且使雾化芯的强度得到提高。本发明方法制备的陶瓷雾化芯不仅强度得到了有效提高,而且陶瓷雾化芯的孔隙均匀,吸油速率快,具有良好的综合性能。

附图说明

图1为本发明实施例陶瓷雾化芯的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义,本文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。本文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例的目的,不是旨在于限制本发明。

实施例1:本实施例的陶瓷雾化芯的制备方法,包括以下步骤:

S1、陶瓷粉体表面改性:以天然微孔硅藻土或合成二氧化硅作为陶瓷粉体,所述陶瓷粉体的粒径为15μm。将所述陶瓷粉体与表面改性剂混合后,共同进行球磨预处理,使陶瓷粉体表面形成一层包覆层,烘干后得到表面改性陶瓷粉体。所述陶瓷粉体与表面改性剂的质量比为100:1,所述包覆层的厚度为10nm。

所述表面改性剂由硬脂酸、油酸、十二羟基硬脂酸和柠檬酸中的至少一种组成,且每100质量份的所述陶瓷粉体中,加入的表面改性剂的质量份数为1~5份。

本步骤中,陶瓷粉体的粒径小,且颗粒均匀,更有利于与表面改性剂混合均匀,从而使其结合性更好,有利于提高陶瓷的强度。

S2、混合喂料制备:首先对有机胶体系进行密炼,再将密炼后的有机胶体系与步骤S1制得的表面改性陶瓷粉体混合后得到混合喂料,其中,混合喂料与有机胶体系的质量比为100:15。

所述有机胶体系包括硅橡胶胶粘剂(PW)、硬脂酸(SA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和树脂;其质量配比PW:SA:PE:PP:树脂=37:3:25:20:15。

有机胶体系密炼步骤:先将PW放入W型对辊密炼机中加热,待PW呈熔融状态,且液态PW的温度达到200℃后,分别加入树脂、PE和PP,启动密炼机,密炼30min后加入SA,再继续密炼4h后结束密炼,密炼时加微正压100Pa。

S3、注射成型:将步骤S2制得的混合喂料放入到螺杆式注射机中,注射成型后,得到陶瓷雾化芯生坯。注射成型时的成型温度为120℃,成型压力为120MPa。

S4、脱脂步骤:以煤油、汽油或白电油中的一种作为有机溶剂,在恒温油浴锅中,将步骤S3制得的陶瓷雾化芯生坯完全浸泡在有机溶剂中,并加热至120℃,保温20h。通过有机溶剂萃取脱脂,将陶瓷雾化芯生坯中的表面改性剂和有机胶体系中可溶于有机溶剂的组分去除,得到溶剂脱脂生坯。

将溶剂脱脂生坯置于水浴锅中进一步脱脂和清洗,水浴温度为80℃,时间为24h,得到水浴脱脂生坯。水浴萃取脱脂可以进一步去除陶瓷雾化芯生坯中的水溶性有机组分。

将水浴脱脂生坯置于马弗炉中干燥12h,干燥温度为90℃,加热时升温速度为4℃/min,最终得到脱脂生坯。

S5、烧结步骤:将步骤S4制得的脱脂生坯置于恒温加压设备中,施加高压低温,采用热压法进行烧结。所述低温的温度为200℃,所述高压的压力为350MPa,保温保压时间为30min,得到陶瓷雾化芯。

本实施例中,有机胶体系作为造孔剂,依靠酚醛树脂提供结合强度,使陶瓷雾化芯生坯在脱脂之后形成具有一定强度的多孔结构陶瓷,多孔结构有利于提高雾化芯的吸油速率,而强度的提高则有助于提高雾化芯的使用寿命。

实施例2,本实施例的陶瓷雾化芯的制备方法,与实施例1基本一致,不同的是:

S1、陶瓷粉体表面改性:所述陶瓷粉体的粒径为30μm,所述陶瓷粉体与表面改性剂的质量比为100:5,所述包覆层的厚度为20nm。

S2、混合喂料制备:混合喂料与有机胶体系的质量比为100:20。有机胶体系的质量配比PW:SA:PE:PP:树脂=43:1:32:15:9。

有机胶体系密炼步骤:先将PW放入W型对辊密炼机中加热,待PW呈熔融状态,且液态PW的温度达到180℃后,分别加入树脂、PE和PP,启动密炼机,密炼40min后加入SA,再继续密炼3h后结束密炼,密炼时加微正压250Pa。

S3、注射成型:注射成型时的成型温度为160℃,成型压力为50MPa。

S4、脱脂步骤:在恒温油浴锅中的加热温度为90℃,保温时间为24h。

水浴温度为90℃,时间为18h。

将水浴脱脂生坯置于马弗炉中干燥14h,干燥温度为80℃,加热时升温速度为3℃/min,最终得到脱脂生坯。

实施例3,本实施例的陶瓷雾化芯的制备方法,与实施例1基本一致,不同的是:

S1、陶瓷粉体表面改性:所述陶瓷粉体的粒径为20μm,所述陶瓷粉体与表面改性剂的质量比为100:2.5,所述包覆层的厚度为15nm。

S2、混合喂料制备:混合喂料与有机胶体系的质量比为100:30。有机胶体系的质量配比PW:SA:PE:PP:树脂=50:1:25:15:9。

有机胶体系密炼步骤:先将PW放入W型对辊密炼机中加热,待PW呈熔融状态,且液态PW的温度达到190℃后,分别加入树脂、PE和PP,启动密炼机,密炼20min后加入SA,再继续密炼3.5h后结束密炼,密炼时加微正压150Pa。

S3、注射成型:注射成型时的成型温度为140℃,成型压力为80MPa。

S4、脱脂步骤:在恒温油浴锅中的加热温度为100℃,保温时间为22h。

水浴温度为85℃,时间为21h。

将水浴脱脂生坯置于马弗炉中干燥10h,干燥温度为100℃,加热时升温速度为5℃/min,最终得到脱脂生坯。

实施例4,本实施例的陶瓷雾化芯的制备方法,与实施例1基本一致,不同的是:

S1、陶瓷粉体表面改性:所述陶瓷粉体的粒径为25μm,所述陶瓷粉体与表面改性剂的质量比为100:3,所述包覆层的厚度为17nm。

S2、混合喂料制备:混合喂料与有机胶体系的质量比为100:25。有机胶体系的质量配比PW:SA:PE:PP:树脂=30:3:32:20:15。

S5、烧结步骤:所述低温的温度为170℃,所述高压的压力为500MPa,保温保压时间为20min。

实施例5,本实施例的陶瓷雾化芯的制备方法,与实施例1基本一致,不同的是:

S5、烧结步骤:所述低温的温度为160℃,所述高压的压力为450MPa,保温保压时间为20min。

实施例6,本实施例的陶瓷雾化芯的制备方法,与实施例1基本一致,不同的是:

S5、烧结步骤:所述低温的温度为180℃,所述高压的压力为400MPa,保温保压时间为25min。

对比例:本对比例的陶瓷雾化芯是采用传统的热压铸法制备的,主要用于与上述实施例作对比,具体步骤如下:

1.在陶瓷粉体中加入表面改性剂,并进行球磨混合,得到表面改性陶瓷粉体。

2.将步骤1制得的表面改性陶瓷粉体加入到熔化的石蜡中,并搅拌混合至均匀,得到料浆。

3.将步骤2制好的料浆加入到热压铸成型机中,以适当压力和温度注入模具中压铸成型,得到陶瓷雾化芯生坯。

4.脱模并对陶瓷雾化芯生坯进行适当修整,再将陶瓷雾化芯生坯埋入吸附剂中,以适当速度升温至900℃-1100℃,使陶瓷雾化芯生坯中的石蜡完全排除。

5.最后将步骤5排蜡后的陶瓷雾化芯生坯放入烧结炉中,在1150℃温度烧结成型,最终得到陶瓷雾化芯。

为证明本发明的制备方法真实有效,特对上述实施例及对比例制备的陶瓷雾化芯进行检测,并将二者的性能加以比较,比较结果如表1所示:

表1

实施例 吸油速率mg/s 抗压强度MPa
1 6.1 6.3375
2 6.4 6.345
3 6.3 6.3625
4 6.6 6.4125
5 6.9 6.3825
6 7.2 6.3575
7 6.3 6.425
对比例 3.7 4.0925

由上述检测结果可知,本发明六个实施例无论是吸油速率,还是抗压强度,都要大大高于传统热压铸法制备的陶瓷雾化芯,由此可以证明本发明方法制备的陶瓷雾化芯具有较好的综合性能。本发明制备的陶瓷雾化芯将有机材料与无机材料相结合,提高了陶瓷雾化芯生坯的界面结合强度,采用注射成型的方式,大大提高了生产效率及生产质量稳定性,使其在具有较大的吸油速率的同时,还能够具有较高的强度,大大延长了雾化芯的使用寿命。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,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。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式,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。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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