介质浆料及其制备方法和应用与流程

文档编号:14477782
研发日期:2018/5/19

本发明涉及电子材料技术领域,尤其涉及一种介质浆料及其制备方法和应 用。



背景技术:

电热元件是实现电能向热能转化的一类元件,各种的电热设备都要使用电 热元件来发热。随着电热产品在家电、工业电器、电子设备、汽车行业等诸多 领域的日益普及,电热元件的应用变得越来越广泛,所以人们对电热元件各方 面的性能要求也越来越高。其中,厚膜电路式电热元件具有加热速度快,高效 节能的优点,得到了越来越多的青睐。

目前,厚膜电路式电热元件是采用丝网印刷工艺,在基板上印刷介质浆料 形成绝缘层。然而这种方式,需要进行多次印刷,存在生产效率低的问题。因 此,亟需一种新的生产工艺以及适用的介质浆料。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种介质浆料及其制备方法与应用,该介质浆料具 有粘度可调性强、稳定性好的优点,特别适合于采用流延工艺制造电热元件, 从而得到性能优良的电热元件。

为解决上述技术问题,发明采用如下所述的技术方案。一种介质浆料,按 重量份数计,各组分及配比如下:

所述溶剂由松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯组成,或所述溶剂由 正丁醇、丙二醇单甲醚和二丙二醇二甲醚组成。

优选地,当所述溶剂由松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯组成时, 所述松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯之间的重量比为(0.5-6):(0.5-5):1。

优选地,当所述溶剂由正丁醇、丙二醇单甲醚和二丙二醇二甲醚组成时, 所述正丁醇、丙二醇单甲醚和二丙二醇二甲醚之间的重量比为1:(0.1-7):(0.6-9)。

优选地,所述粘结剂为聚丙烯酸酯或聚乙烯醇缩丁醛或两者混合物。

优选地,所述增塑剂为邻苯酯类或聚乙二醇类或两者混合物。

一种介质浆料的制备方法,按照上述介质浆料的各组分及配比配好,并进 行研磨即可得到所需的介质浆料。

优选地,所述研磨为在转速100-500rpm下,球磨6-60h。

一种介质浆料的应用,将上述介质浆料应用于制造电热元件,利用该介质 浆料经流延工艺并干燥后制成生坯,将所述生坯覆盖在基材上并经过烧结处理 得到电热元件。

优选地,当所述溶剂由松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯组成时, 所述干燥的温度为80-120℃;当所述溶剂由正丁醇、丙二醇单甲醚和二丙二醇 二甲醚组成时,所述干燥的温度为40-80℃。

优选地,所述玻璃粉与所述基材的热膨胀系数的差值小于6×10-6/℃。

本发明的有益效果在于:

本发明提供一种介质浆料,通过确定各组分及其配比,能得到粘度可调性 强、稳定性好的介质浆料;并且确定溶剂的具体组成,保证浆料中粉体的分散 性。该介质浆料特别适合于采用流延工艺制造电热元件,从而得到性能优良的 电热元件。

本发明还提供一种介质浆料的制备方法,所制得的介质浆料具有粘度可调 性强、稳定性好的优点,并且特别适合于采用流延工艺制造电热元件,从而得 到性能优良的电热元件。

本发明还提供了一种介质浆料的应用,将介质浆料用于采用流延工艺制造 电热元件,从而能得到性能优良的电热元件。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解发明的目的、技术方案和优点, 以下通过实施例对发明做进一步的阐述。

实施例一

一种介质浆料,按重量份数计,各组分及配比如下:

所述溶剂由松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯组成,或所述溶剂由 正丁醇、丙二醇单甲醚和二丙二醇二甲醚组成。

相较于现有技术中,采用丝网印刷工艺,在基板上印刷介质浆料形成绝缘 层制得电热元件,需要进行多次印刷。利用该介质浆料经流延工艺并干燥后制 成生坯,将所述生坯覆盖在基材上并经过烧结处理得到电热元件,可以一次性 完成,具有生产效率高的优点。由于采用流延工艺制造电热元件目前无人提出, 更没有针对流延工艺设计适合的介质浆料。而本发明的目的即是在于提供一种 适合流延工艺的介质浆料,通过确定各组分及其配比,能得到粘度可调性强、 稳定性好的介质浆料;并且确定溶剂的具体组成,保证浆料中粉体的分散性。 该介质浆料特别适合于采用流延工艺制造电热元件,从而得到性能优良的电热 元件。其中,介质浆料的粘度可在200-20000mPa·s之间可调,静置稳定时长 达120-160h;且该介质浆料成膜性能好,也就是经流延工艺能形成完整、厚度 均一的介质膜,经干燥后能得到完整、厚度均一的生坯。

进一步的是,当所述溶剂由松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯组成 时,所述松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯之间的重量比为 (0.5-6):(0.5-5):1。更好的是,所述松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯之间 的重量比为(1-2):(0.8-1.8):1;最优为,所述松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋 酸酯之间的重量比为1.6:1.4:1。

当所述溶剂由正丁醇、丙二醇单甲醚和二丙二醇二甲醚组成时,所述正丁 醇、丙二醇单甲醚和二丙二醇二甲醚之间的重量比为1:(0.1-7):(0.6-9)。更好的 是,所述正丁醇、丙二醇单甲醚和二丙二醇二甲醚之间的重量比为 1:(0.5-2):(1-3);最优为,所述正丁醇、丙二醇单甲醚和二丙二醇二甲醚之间的 重量比为1:1.2:1.8。

优选地,所述粘结剂为聚丙烯酸酯或聚乙烯醇缩丁醛或两者混合物。优选 地,所述增塑剂为邻苯酯类增塑剂或聚乙二醇类增塑剂或两者混合物。优选地, 所述陶瓷粉为氧化铝、氧化镁、氧化锆、氧化硅中的一种或几种,更好的是所 述陶瓷粉为氧化锆或氧化铝。当将该介质浆料应用于制造电热元件时,玻璃粉 依据基材来确定,所述玻璃粉与基材的热膨胀系数的差值小于6×10-6/℃即可。

在这里,针对该介质浆料的粘度可调性做进一步说明。通过调整各组分的 配比即可调节所述介质浆料的粘度,当增加溶剂的用量时,介质浆料的粘度减 小;当增加玻璃粉或陶瓷粉的用量时,介质浆料的粘度增加。具体为:

当溶剂为50-55份,玻璃粉为22-28份,陶瓷粉为12-18份,粘结剂为1.8-2.8 份,增塑剂为1-2份,流平剂为0.2-0.6份,消泡剂为0.1-0.6份时;所述介质浆 料的粘度为500-5000mPa·s。

当溶剂为45-50份,玻璃粉为26-38份,陶瓷粉为15-25份,粘结剂为2-3.2 份,增塑剂为1.5-2.5份,流平剂为0.4-0.8份,消泡剂为0.2-0.6份时;所述介 质浆料的粘度为5000-10000mPa·s。

当溶剂为40-45份,玻璃粉为30-48份,陶瓷粉为20-30份,粘结剂为2.4-3.5 份,增塑剂为1.8-3份,流平剂为0.4-0.8份,消泡剂为0.3-0.8份时;所述介质 浆料的粘度为10000-20000mPa·s。

此外,所述溶剂由松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯组成时,相较 于所述溶剂由正丁醇、丙二醇单甲醚和二丙二醇二甲醚组成时,介质浆料的粘 度较高。

实施例二

一种介质浆料的制备方法,按照实施例一中所提供的介质浆料的各组分及 配比配好,并进行研磨即可得到所需的介质浆料。优选地,所述研磨为在转速 100-500rpm下,球磨6-60h。其中转速具体可以为150、200、250、300、350、 400或500rpm,球磨时长具体可以为10、20、30、35、40、45、50、60h,其 可以具有不同配比的介质浆料进行调整。可以理解,为了保证介质浆料的均匀 分散性,转速较低时,则需要较长的时间;然而如果转速较高,则是可能破坏 介质浆料的稳定性。

因此优选的是,当溶剂为50-55份,玻璃粉为22-28份,陶瓷粉为12-18 份,粘结剂为1.8-2.8份,增塑剂为1-2份,流平剂为0.2-0.6份,消泡剂为0.1-0.6 份时,所述研磨为在转速100-300rpm下,球磨6-30h。

当溶剂为45-50份,玻璃粉为26-38份,陶瓷粉为15-25份,粘结剂为2-3.2 份,增塑剂为1.5-2.5份,流平剂为0.4-0.8份,消泡剂为0.2-0.6份时,所述研 磨为在转速250-400rpm下,球磨20-45h;

当溶剂为40-45份,玻璃粉为30-48份,陶瓷粉为20-30份,粘结剂为2.4-3.5 份,增塑剂为1.8-3份,流平剂为0.4-0.8份,消泡剂为0.3-0.8份时,所述研磨 为在转速300-500rpm下,球磨30-60h。

下面提供一些实验组

实验组1-1

1)称取原料。

正丁醇13.5g,丙二醇单甲醚16.2g,二丙二醇二甲醚24.3g,玻璃粉25g, 氧化锆14g,聚丙烯酸酯1.8g,邻苯酯类增塑剂1g,流平剂0.2g,消泡剂为0.1g。

2)研磨得到介质浆料。

混合所有原料,在转速200rpm下,球磨15h。

实验组1-2

1)称取原料。

松油醇21.6g,丁基卡必醇18.9g,丁基卡必醇醋酸酯13.5g,玻璃粉25g, 氧化锆14g,聚丙烯酸酯1.8g,邻苯酯类增塑剂1g,流平剂0.2g,消泡剂为0.1g。

2)研磨得到介质浆料。

混合所有原料,在转速200rpm下,球磨15h。

实验组1-3

1)称取原料。

正丁醇13g,丙二醇单甲醚15.6g,二丙二醇二甲醚23.4g,玻璃粉24.5g, 氧化锆14.5g,聚丙烯酸酯1.8g,邻苯酯类增塑剂1g,流平剂0.2g,消泡剂为 0.1g。

2)研磨得到介质浆料。

混合所有原料,在转速200rpm下,球磨18h。

实验组1-4

1)称取原料。

正丁醇12.5g,丙二醇单甲醚15g,二丙二醇二甲醚22.5g,玻璃粉25g,氧 化锆15g,聚丙烯酸酯1.8g,邻苯酯类增塑剂1g,流平剂0.2g,消泡剂为0.1g。

2)研磨得到介质浆料。

混合所有原料,在转速200rpm下,球磨21h。

实验组1-5

1)称取原料。

正丁醇12g,丙二醇单甲醚14.4g,二丙二醇二甲醚21.6g,玻璃粉30g,氧 化锆18g,聚丙烯酸酯2.8g,邻苯酯类增塑剂2.5g,流平剂0.5g,消泡剂为0.5g。

2)研磨得到介质浆料。

混合所有原料,在转速300rpm下,球磨25h。

实验组1-6

1)称取原料。

正丁醇11.5g,丙二醇单甲醚13.8g,二丙二醇二甲醚20.7g,玻璃粉32g, 氧化锆20g,聚丙烯酸酯2.9g,邻苯酯类增塑剂2.5g,流平剂0.6g,消泡剂为 0.5g。

2)研磨得到介质浆料。

混合所有原料,在转速350rpm下,球磨28h。

实验组1-7

1)称取原料。

松油醇18.4g,丁基卡必醇16.1g,丁基卡必醇醋酸酯11.5g,玻璃粉32g, 氧化锆20g,聚丙烯酸酯2.9g,邻苯酯类增塑剂2.5g,流平剂0.6g,消泡剂为 0.5g。

2)研磨得到介质浆料。

混合所有原料,在转速380rpm下,球磨30h。

实验组1-8

1)称取原料。

正丁醇11g,丙二醇单甲醚13.2g,二丙二醇二甲醚19.8g,玻璃粉40g,氧 化锆25g,聚丙烯酸酯3g,邻苯酯类增塑剂2.5g,流平剂0.6g,消泡剂为0.5g。

2)研磨得到介质浆料。

混合所有原料,在转速400rpm下,球磨35h。

实验组1-9

1)称取原料。

正丁醇10.5g,丙二醇单甲醚12.6g,二丙二醇二甲醚18.9g,玻璃粉42g, 氧化锆26g,聚丙烯酸酯3g,邻苯酯类增塑剂2.5g,流平剂0.6g,消泡剂为0.5g。

2)研磨得到介质浆料。

混合所有原料,在转速400rpm下,球磨40h。

实验组1-10

1)称取原料。

正丁醇10g,丙二醇单甲醚12g,二丙二醇二甲醚18g,玻璃粉44g,氧化 锆26g,聚丙烯酸酯3g,邻苯酯类增塑剂2.5g,流平剂0.7g,消泡剂为0.6g。

2)研磨得到介质浆料。

混合所有原料,在转速400rpm下,球磨55h。

针对上述实验组所得到的介质浆料,测试其粘度以及静置稳定时长,结果 如下表所示:

实施例三

一种介质浆料的应用,将实施例一中所提供的介质浆料应用于制造电热元 件,利用该介质浆料经流延工艺并干燥后制成生坯,将所述生坯覆盖在基材上 并经过烧结处理得到电热元件。

进一步的是,当所述溶剂由松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯组成 时,所述干燥的温度为80-120℃,更好的是所述干燥的温度为90-110℃,最优 为100℃;当所述溶剂由正丁醇、丙二醇单甲醚和二丙二醇二甲醚组成时,所 述干燥的温度为40-80℃,更好的是所述干燥的温度为50-70℃,最优为60℃。

优选地,所述玻璃粉与所述基材的热膨胀系数的差值小于6×10-6/℃,能避 免烧结时因为生坯和基材之间的热膨胀相差太多而无法很好的贴合,保证所制 得电热元件的质量。

当基材为不锈钢基材时,所述陶瓷粉优选为氧化铝或氧化锆,最好为氧化 锆,能得到击穿电压较高的电热元件;当基材为合金铝基材时,所述陶瓷粉优 选为氧化铝或氧化锆,最好为氧化铝,能得到击穿电压较高的电热元件。最终 所得到电热元件的击穿电压可达1800-4000V。

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