[发明专利]堇青石多孔陶瓷膜支撑体及其近净尺寸制备方法

说明书

本发明提供一种堇青石多孔陶瓷膜支撑体及其近净尺寸制备方法，其中，制备方法包括以下步骤：步骤S10，将氧化镁、氧化铝、二氧化硅以摩尔比2:2:5进行配料，并将所述配料与水配置成浆料；步骤S20，将所述浆料倒出，并进行发泡处理，获得泡沫浆料；步骤S30，将所述泡沫浆料倒入模具中并使其发生凝胶反应，获得坯体；步骤S40，将所述坯体进行微波干燥处理以使所述坯体干燥；步骤S50，将干燥后的所述坯体放在烧结炉中进行烧结，烧结的过程中，在80‑120℃、350‑450℃、950‑1000℃分别保温1‑2h，在1250‑1300℃保温2‑4h，在1370‑1450℃保温4‑6h，且各个温度之间的升温阶段的升温速度为0.5‑3℃/min，此后以2℃/min的速度降温到300℃，然后随炉冷却到室温，获得所述近净尺寸堇青石多孔陶瓷膜支撑体。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，更具体地，涉及一种堇青石多孔陶瓷膜支撑体及其近净尺寸制备方法。

背景技术

多孔陶瓷膜由于具有化学稳定性好、耐高温、过滤效率高、易于清洗再生等优点而被日益广泛的应用于能源、医药、化工、生物工程、食品等众多领域。多孔陶瓷膜由多孔陶瓷膜支撑体、中间层和膜层三部分组成，其中支撑体是多孔陶瓷膜制备与应用的基础，高性能的支撑体必须满足较高的强度、较高的气孔率以及可控的微观结构等方面的要求。

根据支撑体的形状不同，陶瓷膜可分为平板、管式、多通道三种；现有的制备方法主要有干压成型法、挤出成型法、流延成型法、注浆成型法等。其存在的问题之一是采用上述方法所得到的陶瓷体气孔率较低、孔径分布不均匀、渗透率较差且陶瓷膜寿命较短等缺点，所以制备高气孔率与高抗压强度相匹配的陶瓷膜支撑体是研究的一个重点。

另一个主要问题是现用的多孔陶瓷膜支撑体材料多数为纯氧化铝，其存在烧成温度较高的缺点，因而近年来许多研究机构都在尝试其他的陶瓷原料来制备多孔陶瓷膜支撑体，例如莫来石、碳化硅等。

此外，陶瓷材料由于其本身的脆性，烧结之后的再加工是样品加工过程中的一个难点。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种高气孔率与高强度良好匹配、烧成温度相对较低、且无需烧结后再加工的堇青石多孔陶瓷膜支撑体的近净尺寸制备方法。

本发明还提出一种堇青石多孔陶瓷膜支撑体。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的堇青石多孔陶瓷膜支撑体的近净尺寸制备方法，包括以下步骤：

步骤S10，将氧化镁、氧化铝、二氧化硅以摩尔比2:2:5进行配料，并将所述配料与水配置成浆料；

步骤S20，将所述浆料倒出，并进行发泡处理，获得泡沫浆料；

步骤S30，将所述泡沫浆料倒入模具中并使其发生凝胶反应，获得坯体；

步骤S40，将所述坯体进行微波干燥处理以使所述坯体干燥；

步骤S50，将干燥后的所述坯体放在烧结炉中进行烧结，烧结的过程中，在80-120℃、350-450℃、850-1000℃分别保温1-2h，在1250-1300℃保温2-4h，在1370-1450℃保温4-6h，且各个温度之间的升温阶段的升温速度为0.5-1℃/min，此后以2℃/min的速度降温到300℃，然后随炉冷却到室温，获得所述近净尺寸堇青石多孔陶瓷膜支撑体。

进一步地，所述步骤S50中，烧结的线收缩率的绝对值为2％以下。

进一步地，在所述步骤S10中，所述浆料的固含量为20vol％-30vol％。

更进一步地，在所述步骤S10中，所述氧化镁的粒度为50nm-1500nm,所述氧化铝的粒度为300nm-1000nm,所述二氧化硅的粒度为100nm-500nm。