电子烟多孔陶瓷基材及其制备方法

2019-09-04 20:59:49      点击:
电子烟陶瓷雾化芯的本质是一种多孔陶瓷材料,也被称为气孔功能陶瓷,属于新型陶瓷材料的一种。
它是成形后经高温烧成,体内具有大量彼此相通或闭合气孔,具有传统陶瓷耐高温、耐腐蚀、高化学稳定性等优点,还具有比表面积大、密度低、孔径分布可调等特点。

                   图 电子烟厚膜印刷陶瓷
那么,电子烟多孔陶瓷基材是怎么制备的呢?
目前主要有四种基本制备方法,分别是造孔剂法、部分烧结法、模板替代法以及直接发泡法。

一、造孔剂法

造孔剂法是最常用的方法,其通过在陶瓷配料中添加挥发性或可燃性造孔剂,利用这些造孔剂在高温下挥发或燃尽而在陶瓷体中留下孔隙。
常用造孔剂有:有机树脂微珠、有机纤维、碳纤维、炭粉、淀粉、木屑、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基纤维素等。

二、部分烧结法

所谓部分烧结法是指在高温过程中,粉末颗粒与颗粒之间通过扩散或蒸发-凝过程联接在一起,但是并没有达到完全的致密化,颗粒之间便形成均匀多孔结构。
该方法制备的多孔陶瓷孔隙率一般小于50%,颗粒大于孔径2-5倍,多在分子筛、水净化膜等方面应用。

三、模板替代法

模板替代法,又称有机泡沫浸渍法,其制备过程是首先由配制好的陶瓷浆料浸渍有机泡沫(通常为海绵状聚氨酯),然后烧除有机物并烧结陶瓷体,即得多孔陶瓷产品。
也可以利用溶胶-凝胶或胶体溶液代替陶瓷浆料来浸涂有机泡沫。

                      图 模板替代法制备工艺流程
该方法具有工艺过程简单、操作方便、不需要复杂设备、制备成本低等优点,是制备高孔隙率(70-95%)多孔陶瓷的有效且经济实用方法。

四、直接发泡法

直接发泡法是在陶瓷悬浮液中产生分散的气相而发泡,其中悬浮液一般由陶瓷材料、水、粘结剂、表面活性剂和凝胶剂等组成。此工艺已被用来生产氧化锆、氧化铝等多孔陶瓷,孔隙率可在20-80%之间变化。
比如德国的研究人员Suelen Barg 将烷烃分散到陶瓷浆料中,加入分散剂使烷烃形成均匀稳定的乳液,最后制成孔隙率高达90%的多孔氧化铝陶瓷过滤器。
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