[發明專利]一種基于墨水直寫的三層結構陶瓷膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210633326.2
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115321958B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 姚之侃;趙海洋;張林;李鴿;李鑫;蘇輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學;中國人民解放軍96911部隊
• 主分類號: B01D46/54
• 分類號: B01D46/54;C04B35/10;C04B35/622;C02F1/44
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于墨水直寫的三層結構陶瓷膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)通過3D直寫打印技術利用支撐層漿料、中間層漿料和功能層漿料制備得到包括支撐層、中間層和功能層的三層結構陶瓷膜坯體；

(2)將三層結構陶瓷膜坯體加熱燒結，制備得到所述的基于墨水直寫的三層結構陶瓷膜；

支撐層漿料在3D直寫打印過程中的擠出厚度為100-3000μm，由溶劑、陶瓷粉末、粘結劑粉末、分散劑粉末、潤滑劑和燒結助劑混合得到；

中間層漿料在3D直寫打印過程中的擠出厚度為50-200μm，由溶劑、陶瓷粉末、粘結劑粉末、分散劑粉末和潤滑劑混合得到；

功能層漿料在3D直寫打印過程中的擠出厚度為2.5-20μm；由溶劑、陶瓷粉末、粘結劑粉末、分散劑粉末和潤滑劑混合得到；

其中，支撐層漿料中的陶瓷粉末的平均粒徑＞中間層漿料中的陶瓷粉末的平均粒徑＞功能層漿料中的陶瓷粉末的平均粒徑；

支撐層漿料中的陶瓷粉末、粘結劑粉末和分散劑粉末的平均粒徑均為50-100μm；中間層漿料中的陶瓷粉末、粘結劑粉末和分散劑粉末的平均粒徑均為5-10μm；功能層漿料中的陶瓷粉末、粘結劑粉末和分散劑粉末的平均粒徑均為0.5-2μm；

所述的燒結助劑為高嶺土、氧化鎂、氧化鈣、亞微米級氧化鋁、亞微米級氧化鈦中的至少一種；其中，高嶺土、氧化鎂和氧化鈣的平均粒徑為50-100μm；亞微米級氧化鋁和亞微米級氧化鈦的平均粒徑為50-200nm；

步驟(2)中，加熱燒結條件為：溫度800-1400℃，升溫速率0.5-5℃/min，保溫時間2-4h。

2.根據權利要求1所述的基于墨水直寫的三層結構陶瓷膜的制備方法，其特征在于，所述的支撐層漿料中，以質量百分比計，包括溶劑37-56.5％、陶瓷粉末40-55％、粘結劑粉末0.5-2％、分散劑粉末0.5-1％、潤滑劑2-4％和燒結助劑0.5-1％。

3.根據權利要求1所述的基于墨水直寫的三層結構陶瓷膜的制備方法，其特征在于，所述的中間層漿料和功能層漿料中，以質量百分比計，包括溶劑38-57％、陶瓷粉末40-55％、粘結劑粉末0.5-2％、分散劑粉末0.5-1％和潤滑劑2-4％。

4.根據權利要求1所述的基于墨水直寫的三層結構陶瓷膜的制備方法，其特征在于，陶瓷粉末為氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、二氧化硅中的至少一種；粘結劑粉末為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸鈉、羧甲基纖維素中的至少一種；分散劑粉末為聚乙二醇、聚乙烯亞胺、多偏磷酸鈉、聚丙烯酸銨中的至少一種；所述的潤滑劑為丙三醇；所述的溶劑為水。

5.根據權利要求1-4任一所述的基于墨水直寫的三層結構陶瓷膜的制備方法制得的基于墨水直寫的三層結構陶瓷膜。

6.根據權利要求5所述的基于墨水直寫的三層結構陶瓷膜在水處理或空氣過濾領域的應用。