[發明專利]一種陶瓷灌溉膜制備模具及梯度陶瓷灌溉膜制備工藝

有效

• 申請號: 201911100056.3
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110978228B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 吳普特;周偉;張林;蔡耀輝;趙笑;任乃望;劉瑩;韓夢雪;姚春萍;付博陽;黃煜;寧莎莎;杜一超
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: B28B7/00
• 分類號: B28B7/00;B28B7/28;C04B35/14;C04B35/622;C04B35/636;A01G25/06
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷;祁凡雨

本發明公開了一種陶瓷灌溉膜制備模具及梯度陶瓷灌溉膜制備工藝，該模具，包括外模，加壓棒和內芯；所述外模為包含底面的空心柱狀結構，加壓棒置于外模內，加壓棒中心和外模底面中心留孔供內芯豎向插入。該梯度陶瓷灌溉膜制備工藝，包括如下步驟：先制備漿料和前驅體粉末；采用生坯固態成型工藝制備梯度陶瓷灌溉膜。采用本發明的制備模具和制備工藝，制備的多孔SiO₂/Si₃N₄復相梯度陶瓷灌溉膜：改變了以往支撐體和膜層層間粘合的方式，從根本上緩和了支撐體和膜層間的熱應力，提高了支撐體與膜層間的結合強度；同時，改善了層間粘結方式中，粘結層和膜層之間的孔隙差異，使孔隙梯度沿水流方向呈現梯度變化，增加了過濾通量。

技術領域

本發明屬于旱區節水農業灌溉技術領域，特別涉及一種模具及一種利用生坯固態成型工藝制備的梯度陶瓷灌溉膜。

背景技術

微孔陶瓷滴灌器是一種新型滲灌器材，與傳統器材相比，具有易清洗、抗堵塞等優點。陶瓷滴灌器的核心—微孔陶瓷，其在孔隙尺度上呈現均勻分布。均勻分布的孔隙在工業上是容易實現的，但是如果要實現更好的過濾效果，一般要使陶瓷孔隙更小。但是，較小的孔隙雖然提高了過濾效率，但減小了出流量，降低了灌溉效率。

目前，解決上述問題的一種思路是將滴灌灌水器中的微孔陶瓷替換為梯度陶瓷。在使用時，將孔隙率較小的陶瓷層朝進水口放置，孔隙率較大的陶瓷層朝出水口放置。這樣，在極大提高了過濾效率的基礎上，僅損失了相對較小的出流量。梯度陶瓷的其中一種制備工藝為層間涂抹，雖然取得了良好的效果，但還存在以下問題：在層間涂抹粘結劑，支撐體與膜層間易因膨脹系數不匹配而產生熱應力，從而影響膜層與支撐體之間的結合強度，影響其在高溫環境下的使用壽命。目前為提高陶瓷膜層的強度，只好加大膜層厚度，這樣又會增加過濾阻力，降低陶瓷膜的過濾通量。因此，如何提高陶瓷膜支撐體與膜層的結合強度而又不降低膜的過濾通量成為研究熱點，也是使陶瓷膜獲得更廣泛應用的工藝技術關鍵。

發明內容

針對以上問題，本發明先是提出一種陶瓷灌溉膜制備模具，在此基礎上，提出一種基于陶瓷灌溉膜制備模具的梯度陶瓷灌溉膜制備工藝，解決目前的層間涂抹工藝無法同時保證陶瓷膜支撐體與膜層的結合強度和膜的過濾通量問題。

為此，本發明采取如下技術方案：

一種陶瓷灌溉膜制備模具，包括外模，加壓棒和內芯；所述外模為包含底面的空心柱狀結構，加壓棒置于外模內，加壓棒中心和外模底面中心留孔供內芯豎向插入；所述外模包括結構完全相同的第一模體和第二模體，所述第一模體或第二模體為外模垂直中分形成的結構，在第一模體或第二模體上沿垂直中分面處分別設置有內滑軌和外滑軌；所述外滑軌包括凸出的外弧邊，所述外弧邊為多條不同直徑的等徑圓弧連接構成；所述內滑軌用于嵌入所述外滑軌使得第一模體和第二模體進行嵌套連接。

進一步，所述外模的外徑和內徑之差介于10mm-20mm，陶瓷灌溉膜制備模具的整體高度與外模的高度之差介于30mm-35mm，加壓棒的高度不小于陶瓷灌溉膜制備模具的整體高度與外模的高度之差。

進一步，所述的加壓棒中心和外模底面中心留孔包括：所述內芯的水平橫截面為十字交叉型結構，所述孔為內部中空的與內芯結構匹配的十字交叉型結構。

同時，本發明還提供一種梯度陶瓷灌溉膜制備工藝，包括如下步驟：

步驟一，先制備漿料和前驅體粉末：

所述漿料采用包括羧甲基纖維素鈉、硅溶膠、滑石粉以及Si₃N₄粉末的原料制成；

所述前驅體粉末的制備包括：制備含SiO₂粉末、Si₃N₄粉末、滑石粉以及Al₂O₃粉末的混合粉末，分別在混合粉末中加入質量含量梯度變化的糊精，得到多組前驅體粉末；