[發明專利]一種電子煙具加熱用多孔導電陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011182739.0
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112250466B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 李玉新;蘇科強;白培康;趙占勇;李忠華;李勝杰;田琦
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/58;C04B35/622;C04B35/626;H05B3/14
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

本發明涉及一種電子煙具加熱用多孔導電陶瓷材料，是以20～70wt%TiBCN粉末、2～6wt%絮狀固體聚乙烯醇、2～25wt%生物玻璃粉末和25～60wt%NH₄HCO₃晶粒為原料，混合得到混合粉末，壓制成型后，經1500℃高溫燒結得到的多孔導電陶瓷材料。以本發明制備的多孔導電陶瓷材料作為電子煙具加熱材料，克服了傳統電子煙具加熱材料外包電子漿料的導電形式，制備得到了一種具有較高加熱速率、氣孔率可控、耐腐蝕性較優、硬度和抗壓強度高的電子煙具加熱用多孔導電陶瓷材料。

技術領域

本發明屬于導電陶瓷材料技術領域，涉及一種具有多孔結構的導電陶瓷材料，特別是涉及一種用于加熱電子煙具的導電陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

電子煙是一種模仿卷煙的電子產品，具有與卷煙一樣的生霧效果、各式口味和吸食感覺，甚至電子煙的外觀也能夠仿造出卷煙形狀。電子煙通過霧化器將煙彈變成蒸汽后供使用者吸食。

霧化器上使用的發熱體主要包括金屬發熱體和陶瓷發熱體，金屬發熱體又分為金屬發熱片或發熱絲，材質包括鐵鉻鋁、不銹鋼、鎳鉻合金、純鎳、純鈦等，是最簡易最常見的發熱源，具有發熱速度快，壽命長，價格低廉等優點，因而被廣泛使用。但金屬發熱體的缺陷是化學性能活潑，不能使用在酸或堿等腐蝕性環境中；同時，如果金屬發熱體在干燒(在煙液不足或者沒有煙液時對發熱體導電)時會產生異味，影響用戶的口感。

陶瓷發熱體是以高純度陶瓷為基體，表面印刷電阻漿料為熱源的發熱體。陶瓷的化學性能穩定，不易與其它物質反應，而且發熱穩定、溫度均恒，因此被經常應用在精確控溫的領域中。

但是，傳統陶瓷發熱體的制備工藝比較復雜，而且受其表面包覆導電漿料厚膜材料的局限性，嚴重限制了陶瓷發熱體的拓展。

洪群業等(洪群業, 李枚, 鄭路, 等. 國內電子煙專利技術分析[J]. 煙草科技,2019, 052(003): 74-85.)也認為，傳統陶瓷加熱材料是將納米鈦金屬發熱材料膜包裹在陶瓷基座的外側以增大發熱面積，提高加熱效率；或者采用雙面陶瓷材料做為加熱材料，存在混同加熱材料作為發熱體導致煙油異味、碳化、熱解等問題，且功耗較大。

根據市場統計，電子煙口感的好壞與發熱體的材質和產生的溫度有關。煙油中所含的香精，在不同溫度下味道會有十分明顯的差別。合理選擇發熱材料，能夠讓煙油中的香精味道在合適的溫度下正常還原，在適當的氣孔率下達到更出色的口感體驗。

多孔陶瓷材料能夠利用其多孔結構，吸附煙油到發熱體上，通過加熱發熱體使煙油蒸發，產生尼古丁含量較低的大煙霧。吸附在多孔結構發熱體上的煙油，加熱均勻性和加熱效率會得到提高，電子煙的口感就會更佳。電子煙具發熱材料的最佳氣孔率在60%以上和加熱速率在100℃/s以上，這樣電子煙才能獲得大煙霧和濃郁的口感。

因此，拓展多孔陶瓷材料在電子煙具發熱體上的應用，降低發熱材料的制備成本，提高發熱材料的制備水平，是進一步拓展電子煙市場亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種電子煙具加熱用多孔導電陶瓷材料及其制備方法，以制備得到一種加熱速率快、氣孔率可控、耐蝕性較優和硬度高的新型陶瓷材料。

本發明所述的電子煙具加熱用多孔導電陶瓷材料是以20～70wt% TiBCN粉末、2～6wt%絮狀固體聚乙烯醇、2～25wt%生物玻璃粉末和25～60wt% NH₄HCO₃晶粒為原料混合得到混合粉末，壓制成型后，經1500℃高溫燒結得到的多孔導電陶瓷材料。

其中，優選地，所述的TiBCN粉末是將粉碎后的TiBCN熔煉成合金液體，經過霧化處理后，冷凝得到的粒徑15～20μm的霧化TiBCN粉末。

優選地，本發明采用直徑340～400μm的NH₄HCO₃晶粒。