[发明专利]纯碳化硅陶瓷膜元件及其制备方法

权利要求书

1.一种纯碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，支撑体的制备：按照质量比100：(20～40)：(3～5)：(10～15)称取碳化硅粉Ⅰ、聚碳硅烷、结合剂和造孔剂，与水配置成泥料并成型，经过烧结得到纯碳化硅陶瓷膜支撑体，

步骤2，过渡层的制备：按照质量比100：(30～50)：(20～40)：(10～20)称取碳化硅粉Ⅱ、聚碳硅烷、聚乙烯醇和聚丙烯酸，与水混合得到过渡层浆料，使所述过渡层浆料被覆在所述步骤1的纯碳化硅陶瓷膜支撑体的内孔表面以形成被覆层，此后进行真空烧结以在所述支撑体的内孔表面形成过渡层，

步骤3，表面膜层的制备：按照质量比100：(40～60)：(15～25)：(5～10)称取碳化硅粉Ⅲ、聚碳硅烷、聚乙烯醇和聚丙烯酸，与水混合得到涂膜液，使所述涂膜液在所述步骤2得到的支撑体中流动，以在所述过渡层上形成涂膜层，此后进行真空烧结以在所述过渡层上形成表面膜层，

其中，所述碳化硅粉Ⅰ的平均粒径＞所述碳化硅粉Ⅱ的平均粒径＞所述碳化硅粉Ⅲ的平均粒径。

2.根据权利要求1所述的多通道碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，所述支撑体的制备具体包括如下步骤：

步骤11，按照质量比100:(20～40)：(3～5):(10～15)称取碳化硅粉Ⅰ、聚碳硅烷、结合剂和造孔剂；

步骤12，将聚碳硅烷溶于四氢呋喃液体，将所述结合剂溶于水，然后将碳化硅粉Ⅰ、聚碳硅烷的四氢呋喃溶液、造孔剂、结合剂的水溶液加入到混料桶中，混合得到均匀物料，其固含量为50％～70％；

步骤13，对所述混合物料进行混练，得到泥料；

步骤14，将所述泥料进行挤出成型，得到素坯；

步骤15，将所述素坯干燥后进行烧成，得到纯碳化硅陶瓷膜支撑体。

3.根据权利要求2所述的纯碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，所述步骤11中，所述碳化硅粉Ⅰ的平均粒径范围在35～55μm之间，所述聚碳硅烷的热解碳化硅产率大于65％。

4.根据权利要求2所述的纯碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，所述步骤11中，所述结合剂选自羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、及其混合物，

所述造孔剂为炭黑、活性碳粉、石墨粉或玉米粉，平均粒径为5～10μm之间。

5.根据权利要求2所述的多通道碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，所述步骤15包括：

步骤151，将所述素坯置于室温环境中干燥4～12小时，所述室温环境为温度20～30℃，相对湿度50％～70％；

步骤152，将室温干燥后的素坯在100～150℃下保温1～3h；

步骤153，将干燥后的素坯置入真空烧结炉中进行烧成，在600～800℃下保温1～3h，此后继续加热至1300～1600℃，并保温1～3h，得到所述纯碳化硅陶瓷膜支撑体。

6.根据权利要求1所述的纯碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，所述过渡层的制备，包括以下步骤：

步骤21，按照质量比100：(30～50)：(20～40)：(10～20)称取碳化硅粉Ⅱ、聚碳硅烷、聚乙烯醇和聚丙烯酸；

步骤22，将所述步骤21称取的聚碳硅烷溶于四氢呋喃液体，将聚乙烯醇溶于水，将碳化硅粉Ⅱ、聚碳硅烷的四氢呋喃溶液、聚乙烯醇的水溶液、聚丙烯酸进行混合，得到过渡层浆料，其固含量为30％～50％；

步骤23，使所述过渡层浆料在所述步骤15得到的支撑体中流动10～20s，流速为0.5～2m/s，以在所述支撑体的内孔表面形成被覆层；

步骤24，将内孔表面形成有被覆层的支撑体烘干后进行烧结，以在所述支撑体的内孔表面形成过渡层。

7.根据权利要求6所述的纯碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，所述步骤21中，所述碳化硅粉Ⅱ的平均粒径范围在1～10μm之间。