CN114000031A - 一种加热用多孔导电陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种加热用多孔导电陶瓷材料及其制备方法，包括如下重量份的原料：陶瓷粉5‑10份、粘结剂1‑5份、造孔剂0.5‑2.5份、导电骨粉20‑30份、纳米硅粉5‑10份、有机载体10‑20份和辅助导电剂1‑5份。本发明的多孔导电陶瓷材料以多孔陶瓷材料导电方式代替传统陶瓷材料表面涂敷外包电子浆料导电方式以及无需外加电阻发热丝或印刷发热线路，以本发明制备的多孔导电陶瓷材料作为电子烟具加热材料，发热面积大，发热面多样可控，雾化充分，改变了传统电子烟具加热材料复杂的导电方式，降低了加热材料的制备工艺复杂度。

Description

一种加热用多孔导电陶瓷材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种加热用多孔导电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

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、纯钛等，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。但金属发热体的缺陷是化学性能活泼，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。

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。陶瓷的化学性能稳定，不易与其它物质反应，而且发热稳定、温度均恒，因此被经常应用在精确控温的领域中，但是，传统陶瓷发热体的制备工艺比较复杂，而且受其表面包覆导电浆料厚膜材料的局限性，严重限制了陶瓷发热体的拓展。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种加热用多孔导电陶瓷材料，该多孔导电陶瓷材料以多孔陶瓷材料导电方式代替传统陶瓷材料表面涂敷外包电子浆料导电方式以及无需外加电阻发热丝或印刷发热线路，以本发明制备的多孔导电陶瓷材料作为电子烟具加热材料，发热面积大，发热面多样可控，雾化充分，改变了传统电子烟具加热材料复杂的导电方式，降低了加热材料的制备工艺复杂度。

本发明的另一目的在于提供一种加热用多孔导电陶瓷材料的制备方法，该制备方法简单高效，操作控制方便，生产的产品质量高，成本低，利于工业化生产。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种加热用多孔导电陶瓷材料，包括如下重量份的原料：陶瓷粉5-10份、粘结剂1-5份、造孔剂0.5-2.5份、导电骨粉20-30份、纳米硅粉5-10份、有机载体10-20份和辅助导电剂1-5份。

本发明中的多孔导电陶瓷材料以多孔陶瓷材料导电方式代替传统陶瓷材料表面涂敷外包电子浆料导电方式以及无需外加电阻发热丝或印刷发热线路，以本发明制备的多孔导电陶瓷材料作为电子烟具加热材料，发热面积大，发热面多样可控，雾化充分，改变了传统电子烟具加热材料复杂的导电方式，降低了加热材料的制备工艺复杂度。其中采用的导电骨料粉和辅助导电剂具有近似于金属与陶瓷的性质，具有导电性，很高的熔点，将其与造孔剂和纳米硅粉混合制得的陶瓷基体具有一定的导电性和电阻，可形成类似于具有以往电阻发热丝或印刷线路发热的功能陶瓷基体，实现了将发热功能和储油、锁油功能集中于陶瓷基体的优势，同时由于整个陶瓷基体相当于“电阻发热丝”可显著增加发热面积，发热面多样可控，使得雾化更加充分；而其中采用的分散剂和有机载体可以提升造孔剂在导电骨料粉和辅助导电剂中的分散作用，进而解决了以往造孔剂分散性差，使烧结出来的陶瓷基体具有较高的空隙率，孔隙分布均匀的优点。

优选的，每份所述造孔剂包括如下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯微球8-16份、甲基丙烯酸甲酯6-14份、氧化铝微粉1-5份、硅微粉1-5份、TiBCN粉末1-5份、碳化硅粉1-5份、SnCl₄·5H₂O溶液1-5份和硅胶溶液1-3份。

优选的，所述造孔助剂通过如下方法制得：

S1、按照重量份，将先将聚甲基丙烯酸甲酯微球和甲基丙烯酸甲酯混合搅拌均得到混合物A，通过蠕动泵按1-3mL/min的流速将硅胶溶液和SnCl₄·5H₂O溶液的混合溶液加入混合物A中，使将混合物A表面充分被润湿并附着在表面，得到核材，备用；

S2、按照重量份，将氧化铝微粉、硅微粉、TiBCN粉末和碳化硅粉充分混合，在搅拌过程中加入质量浓度为3-6％的盐酸至溶液呈弱酸性，得到包裹材料，备用；所述SnCl₄·5H₂O溶液为SnCl₄·5H₂O溶解在盐酸中配成浓度为0.6mol/L的溶液；

S3、将步骤S2中得到的包裹材料加入步骤S1中得到的基材核中混合造粒、自然干燥，得到造孔助剂。

本发明中采用的造孔助剂可以避免多孔导电陶瓷材料烧结陶瓷基体结构时出现更小尺寸的孔，使得烧结得到的陶瓷基体物相的烧结连续结构不会被过多小孔打断，另外形成的气孔多是柱状气孔，空隙率较高，陶瓷基体因柱状气孔结构也增强了其结合性和电阻率。而造孔助剂的原料中利用硅胶溶液进行造粒包裹，提高了聚甲基丙烯酸甲酯微球的比重，并解决了聚甲基丙烯酸甲酯微球与陶瓷材料浆料间的亲和性、润湿性不佳的问题，使得聚甲基丙烯酸甲酯微球和甲基丙烯酸甲酯能在陶瓷浆料中均匀分布并稳定悬浮，经注浆成型获得造孔助剂均匀分布的陶瓷胚体，高温烧结时，硅溶胶浸润的聚甲基丙烯酸甲酯微球和甲基丙烯酸甲酯在造孔助剂烧后的圆形空洞外周形成一个球壳的同时将TiBCN粉末和碳化硅粉均匀附着在球壳内，使制烧结陶瓷基体的微孔内壁可导电升温便有将微孔内渗透的烟油直接加热雾化，进一步提升了烧结得到的陶瓷基体的雾化效果；TiBCN作为一种新型的高硬、耐蚀四元导电陶瓷材料，具有自身发热均匀，加热速率快的优势，能够提高烟油的加热均匀性和加热效率，改善电子烟的口感度，较大的极化电阻值也证明了TiBCN的腐蚀速率较慢，本发明多孔导电陶瓷材料作为烟具发热材料具有较好的耐蚀性；随着温度继续升高，硅微粉以及硅溶胶中分解出氧化硅与氧化铝微粉发生反应，生成一定数量的莫来石结合相，莫来石化的反应是一个微膨胀的反应，可以避免制品尺寸出现变化，提升了最终烧结制得陶瓷基体的尺寸稳定性；而且本发明通过上述方法制得甲基丙烯酸甲酯微球-聚TiBCN粉末和碳化硅粉的核壳结构，进一步提升了造孔助剂对基材处理的造孔性和提升导电性。

优选的，每份所述陶瓷粉为黑刚玉粉、硅藻土、长石、石英砂和碳化硅粉中的至少一种；更优选的，每份所述陶瓷粉为黑刚玉粉、硅藻土、石英砂和碳化硅粉按照重量比为0.6-1.0:0.4-0.8:0.8-1.2:0.1-0.5组成的混合物。

优选的，每份所述粘结剂为丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种；更优选的，每份所述粘结剂为丙二醇、聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮按照重量比为0.1-0.5:0.6-1.0:0.8-1.2组成的混合物。

本发明中采用的粘结剂具有粘结强度高、固化速度快、环保、使用方便等优点，将其添加到多孔导电陶瓷材料的原料中可进一步提升多孔导电陶瓷材料的综合性能。

优选的，每份所述导电骨粉是由碳化钨、二硫化钼、石墨烯和银钯粉按照重量比为0.4-0.8:0.1-0.5:0.6-1.0:0.8-1.2组成的混合物。

本发明中采用的上述由碳化钨、二硫化钼、石墨烯和银钯粉按照重量比为0.4-0.8:0.1-0.5:0.6-1.0:0.8-1.2组成的混合物导电骨料粉协同各原料导电性和电阻优势，以及很高的熔点，其与纳米硅粉和造孔剂混合制得的陶瓷基体具有一定的导电性和电阻，使制得的陶瓷基体的储油槽内表面均相当于“电阻发热丝”，显著增加了发热面积大，发热面多样可控，雾化更加充分。

优选的，每份所述有机载体为松油醇、乙基纤维素、聚乙烯缩丁醛、蓖麻油、聚乙烯中的至少两种；更优选的，每份所述有机载体为松油醇、乙基纤维素、聚乙烯缩丁醛和蓖麻油按照重量比为0.6-1.0:0.1-0.5:0.8-1.2组成的混合物。

优选的，每份所述辅助导电剂为氮化钛粉、二硼化钛粉、碳化硅粉、碳化钨粉中至少一种。

本发明中采用的辅助导电剂可进一步提升多孔导电陶瓷材料的极化电阻值，使制得的多孔导电陶瓷材料具有较好的导电性和电阻，烧结得到陶瓷基体在导电的情况下可以直接升温将烟油雾化，克服了以往雾化电芯存在的弊端。

本发明还提了一种加热用多孔导电陶瓷材料的制备方法，通过如下步骤制得：

1)按照重量份，将陶瓷粉、导电骨粉、纳米硅粉和造孔剂混合均匀得到混合物A，备用；

2)按照重量份，将有机载体和粘结剂混合得到混合物B，再将混合物B和辅助导电剂加入步骤1)中得到的混合物A中混合，并加热至60-100℃搅拌均匀得到待成型的浆料，备用；

3)将步骤2)中得到的待成型的浆料在70-100℃、压力为5-8MPa的条件下注射成型得到素胚，成型后的素胚进行排胶处理，之后转至烧结炉在600-800℃的温度下在氮气气氛烧结100-300min，制得多孔导电陶瓷材料。

本发明中的加热用多孔导电陶瓷材料通过采用上述方法制得，而利用上述方法制得加热用多孔导电陶瓷材料无需外加电阻发热丝或印刷发热线路，多孔导电陶瓷材料以多孔陶瓷材料导电方式代替传统陶瓷材料表面涂敷外包电子浆料导电方式以及无需外加电阻发热丝或印刷发热线路，以本发明制备的多孔导电陶瓷材料作为电子烟具加热材料，发热面积大，发热面多样可控，雾化充分，改变了传统电子烟具加热材料复杂的导电方式，降低了加热材料的制备工艺复杂度。

本发明的有益效果在于：本发明的多孔导电陶瓷材料以多孔陶瓷材料导电方式代替传统陶瓷材料表面涂敷外包电子浆料导电方式以及无需外加电阻发热丝或印刷发热线路，以本发明制备的多孔导电陶瓷材料作为电子烟具加热材料，发热面积大，发热面多样可控，雾化充分，改变了传统电子烟具加热材料复杂的导电方式，降低了加热材料的制备工艺复杂度。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1

一种加热用多孔导电陶瓷材料，包括如下重量份的原料：陶瓷粉5份、粘结剂1份、造孔剂0.5份、导电骨粉20份、纳米硅粉5份、有机载体10份和辅助导电剂1份。

每份所述造孔剂包括如下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯微球8份、甲基丙烯酸甲酯6份、氧化铝微粉1份、硅微粉1份、TiBCN粉末1份、碳化硅粉1份、SnCl₄·5H₂O溶液1份和硅胶溶液1份。

所述造孔助剂通过如下方法制得：

S1、按照重量份，将先将聚甲基丙烯酸甲酯微球和甲基丙烯酸甲酯混合搅拌均得到混合物A，通过蠕动泵按1mL/min的流速将硅胶溶液和SnCl₄·5H₂O溶液的混合溶液加入混合物A中，使将混合物A表面充分被润湿并附着在表面，得到核材，备用；

S2、按照重量份，将氧化铝微粉、硅微粉、TiBCN粉末和碳化硅粉充分混合，在搅拌过程中加入质量浓度为3％的盐酸至溶液呈弱酸性，得到包裹材料，备用；

S3、将步骤S2中得到的包裹材料加入步骤S1中得到的基材核中混合造粒、自然干燥，得到造孔助剂。

所述SnCl₄·5H₂O溶液为SnCl₄·5H₂O溶解在盐酸中配成浓度为0.6mol/L的溶液。

每份所述陶瓷粉为黑刚玉粉、硅藻土、石英砂和碳化硅粉按照重量比为0.6:0.4:0.8:0.1组成的混合物。

每份所述粘结剂为丙二醇、聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮按照重量比为0.1:0.6:0.8组成的混合物。

每份所述导电骨粉是由碳化钨、二硫化钼、石墨烯和银钯粉按照重量比为0.4:0.1:0.6:0.8组成的混合物。

每份所述有机载体为松油醇、乙基纤维素、聚乙烯缩丁醛和蓖麻油按照重量比为0.6:0.1:0.8组成的混合物。

每份所述辅助导电剂为氮化钛粉。

所述加热用多孔导电陶瓷材料的制备方法，通过如下步骤制得：

1)按照重量份，将陶瓷粉、导电骨粉、纳米硅粉和造孔剂混合均匀得到混合物A，备用；

2)按照重量份，将有机载体和粘结剂混合得到混合物B，再将混合物B和辅助导电剂加入步骤1)中得到的混合物A中混合，并加热至60-℃搅拌均匀得到待成型的浆料，备用；

3)将步骤2)中得到的待成型的浆料在70℃、压力为5MPa的条件下注射成型得到素胚，成型后的素胚进行排胶处理，之后转至烧结炉在600℃的温度下在氮气气氛烧结100min，制得多孔导电陶瓷材料。

实施例2

一种加热用多孔导电陶瓷材料，包括如下重量份的原料：陶瓷粉6份、粘结剂2份、造孔剂1份、导电骨粉23份、纳米硅粉6份、有机载体13份和辅助导电剂2份。

每份所述造孔剂包括如下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯微球10份、甲基丙烯酸甲酯8份、氧化铝微粉2份、硅微粉2份、TiBCN粉末2份、碳化硅粉2份、SnCl₄·5H₂O溶液2份和硅胶溶液1.5份。

所述造孔助剂通过如下方法制得：

S1、按照重量份，将先将聚甲基丙烯酸甲酯微球和甲基丙烯酸甲酯混合搅拌均得到混合物A，通过蠕动泵按1.5mL/min的流速将硅胶溶液和SnCl₄·5H₂O溶液的混合溶液加入混合物A中，使将混合物A表面充分被润湿并附着在表面，得到核材，备用；

S2、按照重量份，将氧化铝微粉、硅微粉、TiBCN粉末和碳化硅粉充分混合，在搅拌过程中加入质量浓度为3.5％的盐酸至溶液呈弱酸性，得到包裹材料，备用；

S3、将步骤S2中得到的包裹材料加入步骤S1中得到的基材核中混合造粒、自然干燥，得到造孔助剂。

所述SnCl₄·5H₂O溶液为SnCl₄·5H₂O溶解在盐酸中配成浓度为0.6mol/L的溶液。

每份所述陶瓷粉为黑刚玉粉、硅藻土、石英砂和碳化硅粉按照重量比为0.7:0.5:0.9:0.2组成的混合物。

每份所述粘结剂为丙二醇、聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮按照重量比为0.2:0.7:0.9组成的混合物。

每份所述导电骨粉是由碳化钨、二硫化钼、石墨烯和银钯粉按照重量比为0.5:0.2:0.7:0.9组成的混合物。

每份所述有机载体为松油醇、乙基纤维素、聚乙烯缩丁醛和蓖麻油按照重量比为0.7:0.2:0.9组成的混合物。

每份所述辅助导电剂为二硼化钛粉。

所述加热用多孔导电陶瓷材料的制备方法，通过如下步骤制得：

1)按照重量份，将陶瓷粉、导电骨粉、纳米硅粉和造孔剂混合均匀得到混合物A，备用；

2)按照重量份，将有机载体和粘结剂混合得到混合物B，再将混合物B和辅助导电剂加入步骤1)中得到的混合物A中混合，并加热至70℃搅拌均匀得到待成型的浆料，备用；

3)将步骤2)中得到的待成型的浆料在77℃、压力为6MPa的条件下注射成型得到素胚，成型后的素胚进行排胶处理，之后转至烧结炉在650℃的温度下在氮气气氛烧结150min，制得多孔导电陶瓷材料。

实施例3

一种加热用多孔导电陶瓷材料，包括如下重量份的原料：陶瓷粉7份、粘结剂3份、造孔剂1.5份、导电骨粉25份、纳米硅粉7份、有机载体15份和辅助导电剂3份。

每份所述造孔剂包括如下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯微球12份、甲基丙烯酸甲酯10份、氧化铝微粉3份、硅微粉3份、TiBCN粉末3份、碳化硅粉3份、SnCl₄·5H₂O溶液3份和硅胶溶液2份。

所述造孔助剂通过如下方法制得：

S1、按照重量份，将先将聚甲基丙烯酸甲酯微球和甲基丙烯酸甲酯混合搅拌均得到混合物A，通过蠕动泵按2mL/min的流速将硅胶溶液和SnCl₄·5H₂O溶液的混合溶液加入混合物A中，使将混合物A表面充分被润湿并附着在表面，得到核材，备用；

S2、按照重量份，将氧化铝微粉、硅微粉、TiBCN粉末和碳化硅粉充分混合，在搅拌过程中加入质量浓度为4％的盐酸至溶液呈弱酸性，得到包裹材料，备用；

S3、将步骤S2中得到的包裹材料加入步骤S1中得到的基材核中混合造粒、自然干燥，得到造孔助剂。

所述SnCl₄·5H₂O溶液为SnCl₄·5H₂O溶解在盐酸中配成浓度为0.6mol/L的溶液。

每份所述陶瓷粉为黑刚玉粉、硅藻土、石英砂和碳化硅粉按照重量比为0.8:0.6:1.0:0.3组成的混合物。

每份所述粘结剂为丙二醇、聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮按照重量比为0.3:0.8:1.0组成的混合物。

每份所述导电骨粉是由碳化钨、二硫化钼、石墨烯和银钯粉按照重量比为0.6:0.3:0.8:1.0组成的混合物。

每份所述有机载体为松油醇、乙基纤维素、聚乙烯缩丁醛和蓖麻油按照重量比为0.8:0.3:1.0组成的混合物。

每份所述辅助导电剂为碳化硅粉。

所述加热用多孔导电陶瓷材料的制备方法，通过如下步骤制得：

1)按照重量份，将陶瓷粉、导电骨粉、纳米硅粉和造孔剂混合均匀得到混合物A，备用；

2)按照重量份，将有机载体和粘结剂混合得到混合物B，再将混合物B和辅助导电剂加入步骤1)中得到的混合物A中混合，并加热至80℃搅拌均匀得到待成型的浆料，备用；

3)将步骤2)中得到的待成型的浆料在85℃、压力为6MPa的条件下注射成型得到素胚，成型后的素胚进行排胶处理，之后转至烧结炉在700℃的温度下在氮气气氛烧结200min，制得多孔导电陶瓷材料。

实施例4

一种加热用多孔导电陶瓷材料，包括如下重量份的原料：陶瓷粉8份、粘结剂4份、造孔剂2.0份、导电骨粉28份、纳米硅粉9份、有机载体18份和辅助导电剂4份。

每份所述造孔剂包括如下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯微球14份、甲基丙烯酸甲酯12份、氧化铝微粉4份、硅微粉4份、TiBCN粉末4份、碳化硅粉4份、SnCl₄·5H₂O溶液4份和硅胶溶液2.5份。

所述造孔助剂通过如下方法制得：

S1、按照重量份，将先将聚甲基丙烯酸甲酯微球和甲基丙烯酸甲酯混合搅拌均得到混合物A，通过蠕动泵按2.5mL/min的流速将硅胶溶液和SnCl₄·5H₂O溶液的混合溶液加入混合物A中，使将混合物A表面充分被润湿并附着在表面，得到核材，备用；

S2、按照重量份，将氧化铝微粉、硅微粉、TiBCN粉末和碳化硅粉充分混合，在搅拌过程中加入质量浓度为5％的盐酸至溶液呈弱酸性，得到包裹材料，备用；

S3、将步骤S2中得到的包裹材料加入步骤S1中得到的基材核中混合造粒、自然干燥，得到造孔助剂。

所述SnCl₄·5H₂O溶液为SnCl₄·5H₂O溶解在盐酸中配成浓度为0.6mol/L的溶液。

每份所述陶瓷粉为黑刚玉粉、硅藻土、石英砂和碳化硅粉按照重量比为0.9:0.7:1.1:0.4组成的混合物。

每份所述粘结剂为丙二醇、聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮按照重量比为0.4:0.9:1.1组成的混合物。

每份所述导电骨粉是由碳化钨、二硫化钼、石墨烯和银钯粉按照重量比为0.7:0.4:0.9:1.1组成的混合物。

每份所述有机载体为松油醇、乙基纤维素、聚乙烯缩丁醛和蓖麻油按照重量比为0.9:0.4:1.1组成的混合物。

每份所述辅助导电剂为碳化钨粉。

所述加热用多孔导电陶瓷材料的制备方法，通过如下步骤制得：

1)按照重量份，将陶瓷粉、导电骨粉、纳米硅粉和造孔剂混合均匀得到混合物A，备用；

2)按照重量份，将有机载体和粘结剂混合得到混合物B，再将混合物B和辅助导电剂加入步骤1)中得到的混合物A中混合，并加热至90℃搅拌均匀得到待成型的浆料，备用；

3)将步骤2)中得到的待成型的浆料在90℃、压力为7MPa的条件下注射成型得到素胚，成型后的素胚进行排胶处理，之后转至烧结炉在750℃的温度下在氮气气氛烧结250min，制得多孔导电陶瓷材料。

实施例5

一种加热用多孔导电陶瓷材料，包括如下重量份的原料：陶瓷粉10份、粘结剂份、造孔剂2.5份、导电骨粉30份、纳米硅粉10份、有机载体20份和辅助导电剂5份。

每份所述造孔剂包括如下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯微球16份、甲基丙烯酸甲酯14份、氧化铝微粉5份、硅微粉5份、TiBCN粉末5份、碳化硅粉5份、SnCl₄·5H₂O溶液5份和硅胶溶液3份。

所述造孔助剂通过如下方法制得：

S1、按照重量份，将先将聚甲基丙烯酸甲酯微球和甲基丙烯酸甲酯混合搅拌均得到混合物A，通过蠕动泵按3mL/min的流速将硅胶溶液和SnCl₄·5H₂O溶液的混合溶液加入混合物A中，使将混合物A表面充分被润湿并附着在表面，得到核材，备用；

S2、按照重量份，将氧化铝微粉、硅微粉、TiBCN粉末和碳化硅粉充分混合，在搅拌过程中加入质量浓度为6％的盐酸至溶液呈弱酸性，得到包裹材料，备用；

S3、将步骤S2中得到的包裹材料加入步骤S1中得到的基材核中混合造粒、自然干燥，得到造孔助剂。

所述SnCl₄·5H₂O溶液为SnCl₄·5H₂O溶解在盐酸中配成浓度为0.6mol/L的溶液。

每份所述陶瓷粉为黑刚玉粉、硅藻土、石英砂和碳化硅粉按照重量比为1.0:0.8:1.2:0.5组成的混合物。

每份所述粘结剂为丙二醇、聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮按照重量比为0.5:1.0:1.2组成的混合物。

每份所述导电骨粉是由碳化钨、二硫化钼、石墨烯和银钯粉按照重量比为0.8:0.5:1.0:1.2组成的混合物。

每份所述有机载体为松油醇、乙基纤维素、聚乙烯缩丁醛和蓖麻油按照重量比为1.0:0.5:1.2组成的混合物。

每份所述辅助导电剂为碳化钨粉。

所述加热用多孔导电陶瓷材料的制备方法，通过如下步骤制得：

1)按照重量份，将陶瓷粉、导电骨粉、纳米硅粉和造孔剂混合均匀得到混合物A，备用；

2)按照重量份，将有机载体和粘结剂混合得到混合物B，再将混合物B和辅助导电剂加入步骤1)中得到的混合物A中混合，并加热至100℃搅拌均匀得到待成型的浆料，备用；

3)将步骤2)中得到的待成型的浆料在100℃、压力为8MPa的条件下注射成型得到素胚，成型后的素胚进行排胶处理，之后转至烧结炉在800℃的温度下在氮气气氛烧结300min，制得多孔导电陶瓷材料。

对比例1

本对比例与上述实施例1的区别在于：本对比例中用聚甲基丙烯酸甲酯微球代替了造孔剂，本对比例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。

对比例2

本对比例与上述实施例3的区别在于：本对比例中在制备造孔助剂时没有添加TiBCN粉末，本对比例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。

对实施例1、3和5与对比例1-2制得的多孔导电陶瓷材料进行性能测试，测试结果如下1表所示：

根据阿基米德排水法测试孔隙率，电阻采用JB/T 9239-2014标准测试；孔径按照(采用Auto Pore IV 9500(Micromeritics Instrument Corporation)测试。

表1

由实施例1、实施例3、实施例5的对比可知本发明制得的多孔导电陶瓷材料具有很好导电性。

由实施例1、3、5和对比例1-2的对比可知，加入造孔助剂可使制得的陶瓷雾化芯具有孔隙率高、电阻高以及孔径小的优点，其孔隙率可以达到66％，具有广阔的市场前景和应用价值。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加热用多孔导电陶瓷材料，其特征在于：包括如下重量份的原料：陶瓷粉5-10份、粘结剂1-5份、造孔剂0.5-2.5份、导电骨粉20-30份、纳米硅粉5-10份、有机载体10-20份和辅助导电剂1-5份。

2.根据权利要求1所述的一种加热用多孔导电陶瓷材料，其特征在于：每份所述造孔剂包括如下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯微球8-16份、甲基丙烯酸甲酯6-14份、氧化铝微粉1-5份、硅微粉1-5份、TiBCN粉末1-5份、碳化硅粉1-5份、SnCl₄·5H₂O溶液1-5份和硅胶溶液1-3份。

3.根据权利要求1所述的一种加热用多孔导电陶瓷材料，其特征在于：所述造孔助剂通过如下方法制得：

S1、按照重量份，将先将聚甲基丙烯酸甲酯微球和甲基丙烯酸甲酯混合搅拌均得到混合物A，通过蠕动泵按1-3mL/min的流速将硅胶溶液和SnCl₄·5H₂O溶液的混合溶液加入混合物A中，使将混合物A表面充分被润湿并附着在表面，得到核材，备用；

S2、按照重量份，将氧化铝微粉、硅微粉、TiBCN粉末和碳化硅粉充分混合，在搅拌过程中加入质量浓度为3-6％的盐酸至溶液呈弱酸性，得到包裹材料，备用；

S3、将步骤S2中得到的包裹材料加入步骤S1中得到的基材核中混合造粒、自然干燥，得到造孔助剂。

4.根据权利要求3所述的一种加热用多孔导电陶瓷材料，其特征在于：所述SnCl₄·5H₂O溶液为SnCl₄·5H₂O溶解在盐酸中配成浓度为0.6mol/L的溶液。

5.根据权利要求1所述的一种加热用多孔导电陶瓷材料，其特征在于：每份所述陶瓷粉为黑刚玉粉、硅藻土、长石、石英砂和碳化硅粉中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种加热用多孔导电陶瓷材料，其特征在于：每份所述粘结剂为丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种加热用多孔导电陶瓷材料，其特征在于：每份所述导电骨粉是由碳化钨、二硫化钼、石墨烯和银钯粉按照重量比为0.4-0.8:0.1-0.5:0.6-1.0:0.8-1.2组成的混合物。

8.根据权利要求1所述的一种加热用多孔导电陶瓷材料，其特征在于：每份所述有机载体为松油醇、乙基纤维素、聚乙烯缩丁醛、蓖麻油、聚乙烯中的至少两种。

9.根据权利要求1所述的一种加热用多孔导电陶瓷材料，其特征在于：每份所述辅助导电剂为氮化钛粉、二硼化钛粉、碳化硅粉、碳化钨粉中至少一种。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的加热用多孔导电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：通过如下步骤制得：

1)按照重量份，将陶瓷粉、导电骨粉、纳米硅粉和造孔剂混合均匀得到混合物A，备用；

2)按照重量份，将有机载体和粘结剂混合得到混合物B，再将混合物B和辅助导电剂加入步骤1)中得到的混合物A中混合，并加热至60-100℃搅拌均匀得到待成型的浆料，备用；

3)将步骤2)中得到的待成型的浆料在70-100℃、压力为5-8MPa的条件下注射成型得到素胚，成型后的素胚进行排胶处理，之后转至烧结炉在600-800℃的温度下在氮气气氛烧结100-300min，制得多孔导电陶瓷材料。