[发明专利]注凝成型制备高温气体净化用陶瓷过滤元件的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种注凝成型制备高温气体净化用陶瓷过滤元件的方法，属于多孔陶瓷的制备技术领域。

背景技术

高温气体净化用陶瓷过滤元件要求使用温度高(使用温度大于300℃)，气孔率高(气孔率＞45％)，过滤精度达到1μm，孔径分布窄，弯曲强度＞15MPa，使用寿命长，适合高温气体过滤器用的尺寸为ф60mm×10mm×＞15000mm带有ф80mm×20mm凸台的陶瓷过滤元件。因为陶瓷过滤元件长度超过1.5米，弯曲强度低，在工作状态下，很容易断裂，毁坏，特别是靠近凸台部位，由于应力集中更容易断裂，而更换陶瓷过滤元件耗时长，维修不方便(一般两套或多套陶瓷过滤器并联使用，每套陶瓷过滤器有陶瓷过滤元件上百根)，并且由于过滤元件多孔，气孔率高，表面粗糙，凸台部位密闭较困难，因此提高凸台部位的致密性将能提高陶瓷过滤元件的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、制备的陶瓷过滤元件的凸台致密性高、强度大、使用寿命长的注凝成型制备高温气体净化用陶瓷过滤元件的方法。其技术方案为：

一种注凝成型制备高温气体净化用陶瓷过滤元件的方法，包括配料、坯体成型和烧结，其特征在于：(1)配料，陶瓷过滤元件为上下梯度，层数为3层，下层粉料的组成是粒度为100～150μm的骨料、高温结合剂和增孔剂，重量比为：80～90∶10～20∶0～5，高温结合剂由膨润土和滑石组成，两者的质量百分比为40～60∶40～60；中层长度为50～100mm，粉料组成是粒度为40～100μm的骨料和高温结合剂，重量比为：80～90∶10～20；上层为凸台，粉料组成是粒度为10～40μm的骨料和高温结合剂，重量比为：80～90∶10～20；将配比好的3层粉料分别分散在有机溶液中真空搅拌均匀形成混合液，有机溶液的组成为有机单体、交联剂、分散剂和水，加入量为各层粉料总重量的3～5％、0.1～2％、0.1～5％和30～50％；(2)坯体成型，在三种混合液中分别加入各层粉料总重量的0.1～0.5％引发剂和0.1～0.5％催化剂，混合均匀成三种凝胶，先将下层凝胶倒入模具中、60～80℃固化，再倒入中层凝胶60～80℃固化，最后倒入上层凝胶60～80℃固化，脱模后得到陶瓷过滤元件坯体；(3)烧结，将坯体室温干燥1～3天，然后放入高温炉，升温至1150～1300℃保温1～8h，即制得陶瓷过滤元件。

所述的注凝成型制备高温气体净化用陶瓷过滤元件的方法，有机单体为丙烯酰胺，交联剂为N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，分散剂为聚丙烯酸胺、聚乙二醇或聚乙烯醇中的一种，引发剂为过硫酸铵，催化剂为四甲基乙二胺。

所述的注凝成型制备高温气体净化用陶瓷过滤元件的方法，骨料为氧化铝或碳化硅；增孔剂为碳黑、木炭中的一种或两者的任意混合物，其粒度为100～150μm。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明制备的陶瓷过滤元件凸台的骨料颗粒细小，使烧结后过滤元件凸台表面光滑，强度高，有利于陶瓷过滤元件的密封，且增强了陶瓷过滤元件的抗断裂强度；

2、本发明采用滑石作为高温结合剂，在成型时，由于滑石的润滑性，有利于生坯脱模，提高成品率；

3、本发明制备的陶瓷过滤元件上下梯度，产品孔径可控，界面结合性好；

4、本发明采用凝胶注模成型工艺，工艺简单，设备要求低，生产效率高，成品率高，有利于工业化生产。

具体实施方式

实施例1

1、配料：陶瓷过滤元件分上中下3层，下层粉料的组成为800克100μm的氧化铝、100克滑石、80克膨润土和20克100μm的碳黑，有机溶液为30克丙烯酰胺、1克N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、10克聚丙烯酸胺和300克水的混合物，把有机溶液加入下层粉料中真空搅拌120min，得下层混合液；中层粉料的组成为800克40μm的氧化铝、100克滑石和100克膨润土，有机溶液为40克丙烯酰胺、5克N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、40克聚丙烯酸胺和500克水的混合物，把有机溶液加入中层粉料中真空搅拌120min，得中层混合液；上层粉料的组成为800克10μm的氧化铝、100克滑石和100克膨润土，有机溶液为40克丙烯酰胺、20克N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、40克聚丙烯酸胺和500克水的混合物，把有机溶液加入上层粉料中真空搅拌120min，得上层混合液；