多片层多孔陶瓷基体及其雾化芯的制备方法与流程

本发明属于电子烟雾化器的雾化芯的，特别涉及一种多片层多孔陶瓷基体及其雾化芯的制备方法。

背景技术：

1、电子雾化器的雾化芯用于将待雾化液体即雾化液进行加热雾化成气溶胶或蒸汽、汽雾或烟雾，以便用户吸食，雾化液可以是烟液或含有药物的溶液，用于健康医疗之用途，电子雾化器可用于电子烟。

2、目前的电子雾化器的雾化芯包括用多孔陶瓷基体制成作为导液体，然后在导液体上贴合设置发热丝、发热片、发热膜等发热元件，发热元件通电可用以将导液体上的雾化液加热雾化成气溶胶或蒸汽、汽雾或烟雾。现有用作导液体的多孔陶瓷基体，主要是采用一次成型为陶瓷生胚并烧结成型的工艺，其内部的微孔结构单一，孔径大小相差不大，导液体的导液或供液的速度单一，与发热元件根据功率不同需要有不同雾化液消耗速度的需求不匹配，供液与雾化不平衡，导致电子雾化器的雾化芯在雾化过程中容易产生因供液不足而导致干烧、积碳的问题，也容易产生因供液过快而导致的炸油、漏油等问题。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题是克服现有技术不足而提供一种多片层多孔陶瓷基体及其雾化芯的制备方法。

2、本发明的技术解决方案是，一种多片层多孔陶瓷基体的制备方法，包括以下工艺流程：

3、(1)配制陶瓷粉体：

4、按重量份分别称取若干组陶瓷粉体的组分，其中任一组陶瓷粉体的组分包括：骨料25～55份，造孔剂5～40份，烧结助剂5～19份，粉料分散剂5～35份，其中各组陶瓷粉体中所述骨料和\或造孔剂的平均粒径各不相同；

5、其中所述骨料是用以烧结后形成多孔陶瓷基体骨架的材料，包括高岭土、硅藻土、氧化铝、氮化硅、碳化硅、石英砂、玻璃砂，黏土，长石粉、融石英、堇青石、莫来石中的至少一种；

6、所述造孔剂是用以烧结时汽化蒸发并在多孔陶瓷基体内形成微孔的材料，包括石墨、淀粉、木粉、面粉、豆粉、聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、蔗糖、纤维中的至少一种；

7、所述烧结助剂是用以粘结骨料并有助于在合适的温度下烧结形成多孔陶瓷基体的材料，包括氧化硼、硅酸钠、氧化硅、氧化钾、氧化锂、氧化钡、氧化镁、氧化钙、氧化铁、氧化钛、氧化锌、氧化锆中的至少一种；

8、所述粉料分散剂是用以促进骨料均匀分散防止沉淀和积聚的材料，包括石蜡、蜂蜡、硼酸、油酸、硬脂酸、聚乙烯、聚丙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯共聚树脂、氯乙烯-乙酸乙烯共聚树脂、过氯乙烯树脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺中的至少一种；

9、将称取的若干组的所述骨料和造孔剂、烧结助剂、粉料分散剂分别按组充分混合即可制得若干组的陶瓷粉体；

10、(2)配制流延陶瓷浆料：

11、按重量份分别称取若干组流延陶瓷浆料的组分，其中各组流延陶瓷浆料的组分分别包括：所述若干组陶瓷粉体其中一组的陶瓷粉体40～65份，溶剂30～50份，浆料分散剂0.1～3份，增塑剂1～8份，粘结剂1～10份；

12、其中所述溶剂是用以把陶瓷粉体转化为流体的材料，包括乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮、二甲苯、三氯乙烯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种；

13、所述浆料分散剂是用以将陶瓷粉体分散在所述溶剂中的材料，包括油酸、硼酸、亚麻籽油、蓖麻油、硬脂酸、三油酸甘油酯中的至少一种；

14、所述增塑剂是用以提高陶瓷生胚的塑性的材料，包括聚乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯中的至少一种；

15、所述粘结剂是用以提高陶瓷生胚的强度的材料，包括聚丙烯酸甲酯、乙基纤维素、聚乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚异丁烯中的至少一种；

16、将称取的若干组的所述陶瓷粉体、分散剂、溶剂分别按组充分混合并球磨，然后分别加入所述增塑剂与粘结剂继续充分混合并球磨均匀，得到若干组的流延陶瓷浆料；

17、(3)制备陶瓷生胚：

18、将所述若干组的流延陶瓷浆料，分别采用流延工艺将其制成若干组薄片状的陶瓷生胚，将所述若干组的陶瓷生胚分别切割成若干片的陶瓷生胚；

19、(4)制备多片层多孔陶瓷基体：

20、选择不同组和\或同组不同片的所述陶瓷生胚若干片，按各片陶瓷生胚中所含骨料和\或造孔剂的平均粒径的大小为排列顺序进行上下层叠后压制成一体，然后送入炉中进行排胶烧结，完成烧结后取出并切割成所需形状，即制得具有若干层陶瓷片层且内部分别均匀分布有泡状微孔的多片层多孔陶瓷基体，其中一片所述陶瓷生胚在烧结后构成一层所述陶瓷片层。

21、优选地，制备多片层多孔陶瓷基体时，选择若干组陶瓷生胚以及每组1～若干片陶瓷生胚，按各组陶瓷生胚中所含骨料和\或造孔剂的平均粒径的大小交替变化或由大到小梯度变化的顺序，将各组陶瓷生胚依次自下而上进行层叠后压制成一体，以便排胶烧结后制得具有若干级陶瓷片层且每级具有1～若干层陶瓷片层的所述多片层多孔陶瓷基体，同级不同层的所述陶瓷片层内的微孔的平均孔径相同，不同级的所述陶瓷片层内的微孔的平均孔径不同，所述若干级陶瓷片层按自下而上的顺序，各级陶瓷片层内的微孔的平均孔径具有大小交替变化或由大到小梯度变化的规律。

22、优选地，配制每一组的所述陶瓷粉体时，按重量份称取陶瓷粉体的组分包括：所述骨料35～55份，造孔剂25～30份，烧结助剂15～19份，粉料分散剂5～10份。

23、优选地，其特征在于，配制每一组的所述流延陶瓷浆料时，按重量份称取所述流延陶瓷浆料的组分包括：所述若干组陶瓷粉体其中一组的陶瓷粉体45～55份，溶剂35～45份，浆料分散剂0.1～1份，增塑剂1～5份，粘结剂3～8份。

24、优选地，所述骨料的平均粒径为5～100um，或5～50um，或10～30um。

25、优选地，所述造孔剂的平均粒径为5～100um，或15～80um，或25～60um。

26、优选地，制备所述陶瓷生胚时，采用流延工艺制成每一片所述陶瓷生胚的厚度为0.1～0.6mm，或0.1～0.3mm，或0.25～0.45mm，或0.3～0.6mm。

27、优选地，制得所述多片层多孔陶瓷基体的每一层陶瓷片层的微孔的平均孔径为10～50um，或15～45um，或20～40um。

28、优选地，制得所述多片层多孔陶瓷基体的每一层陶瓷片层的微孔的孔隙率为40％-65％，或45-60％，或48-56％。

29、优选地，制得所述多片层多孔陶瓷基体的每一层陶瓷片层的厚度为0.1～0.5mm，或0.1～0.25mm、或0.2～0.4mm、或0.25～0.5mm。

30、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择若干组陶瓷生胚以及每组1片陶瓷生胚，按各组陶瓷生胚中所含骨料和\或造孔剂的平均粒径由大到小梯度变化的顺序，将各组陶瓷生胚依次自下而上进行层叠后压制成一体，以便排胶烧结后制得具有若干级陶瓷片层且每级具有1层陶瓷片层的所述多片层多孔陶瓷基体。

31、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择4～10组的所述陶瓷生胚，制得所述多孔陶瓷基体的陶瓷片层的级数为4～10级，层数为4～10层。

32、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择4～6组的所述陶瓷生胚，制得所述多孔陶瓷基体的陶瓷片层的级数为4～6级，层数为4～6层。

33、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择4组也即4片所述陶瓷生胚，其中按自下而上层叠的顺序，第1片陶瓷生胚中含有的骨料的重量份为40～46份，骨料平均粒径为70～75um，造孔剂的重量份为25～28份，造孔剂的平均粒径为40～50um；第2片陶瓷生胚中含有的骨料的重量份为45～50份，骨料平均粒径为40～60um，造孔剂的重量份为20～25份，造孔剂的平均粒径为40～50um；第3片陶瓷生胚中含有的骨料的重量份为40～48份，骨料平均粒径为15～30um，造孔剂的重量份为25～30份，造孔剂的平均粒径为35～40um；第4片陶瓷生胚中含有的骨料的重量份为35～45份，骨料平均粒径为10～20um，造孔剂的重量份为25～30份，造孔剂的平均粒径为35～40um。

34、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择4组也即4片所述陶瓷生胚，制得所述多孔陶瓷基体的陶瓷片层的层数为4层，其中按自下而上层叠的顺序，第1层陶瓷片层中微孔的孔径为40～50um，第2层陶瓷片层中微孔的孔径为30～40um，第3层陶瓷片层中微孔的孔径为20～30um，第4层陶瓷片层中微孔的孔径为10～20um。

35、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择若干组陶瓷生胚以及每组2片陶瓷生胚，按各组陶瓷生胚中所含骨料和\或造孔剂的平均粒径由大到小梯度变化的顺序，将各组陶瓷生胚依次自下而上进行层叠后压制成一体，以便排胶烧结后制得具有若干级陶瓷片层且每级具有2层陶瓷片层的所述多片层多孔陶瓷基体。

36、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择所述陶瓷生胚的组数为2～5组，制得所述多片层多孔陶瓷基体的级数为2～5级、陶瓷片层的层数为所述级数的两倍。

37、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择所述陶瓷生胚的组数为3组或4组，制得所述多孔陶瓷基体的级数为3级或4级、陶瓷片层的层数为6层或8层。

38、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择所述陶瓷生胚的组数为3组，其中按自下而上层叠的顺序，第1组陶瓷生胚中含有的骨料的重量份为40～46份，骨料平均粒径为60～75um，造孔剂的重量份为25～30份，造孔剂的平均粒径为40～50um；第2组陶瓷生胚中含有的骨料的重量份为40～48份，骨料平均粒径为15～50um，造孔剂的重量份为25～30份，造孔剂的平均粒径为35～40um；第3组陶瓷生胚中含有的骨料的重量份为35～45份，骨料平均粒径为10～20um，造孔剂的重量份为25～30份，造孔剂的平均粒径为35～40um。

39、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择所述陶瓷生胚的组数为3组，制得所述多孔陶瓷基体的陶瓷片层的级数为3级、陶瓷片层的层数为6层，其中按自下而上层叠的顺序，第1级陶瓷片层中微孔的孔径为35～50um，第2级陶瓷片层中微孔的孔径为20～35um，第3级陶瓷片层中微孔的孔径为10～20um。

40、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择所述陶瓷生胚的组数为4组，其中按自下而上层叠的顺序，第1组陶瓷生胚中含有的骨料的重量份为40～46份，骨料平均粒径为70～75um，造孔剂的重量份为25～28份，造孔剂的平均粒径为40～50um；第2组陶瓷生胚中含有的骨料的重量份为45～50份，骨料平均粒径为40～60um，造孔剂的重量份为20～25份，造孔剂的平均粒径为40～50um；第3组陶瓷生胚中含有的骨料的重量份为40～48份，骨料平均粒径为15～30um，造孔剂的重量份为25～30份，造孔剂的平均粒径为35～40um；第4组陶瓷生胚中含有的骨料的重量份为35～45份，骨料平均粒径为10～20um，造孔剂的重量份为25～30份，造孔剂的平均粒径为35～40um。

41、优选地，制备所述多片层多孔陶瓷基体时，选择所述陶瓷生胚的组数为4组，制得所述多片层多孔陶瓷基体的级数为4级、陶瓷片层的层数为8层，其中按自下而上层叠的顺序，第1级陶瓷片层中微孔的孔径为40～50um，第2级陶瓷片层中微孔的孔径为30～40um，第3级陶瓷片层中微孔的孔径为20～30um，第4级陶瓷片层中微孔的孔径为10～20um。

42、本发明的另一种技术解决方案是，一种多片层多孔陶瓷雾化芯的制备方法，首先根据上述的多片层多孔陶瓷基体的制备方法制得多片层多孔陶瓷基体，然后制备金属浆料，在所述多片层多孔陶瓷基体的上下两面中选择其中一面作为雾化面，另一面作为导液面，通过丝网印刷的方式将所述金属浆料印刷在所述雾化面的两端并经过烧结得到电极层，最后在所述雾化面上通过金属溅射镀膜的工艺或通过丝网印刷另一金属浆料后烧结的工艺获得一层金属发热层，所述金属发热层覆盖所述电极层，即制得多片层多孔陶瓷雾化芯。

43、优选地，在所述多片层多孔陶瓷基体的上下两面中选择微孔的孔径较小的一面作为雾化面，另一面作为导液面，在所述雾化面上通过金属溅射镀膜的工艺或通过丝网印刷金属浆料后烧结的工艺获得一层金属发热层，即制得多片层多孔陶瓷雾化芯。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果：区别于现有的单一孔道结构的多孔陶瓷，本发明采用流延工艺制备多组多片具有连续不同粒径结构的陶瓷生胚，并将多片陶瓷生胚进行层叠压片并烧制得到具有多片层不同孔径的多孔陶瓷基体，特别是可以形成具有梯度孔径结构的多片层多孔陶瓷基体。陶瓷生胚采用多层叠压方式成型，与一次成型工艺相比，多层陶瓷生胚压制烧结后在微观下会产生层间界面，层间界面的微孔孔径介于两层微孔孔径之间，对于雾化液的传送具有一定的过渡和缓冲作用，有利于雾化液的存储与传输。此外多层陶瓷片层进行层叠方式可以制备具有梯度孔径结构的多孔陶瓷，在应用到电子烟的雾化芯时，可以根据不同发热方式、不同粘度的烟液对陶瓷孔径结构按陶瓷片层进行梯度调整，从导液面到雾化面的孔隙率、孔径逐层调节，使得多孔陶瓷基体的供液与雾化达到平衡，实现兼具导液快与雾化细腻的优点，提升雾化体验。