本发明专利技术公开了一种不含有害金属的发热浆料,按质量百分比计,其组分包括功能相70~85%、玻璃粉3~15%、树脂0.5~2%、有机溶剂10~20%、助剂1~5%,功能相由质量百分数为70~90%的金属粉和10~30%的半导体粉末组成,金属粉包括钨、钼或钽中的一种或几种,金属粉的纯度不低于99.5%,半导体为氮化钼或氮化钛,功能相粉体的粒径为1.0~2.5μm。本发明专利技术还公开了一种不含有害金属的发热浆料的制备和印刷成膜方法。浆料采用金属钨、钼或钽与半导体氮化钼或氮化钛的混合粉体作为功能相、铋铝硅酸盐玻璃粉作为粘结相制成,功能相与玻璃粉之间具有较好的分散性,作为电极使用时,二者之间的结合力较强,浆料中不含铬、镍、砷、铅、镉、锑、汞等有害金属成分。汞等有害金属成分。
【技术实现步骤摘要】
一种不含有害金属的发热浆料及其制备、印刷成膜方法
[0001]本专利技术涉及发热浆料
,具体涉及一种不含有害金属的发热浆料及其制备、印刷成膜方法。
技术介绍
[0002]在电子烟中,通常采用雾化芯对烟油进行雾化,雾化器上使用的发热体主要包括金属发热体和陶瓷发热体,金属发热体又分为金属发热片或发热丝,材质包括铁铬铝、不锈钢、镍铬合金、纯镍等,是最简易最常见的发热源,具有发热速度快,寿命长,价格低廉等优点,因而被广泛使用。然而,金属发热体的化学性能活泼,不能使用在酸或碱等腐蚀性环境中,同时,如果金属发热体在干烧(在烟液不足或者没有烟液时对发热体导电)时会产生异味,影响用户的口感。
[0003]陶瓷发热体是以高纯度陶瓷为基体,表面印刷电阻浆料为热源的发热体,在使用时,烟油通过毛细微孔作用渗透至多孔陶瓷表面,发热电极在电流的作用下发热,热量将多孔陶瓷表面附着的烟油雾化。现有的陶瓷雾化芯主要有穿丝型陶瓷雾化芯、表面镶嵌电极型雾化芯和厚膜发热电极雾化芯三种,其中,厚膜发热电极雾化芯是先烧制多孔陶瓷,再通过厚膜印刷的方式在多孔陶瓷表面印刷发热电极浆料,印刷后发热电极浆料在还原气氛下烧结,得到厚膜电极。根据雾化芯的工作机理,用在厚膜发热电极雾化芯上的电极材料需要具备较大的电阻率和较低的电阻温度系数,并且在工作温度范围内无相变,以保证电阻的稳定性和无突变及电能的长期稳定。另外,良好的耐热疲劳性能、优良的抗氧化性能以及足够高的高温强度是保证电极能在高温下具有良好的形状稳定性的必要条件。目前市场上常用的厚膜发热电极材料有Ni
‑
Cr合金系列和Fe
‑
Cr
‑
Al合金系列两大类,然而,在对以这两种合金为发热电极的电子烟进行有害物质检测时发现,这两种合金材质的电子烟加热电极在工作时,均能产生含有害物质的气溶胶,如铬或镍气溶胶等,因此,为了保障电子烟使用者的健康,迫切需要开发出不含有害金属的发热浆料。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷,提供一种不含有害金属的发热浆料,该浆料采用金属钨、钼或钽与半导体氮化钼或氮化钛的混合粉体作为功能相、铋铝硅酸盐玻璃粉作为粘结相并与有机溶剂、树脂、助剂混合制备而成,功能相与玻璃粉之间具有较好的分散性,作为电极使用时,二者之间的结合力较强。使用该浆料制作雾化芯的电极时,通过调整印刷电极的厚度和宽度,可以使电极电阻稳定在1.0
±
0.2Ω,并且该浆料与陶瓷基底之间具有较强的结合力,电阻温度系数保持在一个合理的范围内,作为雾化芯电极使用时,响应时间短,使用寿命长。
[0005]为实现上述目的,本专利技术的技术方案是提供一种不含有害金属的发热浆料,其特征在于,按质量百分比计,其组分包括功能相70~85%、玻璃粉3~15%、树脂0.5~2%、有机溶剂10~20%、助剂1~3%,所述功能相由质量百分数为70~90%的金属粉和10~30%
的半导体粉末组成,所述金属粉包括钨、钼或钽中的一种或几种,所述金属粉的纯度不小于99.5%,所述半导体粉末为氮化钼或氮化钛粉末,所述功能相粉体的粒径为1.0~2.5μm。
[0006]进一步优选的技术方案为,按质量百分比计,所述玻璃粉的组分包括氧化硅25~50%、氧化铝15~40%、氧化铋10~30%、氧化钙2~9%、氧化锌3~6%,所述玻璃粉的粒径为1.0~2.0μm。
[0007]进一步优选的技术方案为,所述树脂包括乙基纤维素、聚乙烯缩丁醛、丙烯酸树脂、聚异乙烯、聚乙烯乙醇中的一种或几种。
[0008]进一步优选的技术方案为,所述有机溶剂包括松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、大茵香油中的一种或几种。
[0009]进一步优选的技术方案为,所述助剂包括质量百分数为0.5~4%的分散剂和0.5~1%的触变剂,所述分散剂包括柠檬酸三胺、聚甲基丙烯酸胺、三硬脂酸甘油脂、氧化聚乙烯中的一种或几种,所述触变剂包括氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、触变性醇酸树脂、有机膨润土中的一种或几种。
[0010]电子烟雾化芯对烟油的雾化是通过给发热电极通电,使电极发热并将烟油气化形成的,雾化芯发热电极一般是通过在陶瓷基体上印刷或喷涂发热电阻浆料并烧结而成。目前市场上常用的发热电阻浆料的功能相主要包括Ni
‑
Cr合金系列和Fe
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Cr
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Al合金系列两大类,然而,在对以这两种合金为发热电极的电子烟进行有害物质检测时发现,这两种合金材质的电子烟加热电极在工作时,均能产生含有害物质的气溶胶,如铬或镍气溶胶等。本专利技术为了克服现有技术的缺陷,提供了一种不含有害金属的发热浆料,该发热浆料通过将低电阻率的金属和高电阻率的半导体材料进行混合,作为浆料的功能相。为了使制作出来的浆料在作为电极使用时具有良好的电阻、电阻温度系数以及稳定性等优点,本专利技术选用的金属包括钨、钼或钽中的一种或几种混合物,金属在电极中可以形成导电网络,保证电流流过,半导体选用氮化钼或氮化钛,作为决定发热浆料电性能的主要材料,氮化钼或氮化钛中氮元素的存在也可以降低烧结时金属被氧化的可能性。在本专利技术中,功能相由质量百分数为70~90%的金属粉和10~30%的半导体粉末组成,金属粉包括钨、钼或钽中的一种或几种,半导体粉末为氮化钼或氮化钛粉末。本专利技术的功能相的电阻率为0.8~2.0
×
10
‑6Ω
·
m,与镍铬合金电阻率很接近,通过调整金属和半导体的成分、配比以及制作的电极的厚度和宽度,可以制作具有不同电性能的发热浆料。
[0011]在进一步的技术方案中,选择铋铝硅酸盐玻璃粉作为浆料的粘结相,包括氧化硅、氧化铝、氧化铋、氧化钙和氧化锌,氧化铋的存在对于降低玻璃软化点、保证熔融时的流动性以及玻璃粉的热膨胀系数等方面有着重要的作用,而氧化铝则起着提高浆料与基体之间的粘结强度以及电极的稳定性和机械性能的作用,保证了雾化芯的使用寿命。少量氧化锌与氧化钙的存在对玻璃粉的软化点、浆料的流动性以及电极的化学稳定性等方面有着积极的作用。进一步的技术方案中还包括分散剂与触变剂,分散剂的加入可以使得玻璃粉与功能相的粉体能够均匀分散在含有树脂材料的有机溶剂中,触变剂则可以减少浆料储存过程中的沉降及分层,使得浆料在印刷时能够连续流畅。
[0012]本专利技术还提供了一种不含有害金属的发热浆料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
[0013](1)功能相的制备:称取金属粉末和半导体材料粉末,将其置于球磨罐中并使用球
磨机进行球磨,球磨时加入无水乙醇,球磨转速为500~800r/min,球磨时间为3~4h;
[0014](2)玻璃粉的制备:称取玻璃相各组分,混合均匀后,装进氧化铝坩埚中,在1150~1350℃高温炉中熔炼50~90min,水淬后在氧化铝球磨罐中球磨;
[0015](3)树脂与有机溶剂的混合:先将树脂加入到含有溶剂的水浴锅中,80℃的水浴温度下磁力搅拌120min,搅拌速度本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种不含有害金属的发热浆料,其特征在于,按质量百分比计,其组分包括功能相70~85%、玻璃粉3~15%、树脂0.5~2%、有机溶剂10~20%、助剂1~5%,所述功能相由质量百分数为70~90%的金属粉和10~30%的半导体粉末组成,所述金属粉包括钨、钼或钽中的一种或几种,所述金属粉的纯度不小于99.5%,所述半导体粉末为氮化钼或氮化钛粉末,所述功能相粉体的粒径为1.0~2.5μm。2.根据权利要求1所述的发热浆料,其特征在于,按质量百分比计,所述玻璃粉的组分包括氧化硅25~50%、氧化铝15~40%、氧化铋10~30%、氧化钙2~9%、氧化锌3~6%,所述玻璃粉的粒径为1.0~2.0μm。3.根据权利要求2所述的发热浆料,其特征在于,所述树脂包括乙基纤维素、聚乙烯缩丁醛、丙烯酸树脂、聚异乙烯、聚乙烯乙醇中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的发热浆料,其特征在于,所述有机溶剂包括松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、大茵香油中的一种或几种。5.根据权利要求4所述的发热浆料,其特征在于,所述助剂包括质量百分数为0.5~4%的分散剂和0.5~1%的触变剂,所述分散剂包括柠檬酸三胺、聚甲基丙烯酸胺、三硬脂酸甘油脂、氧化聚乙烯中的一种或几种,所述触变剂包括氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、触变性醇酸树脂、有机膨润土中的一种或几种。6.一种根据权利要求5所述的发热浆料的...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨爱民,司留启,白宝柱,
申请(专利权)人:江苏国瓷泓源光电科技有限公司,
类型:发明
国别省市:
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