[发明专利]一种以压电陶瓷阵列结构为支撑体的筛分振动膜以及制备方法

权利要求书

1.一种以压电陶瓷阵列结构为支撑体的筛分振动膜，其特征在于，包括选择分离层、基膜(1)和支撑体(2)，选择分离层和支撑体(2)分别位于基膜(1)的两侧，所述的基膜(1)为多孔陶瓷片层，所述的支撑体(2)是位于支撑体(2)一侧的压电陶瓷块阵列，所述的阵列中的压电陶瓷块相互之间的间距0.1-5mm，压电陶瓷块在选择分离层上的投影面积0.5-5mm²。

2.根据权利要求1所述的以压电陶瓷阵列结构为支撑体的筛分振动膜，其特征在于，所述的基膜厚度100-2000μm，材质为多孔陶瓷，孔径范围0.01-5μm；所述的选择分离层厚度1-50μm，材质为多孔陶瓷，孔径范围1-1000nm。

3.根据权利要求1所述的以压电陶瓷阵列结构为支撑体的筛分振动膜，其特征在于，压电陶瓷块中的压电陶瓷材料为锆钛酸铅(PZT)、铌酸钾钠(KNN)、钛酸钡(BaTiO₃)中的一种。

4.权利要求1所述的以压电陶瓷阵列结构为支撑体的筛分振动膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，基膜的一侧与模具相固定，所述的模具上具有与压电陶瓷块阵列形状相匹配的开孔；

步骤2，将含有压电陶瓷粉体的浆料加入至开孔中，并在固化处理后脱模，烧结后得到压电陶瓷块阵列；

步骤3，将基膜的另一侧施加溶胶或者制膜液，经烧结后获得选择分离层；

步骤4，对压电陶瓷块阵列进行极化处理。

5.根据权利要求4所述的以压电陶瓷阵列结构为支撑体的筛分振动膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，基膜和模具之间通过高分子粘结剂相固定，所述高分子粘结剂可为聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)以及聚偏氟乙烯(PVDF)中的一种。

6.根据权利要求4所述的以压电陶瓷阵列结构为支撑体的筛分振动膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，浆料中含有压电陶瓷粉体、分散剂、交联剂；浆料固含量为50-80wt％；交联反应有机单体为聚乙烯醇；溶剂为水；交联剂为2,5-二甲氧基二氢呋喃；分散剂为N,N-双(2-羟乙基)甘氨酸；

所述的步骤2中，有机单体和交联剂的重量比10～100：1，分散剂与压电陶瓷粉体质量比为1～5：100。

7.根据权利要求4所述的以压电陶瓷阵列结构为支撑体的筛分振动膜的制备方法，其特征在于，固化处理是通过交联固化，60～120℃下交联0.5～5h；模具材料可为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)中的一种，脱模过程指升高温度至160～450℃，模具自行热解为液体或气体；

步骤2中，烧结温度为1100～1500℃；

步骤2中，所述的溶胶或者制膜液中的颗粒可为Al₂O₃、ZrO₂以及TiO₂的一种，涂覆时间控制在30～300s。

8.根据权利要求4所述的以压电陶瓷阵列结构为支撑体的筛分振动膜的制备方法，其特征在于，步骤4中，极化电场强度为1～10kV/mm；极化温度为60～140℃；极化时间为0.5～2h。

9.权利要求1所述的以压电陶瓷阵列结构为支撑体的筛分振动膜在液体过滤中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，应用过程中筛分振动膜振动膜密封于组件中，所述的组件包括设于基膜(1)和支撑体(2)外的密封单元(3)和外管(4)，外管(4)设于密封单元(3)外；

密封单元(3)包括橡胶垫片(31)、固定环一(32)、固定环二(33)和内管(34)，

橡胶垫片(31)设于外圈支撑体(2)下端，固定环一(32)设于内管(34)下端外壁上，固定环二(33)设于橡胶垫片(31)下方，且与固定环一(32)之间设有紧固机构(35)；

紧固机构(35)包括开设于固定环一(32)壁体上的两个对称分布的螺纹槽(351)

和紧固螺栓(352)，螺纹槽(351)内螺纹连接有紧固螺栓(352)，所述紧固螺栓(352)的下端与固定环二(33)转动连接；

所述内管(34)的外壁上设有内螺纹(5)，外管(4)的内壁上设有与内螺纹(5)相匹配的外螺纹(6)，所述内螺纹(5)与外螺纹(6)螺纹连接。