一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷及其制备方法与流程

本发明涉及多孔陶瓷，特别是涉及一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷及其制备方法。

背景技术：

1、随着电子雾化器行业的发展，雾化技术及雾化材料也在不断更新迭代。当前雾化材料主要有棉芯和陶瓷芯。棉芯由于其锁液能力差、一致性差且易出现炸液等问题，应用受到一定限制；为了追求口感稳定性、细腻度，多采用陶瓷芯对气溶胶生成基质进行雾化。现有陶瓷芯包括均匀孔隙结构的多孔陶瓷芯和具有梯度孔隙结构的多孔陶瓷芯，而梯度孔隙结构的多孔陶瓷芯具有口感好，机械强度高，雾化性能稳定的特点。梯度孔隙结构的多孔陶瓷制备方法包括流延叠成成型法与发泡法，流延叠成成型法需要将多层不同孔隙率的流延片叠成压制坯体后烧结，工艺难度高，工艺复杂；发泡法是在制备浆料中加入一定量的发泡剂，在一定温度和气压下与发泡剂产生反应，而形成孔隙率沿厚度方向梯度分布的多孔陶瓷，但单纯的加入发泡剂会形成大量的封闭气孔，封闭气孔没有储液和导液的功能，无法在雾化器中使用。

技术实现思路

1、本发明目的在于提出一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷及其制备方法，以解决现有技术存在的梯度孔隙结构的多孔陶瓷制备工艺难度高、储液和导液性能不佳的技术问题。

2、本发明提供一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷，陶瓷原料包括陶瓷粉体和有机溶剂，所述陶瓷粉体以重量计份，包括45-75份陶瓷骨料，10-35份粘结剂，10-30份造孔剂，及1-8份发泡剂，其中：

3、所述陶瓷骨料包括氧化硅，氧化铝，氧化锆，碳化硅，氮化硅，氧化钙，硅藻土中的至少一种；

4、所述粘结剂包括玻璃粉；

5、所述造孔剂的平均粒径为20-100μm；

6、所述发泡剂包括碳酸氢钠，二苯磺酰肼醚，对甲苯磺酰肼，偶氮二异丁腈中的至少一种；

7、所述有机溶剂与所述陶瓷粉体的重量比为(23:100)-(60:100)。

8、优选地，所述陶瓷骨料还包括0-15份助烧剂，所述助烧剂包括钾长石，钠长石，蒙脱石，锂辉石，霞石，火山石，凹凸棒，方石英中的至少一种；

9、和/或，所述陶瓷骨料还包括0-5份抗收缩剂，所述抗收缩剂包括莫来石纤维晶须，氧化铝纤维晶须，氧化硅纤维晶须中的至少一种。

10、优选地，所述陶瓷骨料的粒径为150目-400目；

11、和/或，所述玻璃粉的软化温度为450℃-1150℃；

12、和/或，所述造孔剂包括pp，pmma，pe，淀粉，小麦粉，锯木粉，果核粉中的至少一种；

13、和/或，所述有机溶剂包括25-50份石蜡，1-10份蜂蜡和/或硬脂酸。

14、优选地，所述陶瓷骨料包括氧化硅，氧化铝中的至少一种；

15、和/或，所述造孔剂包括pp，pmma中的至少一种；

16、和/或，所述发泡剂包括碳酸氢钠，二苯磺酰肼醚中的至少一种。

17、优选地，所述造孔剂的平均粒径为30-75μm。

18、本发明还提供一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

19、s1、配料：按照上述任一项所述配方称取陶瓷粉体；

20、s2、混合干燥：将步骤s1所述陶瓷粉体混合均匀后，干燥去除水分；

21、s3、制备蜡浆：按照上述任一项所述配方称取有机溶剂，在70℃温度下完全融化，再加入步骤s2所述混合干燥后的陶瓷粉体，在70℃-80℃温度下搅拌3h-6h，得到蜡浆；

22、s4、成型：将步骤s3所述蜡浆在-100kpa压强下恒压30min，后置入成型装置内，在温度100℃-150℃，压力-75kpa-100kpa下，反应2h-4h，得到多孔陶瓷蜡胚；

23、s5、脱脂烧结：将步骤s4所述多孔陶瓷蜡坯进行脱脂烧结，得到多孔陶瓷胚体。

24、优选地，步骤s4所述成型工艺包括：

25、将载有蜡浆的成型装置置入恒温调压设备内，调节温度至100℃-150℃，压力1000kpa；

26、以40kpa/min-100kpa/min速率降低压力至-75kpa-100kpa范围内，恒温恒压反应2h-4h；

27、以0.5℃/min-5℃/min速率降低温度至常温，后泄压至常压取出。

28、优选地，步骤s5所述脱脂工艺包括：

29、将步骤s4所述多孔陶瓷蜡胚覆盖排蜡粉后置入脱脂炉内；

30、常温下以0.5℃/min-3℃/min速率升高温度至300℃-900℃，恒温1h-3h；

31、降低温度至常温后取出。

32、优选地，步骤s5所述烧结工艺包括：

33、将脱脂后的多孔陶瓷蜡胚置入烧结炉内；

34、常温下以1℃/min-8℃/min速率升温至650℃-1280℃，恒温0.5h-2.5h；

35、降低温度至100℃以下后取出，得到多孔陶瓷胚体。

36、按照上述任一项所述制备方法得到的一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷，所述多孔陶瓷胚体的孔隙率沿厚度方向梯度分布，其中(疏松面)孔隙率为50％-70％，(致密面)孔隙率为45％-60％。

37、本发明的有益效果包括：

38、1.本发明提供的一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷，在陶瓷原料中加入一定量的造孔剂和发泡剂，在一定工艺条件下制备出具有梯度孔隙结构的多孔陶瓷，应用于多孔陶瓷芯中具有口感好，雾化性能稳定的特点。

39、2.本发明提供的一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷制备方法，其工艺简单易于工艺化生产，按照本发明提供的制备方法得到的梯度孔隙结构的多孔陶瓷，其孔隙率沿厚度方向梯度分布，其中(疏松面)孔隙率为50％-70％，(致密面)孔隙率为45％-60％，具有较好的储液和导液性能。

技术特征：

1.一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷，陶瓷原料包括陶瓷粉体和有机溶剂，所述陶瓷粉体以重量计份，包括45-75份陶瓷骨料，10-35份粘结剂，10-30份造孔剂，及1-8份发泡剂，其中：

2.根据权利要求1所述的一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷，其特征在于，所述造孔剂的平均粒径为30-75μm。

6.一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷制备方法，其特征在于，步骤s4所述成型工艺包括：

8.根据权利要求6所述的一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷制备方法，其特征在于，步骤s5所述脱脂工艺包括：

9.根据权利要求6所述的一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷制备方法，其特征在于，步骤s5所述烧结工艺包括：

10.根据权利要求6-9任一项所述制备方法得到的一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷，其特征在于，所述多孔陶瓷胚体的孔隙率沿厚度方向梯度分布，其中(疏松面)孔隙率为50％-70％，(致密面)孔隙率为45％-60％。

技术总结
一种梯度孔隙结构的多孔陶瓷，陶瓷原料包括陶瓷粉体和有机溶剂，所述陶瓷粉体以重量计份，包括45‑75份陶瓷骨料，10‑35份粘结剂，10‑30份造孔剂，及1‑8份发泡剂，其中：所述陶瓷骨料包括氧化硅，氧化铝，氧化锆，碳化硅，氮化硅，氧化钙，硅藻土中的至少一种；所述粘结剂包括玻璃粉；所述造孔剂的平均粒径为20‑100μm；所述发泡剂包括碳酸氢钠，二苯磺酰肼醚，对甲苯磺酰肼，偶氮二异丁腈中的至少一种；所述有机溶剂与所述陶瓷粉体的重量比为(23:100)‑(60:100)。本发明通过在陶瓷原料中加入一定量的造孔剂和发泡剂，在一定温度和压力下产生反应形成具有梯度孔隙结构的多孔陶瓷。

技术研发人员：赵承志,杨号
受保护的技术使用者：品度生物科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21