[发明专利]一种陶瓷膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种溶胶法制备耐磨陶瓷膜方法，属于膜材料领域。步骤如下：1）制备方法中所涉及到的涂膜液是以铝、锆硝酸盐以及钇、铈、镧等一种或多种稀土的硝酸盐水解而得的溶胶为母液，添加包括陶瓷氧化物粉体和有机物添加剂悬浮而成。2）由这种涂膜液所形成的膜层必须在800~1350℃焙烧0.5~3h。由这种工艺获得的陶瓷膜层不仅连续完整性好，无缺陷，而且强度高、耐磨耐冲击性能优，耐酸碱腐蚀强，其生产成本低，工艺简单，容易控制。

技术领域

本发明涉及一种耐磨陶瓷膜的制备方法，具体地说涉及一种的溶胶法制备耐磨陶瓷膜的方法，属于膜材料领域。

背景技术

陶瓷膜制备过程中，膜层的好坏是关系到陶瓷膜能否达到分离目的的关键。它不仅需要膜层具有高的分离精度，窄的孔径分布，连续完整无缺陷，与支撑层或过渡层有着良好的粘结力，同时具有优良的耐酸碱性能，而且需要膜层具有高的强度和耐磨性。在特殊料液分离中，特别是粘度大、浓度高的体系，往往需要高的膜面流速或高的湍流程度来削弱膜表面的浓差极化和膜污染，从而达到高通量运行的目的。而如此高的膜面流速或膜表面的湍流程度，对膜表面产生了极大的冲刷力，这样极易导致膜表面产生膜层脱落或损伤。

CN101175705A公开了一种用于制造耐磨的反应结合的陶瓷滤膜的制造方法，该方法以氮化物陶瓷和氧化物陶瓷两种陶瓷材料为原料，在氧化气氛下在700~1200℃温度下金属氮化物与氧化物发生反应并发生相变而获得高强度的陶瓷膜层。这种方法工艺复杂，且对原料要求比较高，而且所得到的膜层虽然强度高，但同时脆性也大。

CN1709559A公开了一种采用离子交换法制得的铝溶胶制备成陶瓷膜的方法，该方法以氯化铝为原料水解，同时用离子交换树脂将溶胶中的氯离子去除，而得到铝溶胶。然后用PVA做成涂膜液，经涂膜、干燥后，再经过200℃焙烧即得连续均匀的陶瓷膜层。该方法制备的陶瓷膜层连续完整无缺陷，且孔径分布窄，但所制备的陶瓷膜层是以γ-Al₂O₃为主的陶瓷膜，机械强度和耐腐蚀性都决定了不能用于苛刻环境的体系中。

CN106799169A专利则公开了一种以异丙醇铝或氯化铝为原料制得勃母石溶胶，在陶瓷支撑体生坯上直接涂膜一次烧成。该方法烧成温度低，成本低，而且所制膜孔径较小，但只能局限于陶瓷超滤膜，而且膜层的机械强度和连续完整性仍得不到保证。

为了得到连续完整无缺陷的陶瓷膜层，采用溶胶法制备涂膜液是一个很好的方法。其原因就在于由盐水解得到的溶胶陶瓷颗粒分布均匀，且粒度可控。而且膜层较薄，减轻过滤时膜本身所形成的阻力。秦伍采用自制的勃母石溶胶里加入了100nm α-AL₂O₃粉体，制备出了孔径分布比较均匀平均孔径为0.27μm的陶瓷膜。该膜因只有氧化铝一种陶瓷粉体，机械强度虽然高，但脆性大，耐磨性不足。为了弥补这种缺陷， 本发明对这种技术进行了改进。

发明内容

本发明在溶胶法制备涂膜液的基础上，通过添加对氧化铝进行增韧改性的氧化锆以及稳定剂稀土氧化物，在不降低膜的机械强度前提下，改善膜层的脆性，从而提高膜层的耐磨性，起到了很好的性能改进作用。

本发明利用溶胶法制造耐磨陶瓷膜,溶胶法由于其分散质颗粒直径细小，且均匀分布在溶胶中，能在陶瓷支撑体上形成连续完整的无缺陷的膜层，同时细颗粒的溶胶颗粒不仅降低烧结温度，而且能使形成小颗粒的晶体分布在大的粉体颗粒之间，不仅增加了膜层的耐磨性能，而且便于调节孔径，从而形成所需要的孔径大小的膜。