[发明专利]一种多通道对称结构纯质碳化硅膜及其制备的方法

摘要

本发明涉及膜分离材料技术领域，具体是一种多通道对称结构纯质碳化硅膜及其制备的方法，多通道对称结构纯质碳化硅膜组成为纯质碳化硅，由10-200μm碳化硅颗粒烧结而成，具有三维空间的连通空隙结构，开孔率在35-65％，过滤表征孔径范围在1-20微米间；膜材为管状多通道结构，通过粘结剂作为碳化硅前驱体裂解反应形成新的碳化硅而烧结结合，烧结温度在900-1500℃。所制得的碳化硅膜具有纯度高、孔隙率高、强度大、通量大、使用寿命长的特点，制备方法具有能耗低、原料易得、成型容易、适合工业定制、满足规模化生产的优点。

主权项

一种多通道对称结构纯质碳化硅膜及其制备的方法，其特征在于：多通道对称结构碳化硅膜的组成为纯质碳化硅颗粒，膜材由10‑200μm碳化硅颗粒反应烧结而成，具有三维空间的连通空隙结构，开孔率在35‑65％，过滤表征孔径范围在1‑20微米间；膜材为管状多通道结构，可以是圆管状或方管状或六边形管状，通道形状可以是圆形或方形或六边形。所述的多通道对称结构碳化硅膜的制备方法，将10‑200微米碳化硅颗粒作为主要材料，粘结剂、造孔剂、固化剂、分散剂作为辅助材料，加有机溶剂混合配成浆料，利用固定形状的模具挤出成型，经烧结得到多通道对称结构碳化硅膜，具体实施步骤如下：(1)配料将10‑200μm碳化硅颗粒、粘结剂、造孔剂、固化剂、分散剂和溶剂按照质量百分比为(85wt％‑55wt％)∶(20wt％‑5wt％)∶(35wt％‑10wt％)∶(1wt％‑5wt％)∶(0.2wt％‑0.8wt％)∶(10wt％‑30wt％)混合，经混料机机械搅拌20‑60min，然后再进入练泥机内挤压混炼20‑60min，形成混合更加均匀并有良好塑性的浆料泥。(2)挤出成型根据设计要求加工一定形状的多通道模具，安装在挤出机机头处，将上述浆料加入挤出机料仓内，然后挤出设计形状的多通道膜胚体，挤出机出口处设置红外快速干燥器，使胚体快速定型得到预制多通道膜胚体，预制胚体再自然晾干或烘干进一步定型。(3)烧结将成型预制多通道膜胚体在真空、氮气、或惰性气体的保护气氛下，烧结，升温速率为3‑10℃／min，首先升温至150‑300℃，保温20‑120min；然后再以3‑10℃／min升温速率升温至900‑1500摄氏度，保温20‑180min；然后再以1‑10℃／min的降温速率，温度降至300‑500℃，保温30‑60min，最后随炉自然冷却至室温；得到多通道对称结构纯质碳化硅膜。碳化硅颗粒表征粒径在10‑200μm间；粘结剂包括聚碳硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧烷、硅油、聚二甲基硅烷的一种或一种以上；造孔剂为羧甲基纤维素、淀粉、酵母粉、有机聚合物微球的一种或一种以上；固化剂为羧烷基酰胺、酚醛树脂、环氧树脂、石油焦的一种或一种以上；分散剂为聚乙烯亚胺、四甲基氢氧化铵的一种或一种以上；溶剂主要为乙醇、甲苯或水。