一种呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片及其制备方法和应用，该呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片包括无铅压电陶瓷片以及设置于无铅压电陶瓷片表面的银电极层，银电极层外依次覆有碳纳米管层和保护层；保护层包括以下重量份的原料：二氧化硅20

A lead-free piezoelectric ceramic atomizer for ventilator and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及雾化片
，具体涉及一种呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]雾化吸入是一种以呼吸道和肺为靶器官的直接给药方法，具有起效快、局部药物浓度高、用药量少、应用方便及全身不良反应少等优点，已作为呼吸系统相关疾病重要的治疗手段。目前一些呼吸机中，采用雾化吸入装置用于实现患者雾化吸入，将药物转变为气溶胶形态，并经口腔或鼻腔吸入。该雾化吸入装置中即含有压电陶瓷雾化片。
[0003]压电陶瓷是一种实现机械能与电能相互转化的功能陶瓷材料，它既具有铁电陶瓷的一般性能，又具有独特的压电性能。压电陶瓷材料由于具有独特的压电性能，优异的机电耦合性能及介电性和弹性性能，且制备工艺简单、体积小、不受电磁干扰、成本低等特点，因此在航天、信息、生物、精密仪器等高新
及工业生产中都得到了广泛应用。
[0004]目前使用的压电雾化片都是采用锆钛酸铅基压电材料制造的。而在锆钛酸铅材料中，铅元素约占材料总重量的70％，这类陶瓷材料在生产、使用以及废弃处理过程中都会给人类健康和生态环境造成十分严重的损害。特别是将其应用于呼吸机中时，更容易对人类健康造成损害。因此多数设备逐渐使用无铅压电陶瓷雾化片。
[0005]但现有的无铅压电陶瓷雾化片中，采用高温烧银工艺进行被银，但是所得到的银层在长时间的高湿、直流电场等环境下，易发生银离子迁移和氧化，在使用一段时间后，无铅压电陶瓷雾化片的性能越来越差，使雾化片的使用寿命明显降低。<br/>
技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片及其制备方法和应用。
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0008]一种呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片，包括无铅压电陶瓷片以及设置于所述无铅压电陶瓷片表面的银电极层，所述银电极层外依次覆有碳纳米管层和保护层；
[0009]所述保护层包括以下重量份的原料：二氧化硅20
‑
28份、氧化钕/Mg/Al(CO3)
‑
LDHs纳米颗粒5
‑
8份、硅藻土6
‑
11份、纳米二氧化钛1
‑
1.5份、粘结剂10
‑
15份、助剂0.5
‑
0.8份、水20
‑
50份。
[0010]优选的，所述氧化钕/Mg/Al(CO3)
‑
LDHs纳米颗粒由以下方法制备得到：将纳米氧化钕加入水中，搅拌均匀后，再加入乙醇，搅拌后得混合液；然后向混合液中加入Mg/Al(CO3)
‑
LDHs纳米颗粒，至于研磨机中进行研磨，将研磨得到的混合料进行真空冷冻干燥，再进行研磨过筛，得到氧化钕/Mg/Al(CO3)
‑
LDHs纳米颗粒。
[0011]优选的，所述纳米氧化钕、水、乙醇、Mg/Al(CO3)
‑
LDHs纳米颗粒的质量比为1:5
‑
8:3
‑
5:35
‑
55。本专利技术中的Mg/Al(CO3)
‑
LDHs的采用文献《Mg/Al(CO3)
‑
LDHs/纤维素气凝胶的机械性能研究》中的制备方法制备得到。
[0012]优选的，所述二氧化硅的粒径D50为1
‑
10μm；所述粘结剂为水玻璃，所述水玻璃的模数为2.7
‑
2.9，浓度为20
‑
25波美度；所述助剂包括分散剂，所述分散剂为水性聚丙烯酸钠盐分散剂。
[0013]作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供了一种呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)制备无铅压电陶瓷片；
[0015](2)将无铅压电陶瓷片清洗后烘干；
[0016](3)在经步骤(2)处理后的无铅压电陶瓷片的表面涂覆银浆，再至于700
‑
750℃下保温10
‑
20min，然后冷却至室温，得到表面涂覆银电极层的无铅压电陶瓷片；
[0017](4)在银电极层上喷涂碳纳米管溶液，然后置于80
‑
90℃的烘箱中烘烤40
‑
60min，使银电极层外形成碳纳米管层；
[0018](5)在碳纳米管层外涂覆保护层涂料，形成保护层，再至于100
‑
105℃的烘箱中放置8
‑
15h，得到无铅压电陶瓷雾化片初品；
[0019](6)将所述无铅压电陶瓷雾化片初品经过电极处理，然后将其底面与具有出雾孔的不锈钢膜片进行粘结，制备得到无铅压电陶瓷雾化片。
[0020]优选的，所述步骤(1)中，所述无铅压电陶瓷片包括以下重量分的原料：氧化铋10
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15份、二氧化钛4
‑
6份、碳酸锶1.5
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2.5份、五氧化二钒1
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2份、氧化铕0.8
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1.1份、氧化镧0.5
‑
0.8份；
[0021]优选的，所述无铅压电陶瓷片由以下方法制备得到：按配比称取各原料，采用湿法球磨后混合均匀，干燥后至于820
‑
880℃下预烧1.5
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2h，得预烧粉体；将预烧的粉料研磨过筛，加入粘合剂造粒，将所得粒料压制成型，将所得坯体排胶处理，然后进行高温烧结，高温烧结温度为1200
‑
1250℃，烧结时间为2
‑
3.5h，冷却至室温，得无铅压电陶瓷片。
[0022]优选的，所述保护层涂料由以下方法制备得到：按配方称取各原料；将氧化钕/Mg/Al(CO3)
‑
LDHs纳米颗粒、纳米二氧化钛置于水中，然后边搅拌边超声分散15
‑
30min，再加入剩余原料，继续边搅拌边超声分散30
‑
45min，得到保护层涂料。
[0023]优选的，所述步骤(4)中，所述碳纳米管溶液的浓度为1
‑
1.5mg/ml，所用溶剂为水；所述碳纳米管的直径为5
‑
50nm，长度为2
‑
50μm。
[0024]作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供了一种应用，具体为呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片在换能器、变压器中的应用。
[0025]本专利技术的技术效果是：
[0026]1、本专利技术在无铅压电陶瓷片的银电极层外设置碳纳米管层，碳纳米管层具有优异的导电性能，且碳纳米管可以填充金属银层颗粒间的孔隙，增强其致密程度，因此可增强导电层的导电作用，同时碳纳米管可对银电极层形成保护层，减少银离子迁移和氧化，从而有效延长导电层的使用寿命，进而延长无铅压电陶瓷雾化片的使用寿命。
[0027]2、本专利技术在碳纳米管层设置保护层，采用二氧化硅作为主要基材，并加入氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片，包括无铅压电陶瓷片以及设置于所述无铅压电陶瓷片表面的银电极层，其特征在于，所述银电极层外依次覆有碳纳米管层和保护层；所述保护层包括以下重量份的原料：二氧化硅20
‑
28份、氧化钕/Mg/Al(CO3)
‑
LDHs纳米颗粒5
‑
8份、硅藻土6
‑
11份、纳米二氧化钛1
‑
1.5份、粘结剂10
‑
15份、助剂0.5
‑
0.8份、水20
‑
50份。2.根据权利要求1所述的呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片，其特征在于，所述氧化钕/Mg/Al(CO3)
‑
LDHs纳米颗粒由以下方法制备得到：将纳米氧化钕加入水中，搅拌均匀后，再加入乙醇，搅拌后得混合液；然后向混合液中加入Mg/Al(CO3)
‑
LDHs纳米颗粒，至于研磨机中进行研磨，将研磨得到的混合料进行真空冷冻干燥，再进行研磨过筛，得到氧化钕/Mg/Al(CO3)
‑
LDHs纳米颗粒。3.根据权利要求2所述的呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片，其特征在于，所述纳米氧化钕、水、乙醇、Mg/Al(CO3)
‑
LDHs纳米颗粒的质量比为1:5
‑
8:3
‑
5:35
‑
55。4.根据权利要求2所述的呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片，其特征在于，所述二氧化硅的粒径D50为1
‑
10μm；所述粘结剂为水玻璃，所述水玻璃的模数为2.7
‑
2.9，浓度为20
‑
25波美度；所述助剂包括分散剂，所述分散剂为水性聚丙烯酸钠盐分散剂。5.一种如权利要求1
‑
4中任一项所述的呼吸机用无铅压电陶瓷雾化片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备无铅压电陶瓷片；(2)将无铅压电陶瓷片清洗后烘干；(3)在经步骤(2)处理后的无铅压电陶瓷片的表面涂覆银浆，再至于700
‑
750℃下保温10
‑
20min，然后冷却至室温，得到表面涂覆银电极层的无铅压电陶瓷片；(4)在银电极层上喷涂碳纳米管溶液，然后置于80
‑
90℃的...

【专利技术属性】
技术研发人员：方豪杰，张晓云，贺亦文，曾雄，方美玲，刘语婧，
申请(专利权)人：湖南省美程陶瓷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：