多孔陶瓷的制備方法、多孔陶瓷及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔陶瓷的制備方法、多孔陶瓷及其在電子煙中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]多孔陶瓷是一般由骨料、粘結(jié)劑及造孔劑等組分由高溫?zé)Y(jié)的陶瓷材料，內(nèi)部具有大量彼此連通并與材料表面連通的孔道結(jié)構(gòu)。由于多孔陶瓷具有孔隙率高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、比表面積大、體積密度小、導(dǎo)熱性低以及耐高溫耐腐蝕等優(yōu)良性能，在冶金、生物、能源、環(huán)保等領(lǐng)域有著眾多應(yīng)用。
[0003]電子煙的霧化器是電子煙中儲(chǔ)存煙液和產(chǎn)生煙霧的主要部件，需要保證儲(chǔ)存液體不泄露并達(dá)到一定的煙霧產(chǎn)生量。然而現(xiàn)有的多孔陶瓷的制備方法制備的多孔陶瓷無(wú)法兼顧強(qiáng)度及孔隙率，從而無(wú)法應(yīng)用于電子煙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供具有較高孔隙率且強(qiáng)度較好的多孔陶瓷的制備方法、多孔陶瓷及其在電子煙中的應(yīng)用。
[0005]一種多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0006]將無(wú)定型二氧化硅，三氧化二鋁及三氧化二鐵混合均勻得到混合物，將所述混合物在1000°C?1400°C下煅燒0.5小時(shí)?3小時(shí)得到前驅(qū)體，將所述前驅(qū)體研磨得到前驅(qū)體粉末，其中，所述混合物中按質(zhì)量百分比計(jì)，所述無(wú)定型二氧化硅占80%?98%，所述三氧化二鋁占1%?10%，所述三氧化二鐵占1%?10% ；
[0007]將所述前驅(qū)體粉末、硅酸鈉以及造孔劑混合均勻得到預(yù)混料，其中所述預(yù)混料中按質(zhì)量百分比計(jì)，所述前驅(qū)體粉末占60 %?90 %，所述硅酸鈉占0?20 %，所述造孔劑占10%?40% ；
[0008]將所述預(yù)混料與水混合均勻后壓制成型得到壓坯；
[0009]將所述壓坯先在200°C?600°C下保溫1小時(shí)?6小時(shí)，再在700°C?1200°C下燒結(jié)0.5小時(shí)?3小時(shí)，得到所述多孔陶瓷。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，將所述前驅(qū)體研磨后過(guò)50目標(biāo)準(zhǔn)篩得到所述前驅(qū)體粉末。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述造孔劑選自蔗糖、淀粉、木纖維及短碳纖維中的至少一種。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述鹿糖及所述淀粉的粒徑為ΙΟμπι?150μηι,所述木纖維及所述短碳纖維的直徑為50 μ m?300 μ m,長(zhǎng)度為300 μ m?3000 μ m。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)混料與所述水的質(zhì)量比為3:1?6:1。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述壓制成型在0.5MPa?20MPa下進(jìn)行。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述壓坯在200°C?600°C下保溫時(shí)，將所述壓坯以TC /min?10°C /min的升溫速率升溫至200°C?600°C。
[0016]一種上述任一項(xiàng)所述的多孔陶瓷的制備方法制備的多孔陶瓷。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多孔陶瓷的孔隙率為40%?80%，孔徑為ΙΟμπι?300 μ m0
[0018]上述任一項(xiàng)所述的多孔陶瓷在電子煙中的應(yīng)用。
[0019]上述多孔陶瓷的制備方法，采用無(wú)定型二氧化硅、三氧化二鋁及氧化鐵作為多孔陶瓷骨料，可以在較低溫度、空氣氣氛及常壓下燒結(jié)，燒結(jié)的條件較為溫和；將骨料混合后進(jìn)行預(yù)燒，得到的前驅(qū)體具有一定疏松結(jié)構(gòu)，在后續(xù)的燒結(jié)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生阻塞液相的孔隙，同時(shí)產(chǎn)生一定孔隙率，在壓制成型過(guò)程中這部分孔隙難以被壓力破壞，保證了多孔陶瓷的孔隙率；預(yù)燒得到的前驅(qū)體物理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有利于提高多孔陶瓷的強(qiáng)度，從而制備的多孔陶瓷具有較高孔隙率且強(qiáng)度較好。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為一實(shí)施方式的多孔陶瓷的制備方法的流程圖；
[0021]圖2為一實(shí)施方式的電子煙的立體示意圖；
[0022]圖3為圖2所示電子煙的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。
[0024]請(qǐng)參閱圖1，一種多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0025]步驟S110、將無(wú)定型二氧化硅，三氧化二鋁及三氧化二鐵混合均勻得到混合物，將混合物在1000°C?1400°C下煅燒0.5小時(shí)?3小時(shí)得到前驅(qū)體，將前驅(qū)體研磨得到前驅(qū)體粉末。
[0026]其中，混合物中按質(zhì)量百分比計(jì)，無(wú)定型二氧化硅(Si02)占80%?98%，三氧化二鋁(A1203)占 1%?10%，三氧化二鐵(Fe203)占 1%?10%。
[0027]優(yōu)選的，無(wú)定型二氧化硅、三氧化二鋁及三氧化二鐵均為分析純。
[0028]優(yōu)選的，將前驅(qū)體研磨后過(guò)50目標(biāo)準(zhǔn)篩得到前驅(qū)體粉末。當(dāng)然，也可以用其他方法篩選前驅(qū)體粉末，只要能保證前驅(qū)體粉末的粒度符合要求即可。
[0029]優(yōu)選的，煅燒在高溫常壓氧化爐中進(jìn)行。
[0030]優(yōu)選的，將無(wú)定型二氧化硅，三氧化二鋁及三氧化二鐵混合時(shí)采用滾筒球磨機(jī)或行星球磨機(jī)干混0.5小時(shí)?8小時(shí)。當(dāng)然，還可以采用其他方式混合，只要保證幾種材料混合均勻即可，比如使用攪拌機(jī)或捏合機(jī)攪拌干混10分鐘?2小時(shí)。
[0031 ] 該步驟中，將混合物預(yù)燒結(jié)，得到的前驅(qū)體具有一定疏松結(jié)構(gòu)。
[0032]步驟S120、將前驅(qū)體粉末、硅酸鈉以及造孔劑混合均勻得到預(yù)混料。
[0033]其中，預(yù)混料中按質(zhì)量百分比計(jì)，前驅(qū)體粉末占60 %?90 %，硅酸鈉占0?20 %，造孔劑占10%?40%。
[0034]本實(shí)施方式中，硅酸鈉(Na2Si03)以Na2Si03、九水合硅酸鈉(Na2Si03.9Η20)或模數(shù)為1.5-3.5的硅酸鈉的水溶液的形式與前驅(qū)體粉末及造孔劑混合，只要保證九水合硅酸鈉(Na2Si03.9H20)或模數(shù)為1.5-3.5的硅酸鈉的水溶液中的Na2Si03與其他兩種原料(前驅(qū)體粉末及造孔劑)的質(zhì)量比例即可。
[0035]本實(shí)施方式中，造孔劑選自蔗糖、淀粉、木纖維及短碳纖維中的至少一種。優(yōu)選的，蔗糖及淀粉的粒徑為10 μ m?150 μ m,木纖維及短碳纖維的直徑為50 μ m?300 μ m,長(zhǎng)度為 300 μ m ?3000 μ m。
[0036]優(yōu)選的，將前驅(qū)體粉末、硅酸鈉以及造孔劑混合時(shí)采用滾筒球磨機(jī)或行星球磨機(jī)干混0.5小時(shí)?8小時(shí)。當(dāng)然，還可以采用攪拌機(jī)或捏合機(jī)攪拌干混10分鐘?2小時(shí)。
[0037]該步驟中，采用淀粉、蔗糖、木纖維及短碳纖維這種大粒徑的復(fù)雜有機(jī)物或無(wú)機(jī)物作為造孔劑，可以根據(jù)需求控制最終形成的多孔陶瓷的孔徑及孔隙率，得到適于儲(chǔ)存、傳導(dǎo)液體和產(chǎn)生煙霧的連通孔結(jié)構(gòu)。
[0038]步驟S130、將預(yù)混料與水混合均勻后壓制成型得到壓坯。
[0039]優(yōu)選的，預(yù)混料與水的質(zhì)量比為3:1?6:1。
[0040]優(yōu)選的，壓制成型在0.5MPa?20MPa下進(jìn)行。
[0041]本實(shí)施方式中，將預(yù)混料與水混合后得到半濕料，將半濕料裝入圓柱形模具中，在
0.5MPa?20MPa的壓力下壓制成圓柱形壓坯。當(dāng)然，壓坯的形狀取決于最終產(chǎn)品的形狀，不限于為圓柱形。
[0042]該步驟中，將預(yù)混料與水混合后，預(yù)混料中的某些種類(lèi)造孔劑在水的作用下具有一定的粘度，硅酸鈉溶液亦具有一定粘度，起到成型劑的作用，簡(jiǎn)化了原料組成和生產(chǎn)工藝，降低了成本。
[0043]步驟S140、將壓坯先在200 V?600 V下保溫1小時(shí)?6小時(shí)，再在700 V?1200 V下燒結(jié)0.5小時(shí)?3小時(shí)，得到多孔陶瓷。
[0044]優(yōu)選的，將壓坯以1°C /min?10°C /min的升溫速率升溫?zé)Y(jié)，直至升溫至200°C?600°C，然后在200°C?600°C下保溫1小時(shí)?6小時(shí)。
[0045]本實(shí)施方式中，在700°C?1200°C下燒結(jié)時(shí)在常壓下進(jìn)行。
[0046]優(yōu)選的，保溫及燒結(jié)均在高溫常壓氧化爐中進(jìn)行。
[0047]最終得到的多孔陶瓷的孔隙率為40%?80%，孔徑為ΙΟμπι?300μπι。
[0048]上述多孔陶瓷的制備方法，采用無(wú)定型二氧化硅、三氧化二鋁及氧化鐵作為多孔陶瓷骨料，可以在較低溫度、空氣氣氛及常壓下燒結(jié)，燒結(jié)的條件較為溫和；將骨料混合后進(jìn)行預(yù)燒，得到的前驅(qū)體具有一定疏松結(jié)構(gòu)，在后續(xù)的燒結(jié)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生阻塞液相的孔隙，同時(shí)產(chǎn)生一定孔隙率，在壓制成型過(guò)程中