[發明專利]一種復合碳化硅陶瓷纖維過渡層的涂覆方法

無效

• 申請號: 201210510731.1
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103113110A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 鄧湘云;白成英;李建保;馮家迪;景亞妮;蘇魁范;王春鵬;蔣文凱;廖昕星;張國慶
• 申請（專利權）人: 海南大學;江蘇省宜興非金屬化工機械廠有限公司
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B38/06;C04B35/622;C04B41/85;B01D39/20;B01D46/00;B01D46/54;B01D67/00;B01D69/10
• 代理公司: 海口翔翔專利事務有限公司 46001
• 代理人: 劉清蓮

技術領域

本發明屬于多孔陶瓷過濾膜新材料技術領域，特別涉及了一種噴涂技術制備復合碳化硅陶瓷纖維層材料的方法。復合碳化硅陶瓷纖維層材料主要用于高溫氣體過濾除塵領域。

背景技術

高溫陶瓷過濾技術是20世紀80年代發展起來的一種先進的高溫氣體除塵技術，在許多行業都具有很大的應用前景，如冶金工業、化學及陶瓷工業中高溫煙塵凈化、化學工業高溫氣體的凈化及高溫催化劑的回收、熱電行業中高溫氣體凈化等。目前，高溫陶瓷過濾材料在整體煤氣化聯合循環（IGCC）和增壓流化床燃燒聯合循環（PFBC）等潔凈煤發電系統高溫除塵領域已得到大面積商業化推廣。高溫陶瓷過濾材料是整個高溫陶瓷過濾技術的關鍵。

傳統的高強度耐高溫陶瓷過濾材料一般由兩部分的組成，一部分是提供機械強度的支撐體，另一部分是起除塵作用的過濾膜。支撐體采用幾百微米粒徑的耐高溫耐腐蝕陶瓷粉料來制備，支撐體的厚度在15mm左右；過濾膜的原料顆粒由幾微米到幾十微米的耐高溫陶瓷粉料構成，其厚度在150μm左右，使整個過濾元件有足夠的過濾除塵效率和過濾精度。傳統的陶瓷過濾管材料，由于制備支撐體的顆粒粒徑是表面膜的顆粒粒徑10倍甚至更高，支撐體形成的孔結構有效直徑也遠遠大于過濾膜原料粒徑。表面膜粉料很容易進入支撐體的空隙中，而進入支撐體孔隙內部的這一部分過濾膜對除塵是多余的，但它不僅降低了過濾元件的滲透性，同時也增大了過濾膜產生的過濾壓降。因而在不降低過濾精度和過濾效率的前提下，降低過濾膜的過濾壓降有利于增加其使用壽命。因此，急需一種能夠使過濾膜不進入支撐體孔隙的新結構過濾膜。

多孔陶瓷纖維層涂覆方法主要有編織法、纏繞、真空抽濾、化學氣相沉積（CVD）法等。編織法與CVD法成本很高，難于實現工業化應用，纏繞法需要長纖維限制了其應用，真空抽濾法只適合于均質（單層）濾管的成型，厚度均勻性不易控制。

發明內容

本發明的目的是提供了一種復合碳化硅陶瓷纖維過濾層的涂覆方法，該方法制備工藝簡單、經濟實用、能耗低、易于工業化，預燒結后，在支撐體上噴涂一層均勻完整，厚度可控的纖維層。同時還可使表面膜更加均勻完整，支撐體、纖維層、過濾膜三者結合更加牢固。

　為了實現上述目的，本發明的技術方案為：提供一種復合碳化硅陶瓷纖維過渡層的涂覆方法，其中包括以下步驟：

?（1）制備碳化硅多孔陶瓷支撐體坯體：按碳化硅粉、陶瓷粘結劑、造孔劑和羧甲基纖維納溶液的質量比為10:0.5~3.3:0.5~4.0:0.5~3.0，分別稱取各原料所需的量，將其混合攪拌均勻后干壓成型，壓力為1~50MPa；其中，羧甲基纖維素納溶液的質量濃度為2wt%，造孔劑為石墨；

（2）支撐體預燒結：將制備好生坯干燥后，以升溫速率2~20^oC/min預燒結至800~1000℃，保溫時間為1~5h；

（3）纖維預處理：用剪刀把莫來石纖維和硅酸鋁纖維均裁剪成邊長為0.5~5cm的正方體小塊備用；

（4）纖維層漿料配制：稱取單根直徑分布0.5~15μm，長徑比大于10的莫來石纖維、硅酸鋁纖維和粒徑0.5~20μm的陶瓷粘結劑，其中莫來石纖維、硅酸鋁纖維、陶瓷粘結劑的質量比為0~3:?0.5~2.5：0~1.5；陶瓷粘結劑粉體的顆粒粒徑5~50μm；

（5）纖維層漿料制備：稱取0.5~15g羧甲基纖維素鈉，加入40~300ml的去離子水中水浴磁力攪拌均勻，依次加入硅酸鋁纖維、莫來石纖維、陶瓷粘結劑，加熱煮沸的同時攪拌，直至纖維分散均勻且使漿料中莫來石纖維質量分數1~10%，即可得到纖維和粘結劑混合料；

（6）均勻纖維層漿料獲得：將步驟（5）制備好的的纖維與粘結劑混合料加入10~100g球磨介質，放入球磨機中以50~300轉/分鐘轉速球磨10~300分鐘，即可得到均勻分散纖維層漿料；

（7）將步驟（6）制備好的的均勻分散纖維層漿料放入油漆噴槍中，調整進氣壓力、噴嘴張角、走槍速度，控制吸漿速度、磨面厚度、平整度，使纖維層均勻涂覆在支撐體上，旋轉支撐體，連續噴涂，達到所需纖維層厚度；

（8）過濾膜漿料制備：將碳化硅粉、陶瓷粘結劑、羧甲基纖維素鈉和去離子水按質量比9:1:1.5:20~70磁力攪拌混合并煮沸，從而得到均勻的過濾膜漿料；

（9）過濾膜涂覆：將涂有纖維層的支撐體烘干后，流延一層纖維膜，烘干后，將制得的含有的纖維層和過濾膜的支撐體材料燒結，其中燒結溫度為1200~1500^oC，升溫速率2~20^oC/min，保溫時間為1~5h。