[发明专利]一种低温卷烟用发热体材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种低温卷烟用发热体材料及其制备方法和应用，发热体材料的制备原料包括绝缘陶瓷和金属；所述金属和绝缘陶瓷的质量比为4:1～1:4。本发明提供的发热体材料具有低温卷烟器具所需的电阻率，且阻值可进行调控，有利于提高加热效果；其可整体加热，有利于提高热效率；其制备工艺简单，成本较低。实验结果表明：电阻率为572～2301μΩ·cm；强度为321～864MPa。

技术领域

本发明属于烟草制品技术领域，尤其涉及一种低温卷烟用发热体材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前市场上应用于烟草加热不燃烧的发热器件主要包括电阻加热及电磁感应加热，其中以电阻加热的应用较为广泛。其中电阻加热元件主要为MCH陶瓷。虽然能够有效对低温卷烟中雾化基质进行加热雾化，但仍存在较多问题。如制备工艺复杂、成本较高，产品质量波动较大等问题，另一方面，由于发热金属被氧化铝陶瓷包裹，因此不能对烟草薄片直接加热，很大程度降低了加热效率，且印刷线路也导致了加热区间的不均匀性。因此急需开发一种低成本、工艺简单、可靠性高及可控性强的新型发热材料。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低温卷烟用发热体材料及其制备方法和应用，该发热体材料具有合适的电阻率，且力学性能优异。

本发明提供了一种低温卷烟用发热体材料，制备原料包括绝缘陶瓷和金属；

所述金属与绝缘陶瓷的质量比为4:1～1:4。

在本发明中，所述绝缘陶瓷选自Al₂O₃、ZrO₂、SiC和B₃N₄中的一种或多种。

在本发明中，所述金属选自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu中的一种或多种。所述金属的熔点不高于2000℃。

在本发明中，所述制备原料还包括发泡剂；

所述发泡剂占绝缘陶瓷体积的10～25％；

所述发泡剂选自碳酸氢铵、碳酸钙和十二烷基磺酸钠中的一种或多种。

在本发明中，所述发热体材料的电阻率为500～6000μΩ·cm，抗弯强度为300～1000MPa。

本发明提供了一种上述技术方案所述发热体材料的制备方法，包括以下步骤：

将绝缘陶瓷粉末和发泡剂清洗后球磨，干燥，模压成型，得到压坯；

将所述压坯和金属混合后进行熔浸处理，抛光，得到发热体材料。

在本发明中，所述熔浸处理的温度为1200～2000℃，时间为1～10h，真空度≥1Pa。

本发明优选对绝缘陶瓷粉末和发泡剂进行酸洗和超声波清洗，以去除表面的氧化膜及污染物。在本发明中，所述发泡剂优选自碳酸氢铵、碳酸钙和十二烷基磺酸钠中的一种或多种。所述发泡剂占绝缘陶瓷粉末体积的10～25％。本发明通过控制发泡剂的用量控制孔隙的体积分数，从而控制渗入金属数量，实现对电阻率的控制。具体实施例中，所述发泡剂占绝缘陶瓷粉末体积的10％、25％、15％、或20％。发泡剂在熔浸过程中烧损或分解。

在本发明中，球磨时的球料比为(5：1)～(10:1)；球磨的转速为200～500rpm；球磨的介质为高纯乙醇，球磨的时间为2～12h。

本发明优选将球磨后的混合粉末在真空干燥箱中烘干；烘干的温度为60～120℃。具体实施例中，烘干的温度为60℃、80℃、90℃、或120℃。

在本发明中，模压成型的压力为200～400MPa，模压成型的时间为30～120s。具体实施例中，模压成型的压力为200MPa、或400MPa、或300MPa、或；时间为30s、或120s、或60s。