一种梯度孔隙纯质碳化硅膜管

摘要

本发明属于多孔陶瓷材料及其制备技术领域，具体为一种梯度孔隙纯质碳化硅膜管及其制备方法。梯度孔隙纯质碳化硅膜管的组成为纯质SiC，由支撑体层及表面膜层构成梯度过滤结构；其中，支撑体由粗颗粒碳化硅堆积结合而成，平均孔径5～120μm，表面膜层由细颗粒碳化硅堆积结合而成，孔径0.1～20μm，膜管整体气孔率在25～50％之间。制备方法依次包括配料、支撑体成型、膜层制备和烧成，成型采用等静压成型，成型压力控制为40～150MPa，烧成温度控制为1500～2400℃，保温时间0.5～5小时，易于实现，能够保证产品性能。本发明可在氧化气氛下使用，也可以在还原气氛下使用，耐酸、碱腐蚀性能强，可用于煤气化化工及IGCC、PFBC煤气化发电、高温烟气、汽车尾气、水净化等各种高、低温流体过滤净化。

主权项

一种梯度孔隙纯质碳化硅膜管，其特征在于：梯度孔隙纯质碳化硅膜管的组成为纯质SiC，由支撑体层及表面膜层构成梯度过滤结构；其中，支撑体由粗颗粒碳化硅堆积结合而成，平均孔径5‑120μｍ，表面膜层由细颗粒碳化硅堆积结合而成，孔径0.1‑20μｍ，膜管整体气孔率在25‑50％之间；所述的梯度孔隙纯质碳化硅膜管的制备方法，以粗颗粒碳化硅、氧化硅粉末或硅粉为基本材料，利用高分子材料作为结合剂，混合配料，利用冷等静压包套压制支撑体，后采用细颗粒碳化硅、硅粉或氧化硅粉末、造孔剂添加剂及有机树脂配制膜层原料，采用喷涂或浸渍方法表面制备膜层，经干燥后，烧结得到成品膜管；具体制备步骤如下：（1）支撑体成型原料准备将粗颗粒碳化硅、硅粉或氧化硅粉末、高分子材料、固化剂按质量百分比例为（80wt%‑60wt%）：（20wt%‑10wt%）：（20wt%‑10wt%）：（1wt%‑2wt%）共混于有机溶剂中，有机溶剂含量在混合物总量的20‑30wt%之间，经机械搅拌后球磨得浆料，而后干燥粉碎得原料复合粉末；（2）支撑体成型将上述复合粉末装在等静压包套中，装填中采用机械震实，等静压包套设计尺寸、结构按设计制备，然后装入冷等静压机中，加压压力为40‑150MPa，保压时间在2‑15分钟之间，后脱去包套得到预制支撑体；（3）膜层原料准备将细颗粒碳化硅、硅粉或氧化硅粉末、高分子材料、造孔剂添加剂、固化剂按质量百分比例为（80wt%‑60wt%）：（20wt%‑10wt%）：（20wt%‑10wt%）：（20wt%‑10wt%）：（1wt%‑2wt%）共混于有机溶剂中，有机溶剂含量在50‑80wt%之间，经机械搅拌后球磨得膜层浆料；（4）表面膜层制备表面膜层采用浸渍或喷涂方法进行；（5）烧结将涂覆表面膜层后的膜管预制体在真空、氩气或其它惰性气体的保护气氛下，烧结，升温速率每分钟1‑10℃，升温至800‑1200℃，保温0.5‑1小时脱去造孔剂添加剂；后升温速率为每分钟5‑15℃，温度为：1500‑2400℃，保温0.5‑5小时，得梯度孔隙纯质碳化硅膜管；步骤（1）中，粗颗粒碳化硅粒度在50‑400μｍ之间，硅粉或者氧化硅粉末粒度在5‑10μｍ之间；高分子材料选自环氧树脂、酚醛树脂和糠醛树脂之一种或一种以上；固化剂为对甲苯磺酸、乌洛托品、草酸或柠檬酸；有机溶剂为乙醇或甲醛；步骤（3）中，细颗粒碳化硅粒度在0.5‑5μｍ之间，硅粉或者氧化硅粉末粒度在0.5‑20μｍ之间；高分子材料选自环氧树脂、酚醛树脂和糠醛树脂之一种或一种以上；固化剂为对甲苯磺酸、乌洛托品、草酸或柠檬酸；有机溶剂为乙醇或甲醛，造孔剂添加剂为纤维素或聚乙烯醇；步骤（4）中，表面膜层厚度在50‑1000μｍ之间。