CN113936858A - 感温电阻浆料及其制备方法、蒸汽发生器及家用电器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种感温电阻浆料及其制备方法、蒸汽发生器及家用电器，所述制备方法包括：在绝缘浆料中添加热敏材料以形成第一混合物；将所述第一混合物混合均匀以获得所述感温电阻浆料。通过上述方式，本申请能够降低感温电阻浆料的成本以及简化工艺制备流程。
Description
技术领域
本申请属于蒸汽发生器技术领域，具体涉及一种感温电阻浆料及其制备方法、蒸汽发生器及家用电器。
背景技术
电子浆料是制造厚膜元件的基础材料，是一种由固体粉末和有机溶剂经过三辊轧制混合均匀的膏状物。按用途不同，电子浆料可以分为绝缘浆料、电阻浆料和导体浆料；其中，绝缘浆料印刷烧结后起绝缘作用；电阻浆料一般用作厚膜加热器、电阻网络、混合集成电路以及特殊用途的电阻器和电极；导体浆料一般是以金、珀、银等高导电率为主要成份的浆料，在印刷烧制后起到导线的作用。
电阻浆料中有一类印刷烧结后起测温作用的感温电阻浆料，目前市面上商品化的感温电阻浆料的价格高昂，而且只有少数几个国外供应商能够提供。因此，有必要提供一种成本较低且可以自行生产的感温电阻浆料。
发明内容
本申请提供了一种感温电阻浆料及其制备方法、蒸汽发生器及家用电器，以解决现有的感温电阻浆料成本较高的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种感温电阻浆料的制备方法，包括：在绝缘浆料中添加热敏材料以形成第一混合物；将所述第一混合物混合均匀以获得所述感温电阻浆料。
其中，所述热敏材料的质量不超过所述绝缘浆料中固体质量的20％。
其中，所述热敏材料具有负温度系数，所述热敏材料包含V、Li、Mn、Ni、Fe、Cu、Co、Na中至少两种元素。
其中，所述热敏材料包括第一金属化合物、第二金属化合物和第三金属化合物；其中，所述第一金属化合物的质量占所述热敏材料总质量的30％-80％、所述第二金属化合物的质量占所述热敏材料总质量的10％-45％、所述第三金属化合物的质量占所述热敏材料总质量的0％-30％。
其中，所述第一金属化合物为包含V或Mn或Ni元素的化合物，所述第二金属化合物和所述第三金属化合物为包含Li或Fe或Cu或Co或Na元素的化合物。
其中，所述将所述第一混合物混合均匀以获得所述感温电阻浆料之前，还包括：在所述第一混合物中添加第一溶剂，以使得所述感温电阻浆料的粘度与所述绝缘浆料的粘度的差值小于等于阈值。
其中，所述绝缘浆料中包含所述第一溶剂。
其中，所述将所述第一混合物混合均匀以获得所述感温电阻浆料，包括：对所述第一混合物进行球磨处理，直至所述第一混合物中的所述热敏材料的粒径小于等于5微米。
其中，所述对所述第一混合物进行球磨处理，包括：将所述第一混合物倒入非金属球磨罐中，并加入非金属磨球；球磨第一预设时间后出料。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种感温电阻浆料，所述感温电阻浆料由上述任一实施例中所述的制备方法形成。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种蒸汽发生器，包括：厚膜加热器，包括多个感温组件，所述感温组件由上述实施例中所述的感温电阻浆料形成。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种家用电器，包括上述任一实施例中的蒸汽发生器。
本申请的有益效果是：本申请所提供的感温电阻浆料是在市售的、现有成熟的绝缘浆料中直接添加热敏材料混合均匀形成。与现有技术中先制备感温电阻材料的粉体(包括热敏材料和玻璃粉)，然后将该粉体与有机相混合形成感温电阻浆料方式相比，制备工艺较为简单，且设备成本较低，产量较高。此外，可以通过调整所加入的热敏材料的种类和比例来获得不同性能要求的感温电阻浆料，灵活性较高；例如，可以通过添加高B值的热敏材料使得最终形成的感温电阻浆料的B值更高，性能更好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本申请感温电阻浆料的制备方法一实施方式的流程示意图；
图2为实施例1至实施例4对应的1/R-T曲线图；
图3为实施例1至实施例4对应的1nR-1/T曲线图；
图4为实施例5至实施例8对应的1/R-T曲线图；
图5为实施例5至实施例8对应的1nR-1/T曲线图；
图6为本申请蒸汽发生器一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1为本申请感温电阻浆料的制备方法一实施方式的流程示意图，该制备方法具体包括：
S101：在绝缘浆料中添加热敏材料以形成第一混合物。
具体地，在本实施例中，绝缘浆料可以是市售的、工艺成熟的任意一种；例如，该绝缘浆料可以是介质浆料、搪瓷浆料、或其他有机类绝缘浆料等。一般而言，绝缘浆料中包含具有绝缘性能的玻璃相粉体和有机溶剂，玻璃相粉体可以为PbO、SiO2、B2O3、TiO2、ZrO2等中至少一种，有机溶剂可以为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙酸乙酯等中至少一种。此外，绝缘浆料中还可根据工艺要求添加一些其他添加剂，例如，分散剂、消泡剂、防沉剂等，以进一步稳定绝缘浆料的性能。
热敏材料是一种电阻值对温度变化而变化的材料，该热敏材料可以具有正温度系数PTC，即其电阻值随温度升高而升高；或者，该热敏材料也可以具有负温度系数NTC，即其电阻值随温度升高而降低。热敏材料的电阻对温度变化的灵敏程度称为B值，B值越大对温度越敏感，B值只与材料的成分结构有关。较佳地，上述热敏材料可以直接以颗粒状添加至绝缘浆料中，颗粒的粒径可以小于1微米等。
在本实施例中，热敏材料的质量不超过绝缘浆料中固体质量的20％，例如，热敏材料的质量占绝缘浆料中固体质量的5％、10％、15％等。其中，绝缘浆料中的固体质量可以理解为绝缘浆料中除有机溶剂外其他物质的质量总和。一般而言，市售的绝缘浆料中会标明其固含量，或者即使不标明固含量，实验人员也可通过固含量测试方式较为容易地测试获得其实际固含量，进一步通过该固含量可以计算得出目前所用的绝缘浆料中的具体固体质量，进而可以设计出所要添加的热敏材料的质量。上述热敏材料的质量设计方式可以使得热敏材料的温度敏感性较好；而若热敏材料的质量超过绝缘浆料中固体质量的20％，则有可能会使得热敏材料的温度敏感性降低。
在一个应用场景中，上述热敏材料具有负温度系数，热敏材料包含钒V、锂Li、锰Mn、镍Ni、铁Fe、铜Cu、钴Co、钠Na中至少两种元素。包含上述元素的热敏材料的温度敏感性较好。较佳地，上述每个元素可以以金属化合物的形式存在，该化合物可以为金属氧化物或盐，盐可以为碳酸盐的形式。例如，上述热敏材料可以包括五氧化二钒V2O5、碳酸锂Li2CO3、二氧化锰MnO2、氧化镍NiO、氧化亚铁FeO、氧化铜CuO、氧化钴Co2O3、碳酸钠Na2CO3等。当然，在其他实施例中，每个金属化合物中也可包含多种上述提及的金属元素，本申请对此不作限定。
进一步，上述热敏材料包括第一金属化合物、第二金属化合物和第三金属化合物；其中，第一金属化合物的质量占热敏材料总质量的30％-80％(例如，40％、50％、60％、70％等)、第二金属化合物的质量占热敏材料总质量的10％-45％(例如，20％、30％、40％等)、第三金属化合物的质量占热敏材料总质量的0％-30％(例如，10％、20％等)。一般而言，多种金属化合物之间会发生反应形成固溶物，上述热敏材料由两种金属化合物或三种金属化合物形成，该设计方式可以使得多种金属化合物之间反应受控，以较好地实现其温度敏感效应。上述比例范围设计方式可以使得所形成的热敏材料的温度敏感性较佳。
较佳地，第一金属化合物为包含V或Mn或Ni元素的化合物，第二金属化合物和第三金属化合物为包含Li或Fe或Cu或Co或Na元素的化合物。例如，上述第一金属化合物为五氧化二钒V2O5、二氧化锰MnO2或氧化镍NiO等；上述第二金属化合物和第三金属化合物为碳酸锂Li2CO3、氧化亚铁FeO、氧化铜CuO、氧化钴Co2O3或碳酸钠Na2CO3等。上述设计方式可以使得所形成的最终形成的感温电阻浆料的温度敏感性较佳，且成本较低，B值较高。
在另一个应用场景中，上述热敏材料具有正温度系数，该热敏材料可以由钛酸钡BaTiO3(或锶Sr、铅Pb)为主成分，添加少量含有稀土(钇Y、铌Nb、铋Bi或锑Sb等)、受主(Mn、Fe)元素的化合物。具体每种化合物的添加量可根据实际需求进行调整，本申请对此不作限定。例如，上述热敏材料包括主成分BaTiO3以及辅成分Sb2O3、Fe2O3、ZnO。
S102：将第一混合物混合均匀以获得感温电阻浆料。
一般而言，在绝缘浆料中添加热敏材料后，其粘度会增大，在上述步骤S102之前，本申请所提供的制备方法还可以包括：在第一混合物中添加第一溶剂，以使得感温电阻浆料的粘度与绝缘浆料的粘度的差值小于等于阈值。例如，可以控制感温电阻浆料的粘度与绝缘浆料粘度的差值在绝缘浆料粘度的5％以内。该设计方式可以使得后续形成的感温电阻浆料与原先绝缘浆料的粘度差值较小，以满足后续丝网印刷工艺的要求。较佳地，该第一溶剂可以为绝缘浆料中本身使用的有机溶剂，即绝缘浆料中包含第一溶剂。该设计方式可以使得新加入的第一溶剂不会影响本身浆料中各个物质之间的相容性，降低浆料发生沉降的概率。
在一个实施方式中，上述步骤S102具体包括：对第一混合物进行球磨处理，直至第一混合物中的热敏材料的粒径小于等于5微米。该球磨和粒径控制的方式可以使得热敏材料在感温电阻浆料中的分散性较好。
进一步，上述步骤中对第一混合物进行球磨处理包括：将第一混合物倒入非金属球磨罐中，并加入非金属磨球；球磨第一预设时间后出料。在本实施例中，非金属球磨罐可以为聚四氟乙烯球磨罐或者聚氨酯球磨罐，非金属磨球可以为玛瑙或者氧化锆等陶瓷球。上述非金属材料的设计方式可以降低球磨过程中球磨罐和磨球对热敏材料形成的固溶物结构的影响，避免球磨过程中球磨罐和磨球破坏热敏材料的温度敏感效应。较佳地，球磨罐为聚四氟乙烯罐，磨球为玛瑙球。另外，上述球磨的第一预设时间主要由热敏材料的粒径大小决定；例如，若步骤S101中加入的热敏材料的粒径小于5微米，则第一预设时间可以设置为4小时；若步骤S101中加入的热敏材料的粒径大于5微米，则第一预设时间可以相应延长。
另外，在上述步骤S103之后，本申请所提供的制备方法还包括：将球磨后的感温电阻浆料进行脱泡处理，且在脱泡处理过程中需要避免感温电阻浆料出现沉降。例如，利用自转公转装置进行脱泡处理、或者利用真空脱泡机进行脱泡处理。而对于脱泡后的感温电阻浆料可以将其放置于5-25℃条件下进行储存，较佳地，可以将脱泡后的感温电阻浆料在5℃下冷藏储存。该设计方式可以保证感温电阻浆料的稳定性。
在一个具体地实施例中，上述感温电阻浆料的制备过程可以包括：
A、称取适量的国内电子浆料供应商深圳赛雅提供的介质浆料07H-1114，利用固含量计算介质浆料中固体的含量。
B、在介质浆料中添加热敏材料，其中，热敏材料占介质浆料中固体总含量的14％，热敏材料可以由V2O5和Li2CO3形成，V2O5占热敏材料总质量的68％，Li2CO3占热敏材料总质量的32％。在该步骤中热敏材料可以以颗粒的形式添加至介质浆料中，热敏材料的粒径可以小于1微米。
C、添加第一溶剂松油醇，以使得最终形成的感温电阻浆料的粘度与起始的介质浆料的粘度相比变化不大，例如，松油醇的量可以为1毫升等。
D、球磨4小时，其中，球磨罐选择聚四氟乙烯罐，磨球选择玛瑙球。
E、球磨后的感温电阻浆料用搅拌脱泡机进行脱泡处理。
F、将脱泡后的感温电阻浆料在5℃下冷藏放置。
分别重复上述过程四次，以获得对应的实施例1、实施例2、实施例3、实施例4。请参阅图2-图3，图2为实施例1至实施例4对应的1/R-T曲线图，图3为实施例1至实施例4对应的1nR-1/T曲线图。从图中可以看出实施例1至实施例4的数据结果变化不大，重复性较好。实施例1至实施例4所形成的感温电阻浆料的电阻R随温度T变化较明显，温度敏感效应较强；且经计算获得实施例1至实施例4分别对应的感温电阻浆料的B值为12381、12811、12813、12810；从该计算结果可以看出，采用本申请所提供的感温电阻浆料的制备方法所形成的感温电阻浆料的B值较高，性能较好。其中，B值的计算公式如下所示：
在又一个具体地实施例中，上述感温电阻浆料的制备过程包括：
A、称取适量的搪瓷浆料，利用固含量计算搪瓷浆料中固体的含量。
B、在搪瓷浆料中添加热敏材料，其中，热敏材料占绝缘浆料中固体总含量的10％，热敏材料可以由V2O5和Na2CO3形成，V2O5占热敏材料总质量的75％，Na2CO3占热敏材料总质量的25％。在该步骤中热敏材料可以以颗粒的形式添加至绝缘浆料中，热敏材料的粒径可以小于1微米。
C、添加第一溶剂去离子水，以使得最终形成的感温电阻浆料的粘度与起始的搪瓷浆料的粘度相比变化不大，例如，去离子水的量可以为10毫升。
D、球磨2小时，其中，球磨罐选择聚氨酯罐，磨球选择玛瑙球。
E、球磨后的感温电阻浆料用搅拌脱泡机进行脱泡处理。
F、将脱泡后的感温电阻浆料在常温下储存。
分别重复上述过程四次，以获得对应的实施例5、实施例6、实施例7、实施例8。请参阅图4-图5，图4为实施例5至实施例8对应的1/R-T曲线图，图5为实施例5至实施例8对应的1nR-1/T曲线图。从图中可以看出实施例5至实施例8的数据结果变化不大，重复性较好。实施例5至实施例8所形成的感温电阻浆料的电阻R随温度T变化较明显，温度敏感效应较强；且经计算获得实施例5至实施例8分别对应的感温电阻浆料的B值为11367、11531、11383、11036，从该计算结果可以看出，采用本申请所提供的感温电阻浆料的制备方法所形成的感温电阻浆料的B值较高，性能较好。其中，B值的计算公式如下所示：
通过上述方式所形成的感温电阻浆料可以独立进行售卖和流转，该感温电阻浆料中热敏材料的质量不超过感温电阻浆料中其他固体质量的20％，且热敏材料的粒径可以小于等于5微米。具体热敏材料的选择和比例设置可参见上述实施例。
请参阅图6，图6为本申请蒸汽发生器一实施方式的结构示意图，该蒸汽发生器10包括厚膜加热器100，该蒸汽发生器可以应用于多种家用电器，例如，加湿器、蒸汽烹饪装置、热水器、热水壶等。该厚膜加热器100可以包括多个感温组件，感温组件由上述任一实施例中的感温电阻浆料形成。
在其他实施例中，该厚膜加热器100还可以包括加热盘、第一电极和第二电极，其中，加热盘可以包括一个发热面，第一电极和第二电极设置于发热面上，多个感温组件可以并联于第一电极和第二电极之间。此外，上述蒸汽发生器10还可包括控制器102，用于检测第一电极和第二电极之间的电学特性来确定加热盘的温度。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (12)
1.一种感温电阻浆料的制备方法，其特征在于，包括：
在绝缘浆料中添加热敏材料以形成第一混合物；
将所述第一混合物混合均匀以获得所述感温电阻浆料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述热敏材料的质量不超过所述绝缘浆料中固体质量的20％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述热敏材料具有负温度系数，所述热敏材料包含V、Li、Mn、Ni、Fe、Cu、Co、Na中至少两种元素。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
所述热敏材料包括第一金属化合物、第二金属化合物和第三金属化合物；其中，所述第一金属化合物的质量占所述热敏材料总质量的30％-80％、所述第二金属化合物的质量占所述热敏材料总质量的10％-45％、所述第三金属化合物的质量占所述热敏材料总质量的0％-30％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
所述第一金属化合物为包含V或Mn或Ni元素的化合物，所述第二金属化合物和所述第三金属化合物为包含Li或Fe或Cu或Co或Na元素的化合物。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第一混合物混合均匀以获得所述感温电阻浆料之前，还包括：
在所述第一混合物中添加第一溶剂，以使得所述感温电阻浆料的粘度与所述绝缘浆料的粘度的差值小于等于阈值。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
所述绝缘浆料中包含所述第一溶剂。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第一混合物混合均匀以获得所述感温电阻浆料，包括：
对所述第一混合物进行球磨处理，直至所述第一混合物中的所述热敏材料的粒径小于等于5微米。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述对所述第一混合物进行球磨处理，包括：
将所述第一混合物倒入非金属球磨罐中，并加入非金属磨球；
球磨第一预设时间后出料。
10.一种感温电阻浆料，其特征在于，所述感温电阻浆料由权利要求1-9中任一项所述的制备方法形成。
11.一种蒸汽发生器，其特征在于，包括：
厚膜加热器，包括多个感温组件，所述感温组件由权利要求10中所述的感温电阻浆料形成。
12.一种家用电器，其特征在于，包括权利要求11所述的蒸汽发生器。
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