[發(fā)明專利]一種多孔金屬基復合氧化鋁分離膜及其制備方法

在審

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• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109745872A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 張曉晗;李榮;徐龍;盛小洋
• 申請（專利權）人: 西部寶德科技股份有限公司
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D67/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發(fā)明公開了一種多孔金屬基復合氧化鋁分離膜，以多孔金屬材料作為基底材料，基底材料上復合有亞微米級氧化鋁粉末，且多孔金屬材料和亞微米級氧化鋁粉末以機械咬合的方式緊密結合。本發(fā)明還公開了其制備方法，首先，將氧化鋁納米顆粒、分散劑、水性消泡劑混合加入去離子水中，高速機械剪切分散，得到分散液，之后向分散液中加入增稠劑，靜置陳化，得到水性漿料，再將水性漿料涂覆在多孔金屬基底上，使膜層干燥固化，最后，在惰性氣體保護氣氛中進行脫脂和高溫燒結，即可得到多孔金屬基復合氧化鋁分離膜。通過懸浮粒子燒結法可以得到綜合力學性能高、過濾精度高的復合膜材料。

技術領域

本發(fā)明屬于膜材料技術領域，具體涉及一種多孔金屬基復合氧化鋁分離膜，本發(fā)明還涉及該多孔金屬基復合氧化鋁分離膜的制備方法。

背景技術

市面上常見的金屬燒結多孔過濾材料，是利用粉末冶金的方法將金屬粉末通過成型、燒結等工序制成多孔材料。該技術已經(jīng)非常成熟其優(yōu)點為具有良好的綜合力學性能，同時可以耐受高溫且不易腐蝕，并且可以焊接易于加工。但其技術瓶頸為過濾精度較低，一般無法超過0.5微米，所以難以適用于對分離精度要求較高的過濾系統(tǒng)中。

氧化鋁陶瓷多孔材料由于其特殊的物理化學性質可以達到很高的過濾精度，同時其優(yōu)異的化學耐受性和微觀硬度使得其耐磨損、耐腐蝕，在化工領域有著非常廣泛的應用。但氧化鋁多孔陶瓷材料的缺點在于綜合力學性能較差，尤其抗剪切應力和抗熱振性很低，經(jīng)常在使用過程中由于系統(tǒng)壓力或溫度波動導致材料斷裂進而引起整個過濾系統(tǒng)停車。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多孔金屬基復合氧化鋁分離膜，該多孔金屬基復合氧化鋁分離膜材料具有較高的抗剪切應力和過濾精度。

本發(fā)明的另一個目的是提供多孔金屬基復合氧化鋁分離膜的制備方法。

本發(fā)明所采用的技術方案是，一種多孔金屬基復合氧化鋁分離膜，以多孔金屬材料作為基底材料，基底材料上復合有亞微米級氧化鋁粉末，且多孔金屬材料和亞微米級氧化鋁粉末以機械咬合的方式緊密結合；多孔金屬基復合氧化鋁分離膜的孔徑為10nm～200nm，所述多孔金屬基復合氧化鋁分離膜的厚度為5μm～50μm；多孔金屬材料為不銹鋼多孔材料、鎳多孔材料、鎳合金多孔材料、鈦多孔材料、鈦合金多孔材料中的任意一種。

本發(fā)明所采用的另一個技術方案是，一種多孔金屬基復合氧化鋁分離膜的制備方法，具體按照如下步驟實施：

步驟1，將氧化鋁納米顆粒、分散劑、水性消泡劑混合加入去離子水中，高速機械剪切分散，分散的時間為2～4h，得到分散液，之后向分散液中加入增稠劑，靜置陳化，靜置陳化的時間為48～72h，使其粘度穩(wěn)定，得到水性漿料；

步驟2，將經(jīng)步驟1后得到的水性漿料均勻的涂覆在多孔金屬基底上，之后使膜層進行干燥固化，最后，在惰性氣體保護氣氛中依次進行脫脂和高溫燒結，即可得到多孔金屬基復合氧化鋁分離膜。

本發(fā)明的特點還在于，

步驟1中，氧化鋁納米顆粒、分散劑、水性消泡劑、去離子水、增稠劑的質量比為15～35：3～5：0.1：50～80：2～10；氧化鋁納米顆粒的粒徑為10nm～500nm。

步驟1中，分散劑為聚乙烯亞胺、聚丙烯酸或者聚丙烯酰胺；水性消泡劑為有機硅油；增稠劑為甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一種。

步驟2中，涂覆工藝為：涂覆刷頭沿軸向移動速度為5cm/s，并且正反方向往返4～8次至料液附著均勻，得到厚度為10～50μm的預涂膜層。

步驟2中，干燥固化過程中，干燥溫度為25℃～30℃，干燥時間為48h，相對濕度為20％～30％。

步驟2中，脫脂溫度為400～600℃，脫脂時間為2h，燒結溫度為900～1200℃，燒結時間為3h。

本發(fā)明的有益效果在于：