[發明專利]中空平板陶瓷膜的制備方法

有效

• 申請號: 201911117911.1
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN111013403B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 田家宇;張瑞君;肖峰;高珊珊
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/06;B01D67/00
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 楊中鶴

1.一種中空平板陶瓷膜的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

(X)、制備鑄膜漿料：將陶瓷粉體、粘結劑聚合物A及分散劑聚合物B加入有機溶劑，制備均勻分散的陶瓷粉體/聚合物/有機溶劑體系鑄膜漿料；

(Y)、制備多通道中空平板陶瓷膜胚體：將步驟(X)中所得的鑄膜漿料加入漿料罐，通過加壓將漿料罐內的鑄膜漿料從擠出模具擠出，鑄膜漿料成型為多通道胚體并進入凝固浴，進而發生相轉化，得到多通道中空平板陶瓷膜胚體；

(Z)、燒結多通道中空平板陶瓷膜：將步驟(Y)中所得的多通道中空平板陶瓷膜胚體從凝固浴中取出后放置在平板上擺平晾干，通過高溫燒結最終獲得多通道中空平板陶瓷膜；

所述步驟(Y)中擠出模具包括均勻且相互間隔布置的多個內管(13)，所述多個內管(13)與芯液連通，所述多個內管(13)的外周設置有腔體，所述腔體與所述漿料罐連通，鑄膜漿料經所述腔體與所述多個內管(13)之間的間隙被擠出并經過相轉化后形成多通道中空平板陶瓷膜胚體；

所述擠出模具包括上模(1)與下模(2)，所述下模(2)上開設有通孔(21)構成所述腔體，所述上模(1)內設置有與所述漿料罐及所述通孔(21)連通的流道一(11)，所述上模(1)內還設置有與芯液及所述內管(13)連通的流道二(12)，所述內管(13)順延所述上模(1)的下端面向下延伸至所述通孔(21)內；

所述上模(1)的下端面延伸設置有圓臺(14)，所述內管(13)順延所述圓臺(14)的下端面向下延伸布置，所述下模(2)上還開設有與所述通孔(21)同軸布置的安裝孔(22)，所述安裝孔(22)的直徑大于所述通孔(21)，所述安裝孔(22)至所述通孔(21)之間設置有過渡錐形孔(23)，所述圓臺(14)與所述安裝孔(22)構成密封配合，所述流道一(11)的出口處于所述圓臺(14)的下端面；

所述圓臺(14)的下端面設置有與所述流道二(12)連通的芯液集水管(15)，所述芯液集水管(15)自上向下截面面積逐漸減小，所述內管(13)順延所述芯液集水管(15)的下端面向下延伸布置，所述流道一(11)的出口處于所述集水管(15)的周側，所述集水管(15)的上端面和下端面對應處于所述安裝孔(22)和所述過渡錐形孔(23)內，所述過渡錐形孔(23)至所述通孔(21)設置有臺階(24)，所述集水管(15)的外壁與所述過渡錐形孔(23)之間的圍合區域自上而下呈收縮狀。

2.根據權利要求1所述的中空平板陶瓷膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(X)中陶瓷粉體可為Al₂O₃、Zr₂O、TiO₂、莫來石及堇青石粉末中的一種或幾種，粉體粒徑為0.5～10微米，其添加量為鑄膜漿料總質量的35～55％；

作為粘結劑的聚合物A可為聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、醋酸纖維素及聚偏氟乙烯中的一種或幾種，其添加量為鑄膜漿料總質量的5～15％；

作為分散劑的聚合物B可為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇及聚丙烯酰胺中的一種或幾種，其添加量為鑄膜漿料總質量的0.3～2％；

有機溶劑可為N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮及二甲亞砜中的一種或幾種，其添加量為鑄膜漿料總質量的40～50％。

3.根據權利要求1所述的中空平板陶瓷膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(X)中將聚合物A和聚合物B加入有機溶劑中后，在40～70℃下電動攪拌直至聚合物A和聚合物B完全溶解，然后將陶瓷粉末加入該體系中并用球磨機研磨至體系均勻分散，最后在真空條件下對此混合體系進行脫泡直至其內無氣泡可見，最終得到鑄膜漿料。

4.根據權利要求1所述的中空平板陶瓷膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(Y)中多通道中空平板陶瓷膜胚體的制備中使用水或無水乙醇作為芯液和凝固浴液體，擠出壓力為0.02～0.2MPa，鑄膜漿料在擠出后經過10～20厘米的空氣間隙后進入凝固浴，并在凝固浴中相轉化24小時。