本发明涉及电热材料技术领域，尤其涉及一种可中温烧结的无铅碳浆及其制备方法。
背景技术：
碳浆通常主要由碳和有机粘结剂组成，经过80-150℃低温固化后，作为发热材料用于电热供暖。碳浆在使用一段时间后，会出现粘结剂老化和碳氧化等现象，导致发热层与基材的结合力下降，发热效率降低的同时使用寿命也会缩短。
此外，低温固化工艺必然导致高电阻，这也局限了碳浆的使用范围。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种可中温烧结的无铅碳浆，该无铅碳浆电阻适中且可中温烧结，该碳浆含铅量为0且使用玻璃粉作为结合剂，进而实现了在中温区的烧结，摈弃了结合剂老化的缺陷，从而极大稳定了碳浆的发热效率并延长使用寿命。
本发明的另一目的在于提供一种可中温烧结的无铅碳浆的制备方法，该制备方法能够有效地生产制备上述可中温烧结的无铅碳浆。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种可中温烧结的无铅碳浆，包括有以下重量份的物料，具体为：
高纯石墨碳晶 20%-35%
玻璃粉 35%-55%
有机相 24%-29%
助剂 1%-3%；
其中，玻璃粉由氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜、五氧化二磷组成；有机相由松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素组成。
其中，所述高纯石墨碳晶的粒径值为0.5-1.5μm。
其中，所述玻璃粉中氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜、五氧化二磷六种物料的重量份依次为：15%-25%、13%-19%、28%-50%、12%-20%、5%-12%、9%-19%。
其中，所述玻璃粉的粒径值小于5μm。
其中，所述有机相中松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素五种物料的重量份依次为：20%-35%、30%-55%、4%-8%、13%-20%、5%-8%。
其中，所述有机相的粘度为20dps -50dps。
其中，该碳浆的含铅量为0，固含量为60%-70%，烧结温度为450℃-460℃。
一种可中温烧结的无铅碳浆的制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为：
a、制备玻璃粉：称取氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜和五氧化二磷，而后将称取好的氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜和五氧化二磷进行搅拌混合，待氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜和五氧化二磷混合均匀后，将氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜和五氧化二磷所组成的混合料转移至铂金坩埚内并将混合料随铂金坩埚放入至箱式电阻炉中，箱式电阻炉程序升温至1000℃-1050℃并保温60min，以使得混合料熔化成玻璃液；待箱式电阻炉保温完毕后，将玻璃液从箱式电阻炉中取出并进行水淬，水淬后的玻璃料依次进行粉碎、球磨加工以获得粒度小于5μm的玻璃粉；其中，玻璃粉中氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜和五氧化二磷六种物料的重量份依次为：15%-25%、13%-19%、28%-50%、12%-20%、5%-12%、 9%-19%；
b、制备有机相：称取松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素，而后将松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素置于分散罐中搅拌分散8h，以获得有机相，而后于有机相中添加助剂，搅拌后获得均匀透明的有机相、助剂混合溶液；其中，有机相中松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素五种物料的重量份依次为：20%-35%、30%-55%、4%-8%、13%-20%、5%-8%；
c、制备碳浆：称取高纯石墨碳晶、玻璃粉、有机相以及助剂混合溶液，而后对高纯石墨碳晶、玻璃粉、有机相以及助剂混合溶液进行混合搅拌、三辊研磨、过滤、脱泡处理，以获得碳浆；其中，碳浆中高纯石墨碳晶、玻璃粉、有机相、助剂四种物料的重量份依次为：20%-35%、35%-55%、24%-29%和1%-3%；
d、将碳浆丝印于氧化铝陶瓷基材上，经过460℃烧结12min，得到发热电阻层；
e、测定电阻层的方阻和重烧变化率。
本发明的有益效果为：本发明所述的一种可中温烧结的无铅碳浆，其包括以下重量份的物料：高纯石墨碳晶20%-35%、玻璃粉35%-55%、有机相24%-29%、助剂1%-3%；玻璃粉由氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜、五氧化二磷组成；有机相由松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素组成。通过上述物料配比，该无铅碳浆电阻适中且可中温烧结，该碳浆含铅量为0且使用玻璃粉作为结合剂，进而实现了在中温区的烧结，摈弃了结合剂老化的缺陷，从而极大稳定了碳浆的发热效率并延长使用寿命。
本发明的另一有益效果为：本发明所述的一种可中温烧结的无铅碳浆的制备方法，其包括有以下工艺步骤，具体为：a、制备玻璃粉；b、制备有机相；c、制备碳浆；d、碳浆丝印烧结；e、测定电阻层的方阻和重烧变化率。通过上述工艺步骤，该制备方法能够有效地生产制备上述可中温烧结的无铅碳浆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅为本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，一种可中温烧结的无铅碳浆，包括有以下重量份的物料，具体为：
高纯石墨碳晶 20%
玻璃粉 55%
有机相 24%
助剂 1%。
其中，玻璃粉包括以下重量份的物料，具体为：
氧化硅 20%
三氧化二铁 15%
氧化铋 30%
氧化硼 20%
氧化铜 5%
五氧化二磷 10%。
另外，有机相包括有以下重量份的物料，具体为：
松油醇 20%
丁基卡必醇醋酸酯 50%
邻苯二甲酸二丁酯 5%
柠檬酸三丁酯 20%
乙基纤维素组成 5%。
其中，高纯石墨碳晶的粒径值为0.5-1.5μm；玻璃粉的粒径值小于5μm；有机相的粘度为20dps -50dps；该碳浆的含铅量为0，固含量为60%-70%，烧结温度为450℃-460℃。
需进一步指出，本实施例1的无铅碳浆可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种可中温烧结的无铅碳浆的制备方法，其包括有以下工艺步骤：
a、制备玻璃粉：按照本实施例1的质量配比将氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜和五氧化二磷进行搅拌混合，而后将搅拌混合所得的氧化物混合料转移至铂金坩埚内并将氧化物混合料随铂金坩埚放入至箱式电阻炉中，箱式电阻炉程序升温至1000℃-1050℃并保温60min，以使得氧化物混合料熔化成玻璃液；待箱式电阻炉保温完毕后，将玻璃液从箱式电阻炉中取出并进行水淬，水淬后的玻璃料依次进行粉碎、球磨加工以获得粒度小于5μm的玻璃粉；
b、制备有机相：按照本实施例1的质量配比将松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素置于分散罐中搅拌分散8h，以获得有机相，而后于有机相中添加助剂，搅拌后获得均匀透明的有机相、助剂混合溶液；
c、制备碳浆：按照本实施例1的质量配比将高纯石墨碳晶、玻璃粉、有机相以及助剂依次进行混合搅拌、三辊研磨、过滤、脱泡处理，以获得碳浆；
d、将碳浆丝印于氧化铝陶瓷基材上，经过460℃烧结12min，得到发热电阻层；
e、测定电阻层的方阻和重烧变化率。
实施例2，一种可中温烧结的无铅碳浆，包括有以下重量份的物料，具体为：
高纯石墨碳晶 25%
玻璃粉 50%
有机相 24%
助剂 1%。
其中，玻璃粉包括以下重量份的物料，具体为：
氧化硅 25%
三氧化二铁 10%
氧化铋 30%
氧化硼 15%
氧化铜 10%
五氧化二磷 10%。
另外，有机相包括有以下重量份的物料，具体为：
松油醇 35%
丁基卡必醇醋酸酯 30%
邻苯二甲酸二丁酯 8%
柠檬酸三丁酯 20%
乙基纤维素组成 7%。
其中，高纯石墨碳晶的粒径值为0.5-1.5μm；玻璃粉的粒径值小于5μm；有机相的粘度为20dps -50dps；该碳浆的含铅量为0，固含量为60%-70%，烧结温度为450℃-460℃。
需进一步指出，本实施例2的无铅碳浆可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种可中温烧结的无铅碳浆的制备方法，其包括有以下工艺步骤：
a、制备玻璃粉：按照本实施例2的质量配比将氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜和五氧化二磷进行搅拌混合，而后将搅拌混合所得的氧化物混合料转移至铂金坩埚内并将氧化物混合料随铂金坩埚放入至箱式电阻炉中，箱式电阻炉程序升温至1000℃-1050℃并保温60min，以使得氧化物混合料熔化成玻璃液；待箱式电阻炉保温完毕后，将玻璃液从箱式电阻炉中取出并进行水淬，水淬后的玻璃料依次进行粉碎、球磨加工以获得粒度小于5μm的玻璃粉；
b、制备有机相：按照本实施例2的质量配比将松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素置于分散罐中搅拌分散8h，以获得有机相，而后于有机相中添加助剂，搅拌后获得均匀透明的有机相、助剂混合溶液；
c、制备碳浆：按照本实施例2的质量配比将高纯石墨碳晶、玻璃粉、有机相以及助剂依次进行混合搅拌、三辊研磨、过滤、脱泡处理，以获得碳浆；
d、将碳浆丝印于氧化铝陶瓷基材上，经过460℃烧结12min，得到发热电阻层；
e、测定电阻层的方阻和重烧变化率。
实施例3，一种可中温烧结的无铅碳浆，包括有以下重量份的物料，具体为：
高纯石墨碳晶 28%
玻璃粉 46%
有机相 25%
助剂 1%。
其中，玻璃粉包括以下重量份的物料，具体为：
氧化硅 15%
三氧化二铁 10%
氧化铋 40%
氧化硼 12%
氧化铜 12%
五氧化二磷 11%。
另外，有机相包括有以下重量份的物料，具体为：
松油醇 30%
丁基卡必醇醋酸酯 40%
邻苯二甲酸二丁酯 5%
柠檬酸三丁酯 20%
乙基纤维素组成 5%。
其中，高纯石墨碳晶的粒径值为0.5-1.5μm；玻璃粉的粒径值小于5μm；有机相的粘度为20dps -50dps；该碳浆的含铅量为0，固含量为60%-70%，烧结温度为450℃-460℃。
需进一步指出，本实施例3的无铅碳浆可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种可中温烧结的无铅碳浆的制备方法，其包括有以下工艺步骤：
a、制备玻璃粉：按照本实施例3的质量配比将氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜和五氧化二磷进行搅拌混合，而后将搅拌混合所得的氧化物混合料转移至铂金坩埚内并将氧化物混合料随铂金坩埚放入至箱式电阻炉中，箱式电阻炉程序升温至1000℃-1050℃并保温60min，以使得氧化物混合料熔化成玻璃液；待箱式电阻炉保温完毕后，将玻璃液从箱式电阻炉中取出并进行水淬，水淬后的玻璃料依次进行粉碎、球磨加工以获得粒度小于5μm的玻璃粉；
b、制备有机相：按照本实施例3的质量配比将松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素置于分散罐中搅拌分散8h，以获得有机相，而后于有机相中添加助剂，搅拌后获得均匀透明的有机相、助剂混合溶液；
c、制备碳浆：按照本实施例3的质量配比将高纯石墨碳晶、玻璃粉、有机相以及助剂依次进行混合搅拌、三辊研磨、过滤、脱泡处理，以获得碳浆；
d、将碳浆丝印于氧化铝陶瓷基材上，经过460℃烧结12min，得到发热电阻层；
e、测定电阻层的方阻和重烧变化率。
实施例4，一种可中温烧结的无铅碳浆，包括有以下重量份的物料，具体为：
高纯石墨碳晶 32%
玻璃粉 41%
有机相 26%
助剂 1%。
其中，玻璃粉包括以下重量份的物料，具体为：
氧化硅 15%
三氧化二铁 10%
氧化铋 40%
氧化硼 12%
氧化铜 12%
五氧化二磷 11%。
另外，有机相包括有以下重量份的物料，具体为：
松油醇 20%
丁基卡必醇醋酸酯 50%
邻苯二甲酸二丁酯 5%
柠檬酸三丁酯 20%
乙基纤维素组成 5%。
其中，高纯石墨碳晶的粒径值为0.5-1.5μm；玻璃粉的粒径值小于5μm；有机相的粘度为20dps -50dps；该碳浆的含铅量为0，固含量为60%-70%，烧结温度为450℃-460℃。
需进一步指出，本实施例4的无铅碳浆可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种可中温烧结的无铅碳浆的制备方法，其包括有以下工艺步骤：
a、制备玻璃粉：按照本实施例4的质量配比将氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜和五氧化二磷进行搅拌混合，而后将搅拌混合所得的氧化物混合料转移至铂金坩埚内并将氧化物混合料随铂金坩埚放入至箱式电阻炉中，箱式电阻炉程序升温至1000℃-1050℃并保温60min，以使得氧化物混合料熔化成玻璃液；待箱式电阻炉保温完毕后，将玻璃液从箱式电阻炉中取出并进行水淬，水淬后的玻璃料依次进行粉碎、球磨加工以获得粒度小于5μm的玻璃粉；
b、制备有机相：按照本实施例4的质量配比将松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素置于分散罐中搅拌分散8h，以获得有机相，而后于有机相中添加助剂，搅拌后获得均匀透明的有机相、助剂混合溶液；
c、制备碳浆：按照本实施例4的质量配比将高纯石墨碳晶、玻璃粉、有机相以及助剂依次进行混合搅拌、三辊研磨、过滤、脱泡处理，以获得碳浆；
d、将碳浆丝印于氧化铝陶瓷基材上，经过460℃烧结12min，得到发热电阻层；
e、测定电阻层的方阻和重烧变化率。
实施例5，一种可中温烧结的无铅碳浆，包括有以下重量份的物料，具体为：
高纯石墨碳晶 35%
玻璃粉 40%
有机相 24%
助剂 1%。
其中，玻璃粉包括以下重量份的物料，具体为：
氧化硅 20%
三氧化二铁 15%
氧化铋 30%
氧化硼 20%
氧化铜 5%
五氧化二磷 10%。
另外，有机相包括有以下重量份的物料，具体为：
松油醇 30%
丁基卡必醇醋酸酯 40%
邻苯二甲酸二丁酯 5%
柠檬酸三丁酯 20%
乙基纤维素组成 5%。
其中，高纯石墨碳晶的粒径值为0.5-1.5μm；玻璃粉的粒径值小于5μm；有机相的粘度为20dps -50dps；该碳浆的含铅量为0，固含量为60%-70%，烧结温度为450℃-460℃。
需进一步指出，本实施例5的无铅碳浆可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种可中温烧结的无铅碳浆的制备方法，其包括有以下工艺步骤：
a、制备玻璃粉：按照本实施例5的质量配比将氧化硅、三氧化二铁、氧化铋、氧化硼、氧化铜和五氧化二磷进行搅拌混合，而后将搅拌混合所得的氧化物混合料转移至铂金坩埚内并将氧化物混合料随铂金坩埚放入至箱式电阻炉中，箱式电阻炉程序升温至1000℃-1050℃并保温60min，以使得氧化物混合料熔化成玻璃液；待箱式电阻炉保温完毕后，将玻璃液从箱式电阻炉中取出并进行水淬，水淬后的玻璃料依次进行粉碎、球磨加工以获得粒度小于5μm的玻璃粉；
b、制备有机相：按照本实施例5的质量配比将松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素置于分散罐中搅拌分散8h，以获得有机相，而后于有机相中添加助剂，搅拌后获得均匀透明的有机相、助剂混合溶液；
c、制备碳浆：按照本实施例5的质量配比将高纯石墨碳晶、玻璃粉、有机相以及助剂依次进行混合搅拌、三辊研磨、过滤、脱泡处理，以获得碳浆；
d、将碳浆丝印于氧化铝陶瓷基材上，经过460℃烧结12min，得到发热电阻层；
e、测定电阻层的方阻和重烧变化率。
下表为各实施例的方阻、重烧变化率数据，具体为：
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。