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一種新型磁性發(fā)熱涂料的制作方法

文檔序號(hào):12582709閱讀:295來(lái)源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及一種新型磁性發(fā)熱涂料,屬于功能復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

目前常用的加熱方式有電阻加熱、微波加熱、紅外線加熱和電磁加熱。其中,電阻加熱采用電阻絲發(fā)熱,存在熱能量利用率低和電阻絲壽命短、維修量大的缺點(diǎn);微波加熱迅速且均勻,節(jié)能高效,但其加熱的食物營(yíng)養(yǎng)成份易流失,且不能加熱金屬材質(zhì)和普通塑料,大大限制其使用領(lǐng)域;紅外線加熱可實(shí)現(xiàn)內(nèi)外同時(shí)加熱,加熱效率高,但遠(yuǎn)紅外加熱物體時(shí)必須根據(jù)不同物體來(lái)選擇不同加熱源的輻射波段和輻射溫度,加熱效率不穩(wěn)定,使得紅外加熱主要運(yùn)用在衛(wèi)生環(huán)保,殺菌消毒、烘烤食物等領(lǐng)域;電磁加熱不需要傳熱介質(zhì),被加熱物體自身產(chǎn)熱,加熱效率極高,加熱質(zhì)量穩(wěn)定,可實(shí)現(xiàn)局部加熱和精度控制,且節(jié)能減耗、工作環(huán)境良好、壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)廣泛運(yùn)用于軍事、工業(yè)、醫(yī)療、化工建材、家電等領(lǐng)域。

碳纖維具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱特性,隨著碳纖維制備技術(shù)的不斷提高,其成本逐年下降,作為導(dǎo)電導(dǎo)熱材料的應(yīng)用擁有越來(lái)越廣闊的前景,是目前導(dǎo)電導(dǎo)熱復(fù)合材料領(lǐng)域最具有研究?jī)r(jià)值的材料之一。但目前,將碳纖維應(yīng)用于電磁加熱的研究卻少有人進(jìn)行。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種新型磁性發(fā)熱涂料及其制備工藝,該涂料能同時(shí)具備優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和導(dǎo)磁性能,可以很好的適用于電磁方式加熱,填補(bǔ)了這方面的研究空白。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的,采用如下的技術(shù)方案:

一種新型磁性發(fā)熱涂料,包括功能粉體、玻璃粉和有機(jī)載體;所述功能粉體包括磁性材料、導(dǎo)電導(dǎo)熱材料;所述導(dǎo)電導(dǎo)熱材料為碳纖維和銀粉;上述磁性材料、碳纖維、銀粉、玻璃粉、有機(jī)載體質(zhì)量比分別為:10~20%:15~25%:20~45%:1~8%:10~20%,混合均勻制得具有電磁導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)涂料。電磁加熱要求被加熱材料具有導(dǎo)電導(dǎo)磁性,本發(fā)明通過(guò)合理調(diào)配涂料中磁性、導(dǎo)電導(dǎo)熱材料和玻璃粉比例,利用碳纖維良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性,使其在低貴金屬填加量的情況下盡量提高涂層的電磁導(dǎo)熱性能,降低制備成本。

進(jìn)一步的,上述的新型磁性發(fā)熱涂料還包括分散劑 。

進(jìn)一步的,上述磁性材料為鐵、鎳、鈷等磁性金屬單質(zhì)、合金、氧化物中一種或多種混合。

進(jìn)一步的,上述磁性材料形貌可為顆粒、纖維中的一種或兩種混合。

進(jìn)一步的,上述碳纖維長(zhǎng)徑比為8~12。作為涂料一種原料,碳纖維的長(zhǎng)徑比過(guò)大,則影響所得涂料的流動(dòng)性;長(zhǎng)徑比過(guò)小,則碳纖維難以形成優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)證明,長(zhǎng)徑比為8~12的碳纖維是最優(yōu)的選擇。

進(jìn)一步的,上述碳纖維表面鍍覆一層銀或銅的金屬薄膜。銀和銅都是電阻很小的金屬,表面鍍覆銀或銅的碳纖維其導(dǎo)電性得到顯著提高。另外,在碳纖維表面鍍覆一層銀或銅的金屬薄膜,還可以有效保護(hù)碳纖維,增強(qiáng)其抗氧化性。

進(jìn)一步的,上述玻璃粉為系低溫玻璃,其由下列體積百分比的組分組成 : 30~50%、 10~30%、 10~30%、 5~20%、 5~15%、 0~5%。低溫玻璃本身燒結(jié)溫度低,而本發(fā)明的涂料是燒結(jié)涂料,加入低溫玻璃可以有效降低涂料燒結(jié)溫度。

進(jìn)一步的,上述有機(jī)載體包括有機(jī)溶劑、增塑劑。

一種制作上述的新型磁性發(fā)熱涂料的制備工藝,包括以下工藝步驟:

(1)按體積百分比稱取玻璃原料;再進(jìn)行混料→熔融→球磨→過(guò)篩,制備出玻璃粉;

(2)按體積百分比稱取磁性材料、碳纖維、銀粉、玻璃粉并與分散劑混合均勻,球磨12~24h;

(3)將有機(jī)載體加入到步驟(2)所得混合料中混合攪拌,然后用三輥機(jī)研磨,最后在真空攪拌機(jī)中進(jìn)行除泡20~50min,即可得到新型磁性發(fā)熱涂料。

一種涂覆并固化了上述新型磁性發(fā)熱涂料的基底。普通陶瓷鍋經(jīng)涂覆、燒結(jié)固化本發(fā)明的新型磁性發(fā)熱涂料后,具備了能適用電磁加熱的功能,可用做IH電飯鍋的陶瓷內(nèi)膽。

本發(fā)明通過(guò)合理調(diào)配涂料中磁性、導(dǎo)電導(dǎo)熱材料和玻璃粉比例,利用碳纖維良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性,使其在低貴金屬填加量的情況下盡量提高涂層的電磁導(dǎo)熱性能,降低制備成本。又根據(jù)該涂料的配方組成,精心設(shè)計(jì)制備工藝,在混料、熔融、球磨、過(guò)篩、研磨、除泡等環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控,制備出該新型磁性發(fā)熱涂料。將該涂料涂覆并固化在普通陶瓷鍋內(nèi)膽上,能使其具備了能適用電磁加熱的功能,可用做IH電飯鍋的陶瓷內(nèi)膽。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的新型磁性發(fā)熱涂料微觀結(jié)構(gòu)示意圖,其中1-磁性材料,2-低溫玻璃粉,3-銀粉,4-碳纖維。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

實(shí)施例1:

按比例依次稱取低溫玻璃粉原料 35%、 15%、 30%、 5%、15%進(jìn)行充分混合,通過(guò)熔融、球磨、過(guò)篩的方法,制備出玻璃粉。取上述低溫玻璃粉8g,碳纖維25g,銀粉20g,鐵粉20g,三油酸甘油酯分散劑7g,充分混合后,球磨24h。將丁基卡必醇醋酸酯溶劑5.7g、松油醇溶劑11.4g、鄰苯二甲酸二丁酯溶劑1.9g和乙基纖維素增塑劑1g混合均勻制成有機(jī)載體20g加入到所得混合料中混合攪拌,然后用三輥機(jī)研磨,最后在真空攪拌機(jī)中進(jìn)行除泡30min,即可得到新型磁性發(fā)熱涂料,其微觀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

將新型磁性發(fā)熱涂料涂敷在陶瓷鍋底部,在惰性氣體保護(hù)下于560℃燒結(jié)5分鐘,即可得到用于IH電飯鍋的陶瓷內(nèi)膽。

實(shí)施例2:

按比例依次稱取低溫玻璃粉原料 30%、 30%、 10%、 20%、 8%、 2%進(jìn)行充分混合,通過(guò)熔融、球磨、過(guò)篩的方法,制備出玻璃粉。取上述低溫玻璃粉8g,碳纖維20g,銀粉32g,鎳粉20g,三油酸甘油酯分散劑4g,充分混合后,球磨12h。將丁基卡必醇醋酸酯溶劑4.6g、松油醇溶劑9.1g、鄰苯二甲酸二丁酯溶劑1.5g和乙基纖維素增塑劑0.8g混合均勻制成有機(jī)載體16g加入到所得混合料中混合攪拌,然后用三輥機(jī)研磨,最后在真空攪拌機(jī)中進(jìn)行除泡40min,即可得到新型磁性發(fā)熱涂料,其微觀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

將新型磁性發(fā)熱涂料涂敷在陶瓷鍋底部,在惰性氣體保護(hù)下于600℃燒結(jié)5分鐘,即可得到用于IH電飯鍋的陶瓷內(nèi)膽。

實(shí)施例3:

按比例依次稱取低溫玻璃粉原料 35%、 25%、 20%、 10%、 7%、 3%進(jìn)行充分混合,通過(guò)熔融、球磨、過(guò)篩的方法,制備出玻璃粉。取上述低溫玻璃粉8g,碳纖維22g,銀粉35g, 10g,三油酸甘油酯分散劑5g,充分混合后,球磨20h。將丁基卡必醇醋酸酯溶劑5.7g、松油醇溶劑11.4g、鄰苯二甲酸二丁酯溶劑1.9g和乙基纖維素增塑劑1g混合均勻制成有機(jī)載體20g加入到所得混合料中混合攪拌,然后用三輥機(jī)研磨,最后在真空攪拌機(jī)中進(jìn)行除泡50min,即可得到新型磁性發(fā)熱涂料,其微觀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

將新型磁性發(fā)熱涂料涂敷在陶瓷鍋底部,在惰性氣體保護(hù)下于600℃燒結(jié)8分鐘,即可得到用于IH電飯鍋的陶瓷內(nèi)膽。

實(shí)施例4:

按比例依次稱取低溫玻璃粉原料 50%、 10%、 20%、 10%、 5%、 5%進(jìn)行充分混合,通過(guò)熔融、球磨、過(guò)篩的方法,制備出玻璃粉。取上述低溫玻璃粉1g,碳纖維15g,銀粉45g,鈷粉20g,三油酸甘油酯分散劑9g,充分混合后,球磨15h。將丁基卡必醇醋酸酯溶劑2.8g、松油醇溶劑5.7g、鄰苯二甲酸二丁酯溶劑1g和乙基纖維素增塑劑0.5g混合均勻制成有機(jī)載體10g加入到所得混合料中混合攪拌,然后用三輥機(jī)研磨,最后在真空攪拌機(jī)中進(jìn)行除泡30min,即可得到新型磁性發(fā)熱涂料,其微觀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

將新型磁性發(fā)熱涂料涂敷在陶瓷鍋底部,在惰性氣體保護(hù)下于600℃燒結(jié)10分鐘,即可得到用于IH電飯鍋的陶瓷內(nèi)膽。

以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述,并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定,本領(lǐng)域技術(shù)人員在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上還可做多種修改和變化,在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下,本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn),均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。

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