專利名稱：注凝成型制備高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種注凝成型制備高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件的方法，屬于多孔陶瓷的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件要求使用溫度高(使用溫度大于300°C )，氣孔率高 (氣孔率> 45% )，過濾精度達(dá)到1 μ m,孔徑分布窄，彎曲強(qiáng)度> 15MPa，使用壽命長，適合高溫氣體過濾器用的尺寸為<i)60mmX10mmX > 15000mm帶有Φ 80mmX 20mm凸臺的陶瓷過濾元件。因為陶瓷過濾元件長度超過1.5米，彎曲強(qiáng)度低，在工作狀態(tài)下，很容易斷裂，毀壞， 特別是靠近凸臺部位，由于應(yīng)力集中更容易斷裂，而更換陶瓷過濾元件耗時長，維修不方便 (一般兩套或多套陶瓷過濾器并聯(lián)使用，每套陶瓷過濾器有陶瓷過濾元件上百根)，并且由于過濾元件多孔，氣孔率高，表面粗糙，凸臺部位密閉較困難，因此提高凸臺部位的致密性將能提高陶瓷過濾元件的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、制備的陶瓷過濾元件的凸臺致密性高、強(qiáng)度大、使用壽命長的注凝成型制備高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件的方法。其技術(shù)方案為一種注凝成型制備高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件的方法，包括配料、坯體成型和燒結(jié)，其特征在于(1)配料，陶瓷過濾元件為上下梯度，層數(shù)為3層，下層粉料的組成是粒度為100 150 μ m的骨料、高溫結(jié)合劑和增孔劑，重量比為80 90 10 20 0 5，高溫結(jié)合劑由膨潤土和滑石組成，兩者的質(zhì)量百分比為40 60 40 60沖層長度為50 100mm，粉料組成是粒度為40 100 μ m的骨料和高溫結(jié)合劑，重量比為80 90 10 20 ；上層為凸臺，粉料組成是粒度為10 40 μ m的骨料和高溫結(jié)合劑，重量比為80 90 10 20;將配比好的3層粉料分別分散在有機(jī)溶液中真空攪拌均勻形成混合液，有機(jī)溶液的組成為有機(jī)單體、交聯(lián)劑、分散劑和水，加入量為各層粉料總重量的3 5%、0. 1 2%、0. 1 5%和30 50% ； (2)坯體成型，在三種混合液中分別加入各層粉料總重量的 0. 1 0. 5%引發(fā)劑和0. 1 0. 5%催化劑，混合均勻成三種凝膠，先將下層凝膠倒入模具中、60 80°C固化，再倒入中層凝膠60 80°C固化，最后倒入上層凝膠60 80°C固化，脫模后得到陶瓷過濾元件坯體；(3)燒結(jié)，將坯體室溫干燥1 3天，然后放入高溫爐，升溫至 1150 1300°C保溫1 8h，即制得陶瓷過濾元件。所述的注凝成型制備高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件的方法，有機(jī)單體為丙烯酰胺，交聯(lián)劑為N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺，分散劑為聚丙烯酸胺、聚乙二醇或聚乙烯醇中的一種，引發(fā)劑為過硫酸銨，催化劑為四甲基乙二胺。所述的注凝成型制備高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件的方法，骨料為氧化鋁或碳化硅；增孔劑為碳黑、木炭中的一種或兩者的任意混合物，其粒度為100 150μπι。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明制備的陶瓷過濾元件凸臺的骨料顆粒細(xì)小，使燒結(jié)后過濾元件凸臺表面光滑，強(qiáng)度高，有利于陶瓷過濾元件的密封，且增強(qiáng)了陶瓷過濾元件的抗斷裂強(qiáng)度；2、本發(fā)明采用滑石作為高溫結(jié)合劑，在成型時，由于滑石的潤滑性，有利于生坯脫模，提高成品率；3、本發(fā)明制備的陶瓷過濾元件上下梯度，產(chǎn)品孔徑可控，界面結(jié)合性好；4、本發(fā)明采用凝膠注模成型工藝，工藝簡單，設(shè)備要求低，生產(chǎn)效率高，成品率高， 有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式實施例11、配料陶瓷過濾元件分上中下3層，下層粉料的組成為800克100 μ m的氧化鋁、 100克滑石、80克膨潤土和20克100 μ m的碳黑，有機(jī)溶液為30克丙烯酰胺、1克N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、10克聚丙烯酸胺和300克水的混合物，把有機(jī)溶液加入下層粉料中真空攪拌120min，得下層混合液；中層粉料的組成為800克40 μ m的氧化鋁、100克滑石和100 克膨潤土，有機(jī)溶液為40克丙烯酰胺、5克N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、40克聚丙烯酸胺和 500克水的混合物，把有機(jī)溶液加入中層粉料中真空攪拌120min，得中層混合液；上層粉料的組成為800克10 μ m的氧化鋁、100克滑石和100克膨潤土，有機(jī)溶液為40克丙烯酰胺、 20克N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、40克聚丙烯酸胺和500克水的混合物，把有機(jī)溶液加入上層粉料中真空攪拌120min，得上層混合液；2、坯體成型在三種混合液中分別加入1克過硫酸銨和5克四甲基乙二胺，混合均勻形成下層、中層和上層凝膠，先在模具中倒入下層凝膠60°C固化0. 5h，再倒入中層凝膠 60°C固化lh，最后倒入上層凝膠60°C固化10h，脫模后得到陶瓷過濾元件坯體；3、燒結(jié)將坯體室溫干燥3天，然后放入高溫爐，升溫至1250°C保溫4h，即制得陶瓷過濾元件。實施例21、配料陶瓷過濾元件分上中下3層，下層粉料的組成為800克150 μ m的氧化鋁、 80克滑石、80克膨潤土、20克80 μ m的碳黑和20克80 μ m的木炭，有機(jī)溶液為40克丙烯酰胺、5克N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、50克聚乙二醇和500克水的混合物，把有機(jī)溶液加入下層粉料中真空攪拌60min，得下層混合液；中層粉料的組成為800克100 μ m的氧化鋁、 100克滑石和100克膨潤土，有機(jī)溶液為40克丙烯酰胺、5克N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、 40克聚乙二醇和500克水的混合物，把有機(jī)溶液加入中層粉料中真空攪拌60min，得中層混合液；上層粉料的組成為900克40 μ m的氧化鋁、60克滑石和40克膨潤土，有機(jī)溶液為40 克丙烯酰胺、5克N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、40克聚乙二醇和500克水的混合物，把有機(jī)溶液加入上層粉料中真空攪拌60min，得上層混合液；2、坯體成型下層混合液中加入1克過硫酸銨和5克四甲基乙二胺、中層混合液中加入2克過硫酸銨和3克四甲基乙二胺，上層混合液中加入3克過硫酸銨和3克四甲基乙二胺，混合均勻形成下層、中層和上層凝膠，先在模具中倒入下層凝膠60°C固化lh，再倒入中層凝膠60°C固化lh，最后倒入上層凝膠60°C固化10h，脫模后得到陶瓷過濾元件坯體；
3、燒結(jié)將坯體室溫干燥3天，然后放入高溫爐，升溫至1300°C保溫4h，即制得陶瓷過濾元件。實施例31、配料陶瓷過濾元件分上中下3層，下層粉料的組成為900克120 μ m的碳化硅、60克滑石、40克膨潤土，有機(jī)溶液為50克丙烯酰胺、20克N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、 50克聚丙烯酸胺和500克水的混合物，把有機(jī)溶液加入下層粉料中真空攪拌120min，得下層混合液；中層粉料的組成為900克80 μ m的碳化硅、50克滑石和50克膨潤土，有機(jī)溶液為40克丙烯酰胺、10克N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、40克聚丙烯酸胺和400克水的混合物，把有機(jī)溶液加入中層粉料中真空攪拌120min，得中層混合液；上層粉料的組成為800克 30 μ m的碳化硅、100克滑石和100克膨潤土，有機(jī)溶液為40克丙烯酰胺、5克N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、40克聚丙烯酸胺和500克水的混合物，把有機(jī)溶液加入上層粉料中真空攪拌120min，得上層混合液；2、坯體成型在三種混合液中分別加入5克過硫酸銨和5克四甲基乙二胺，混合均勻形成下層、中層和上層凝膠，先在模具中倒入下層凝膠60°C固化池，再倒入中層凝膠 600C固化池，最后倒入上層凝膠60°C固化8h，脫模后得到陶瓷過濾元件坯體；3、燒結(jié)將坯體室溫干燥3天，然后放入高溫爐，升溫至1150°C保溫lh，即制得陶瓷過濾元件。實施例41、配料陶瓷過濾元件分上中下3層，下層粉料的組成為850克150 μ m的碳化硅、 50克滑石、50克膨潤土和50克150 μ m的木炭，有機(jī)溶液為40克丙烯酰胺、5克N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、50克聚乙烯醇和500克水的混合物，把有機(jī)溶液加入下層粉料中真空攪拌120min，得下層混合液；中層粉料的組成為850克100 μ m的碳化硅、75克滑石和75克膨潤土，有機(jī)溶液為40克丙烯酰胺、5克N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、40克聚乙烯醇和500克水的混合物，把有機(jī)溶液加入中層粉料中真空攪拌120min，得中層混合液；上層粉料的組成為850克40 μ m的碳化硅、75克滑石和75克膨潤土，有機(jī)溶液為40克丙烯酰胺、5克N， N'-亞甲基雙丙烯酰胺、40克聚乙烯醇和500克水的混合物，把有機(jī)溶液加入上層粉料中真空攪拌120min，得上層混合液；2、坯體成型下層混合液中加入1克過硫酸銨和5克四甲基乙二胺、中層混合液中加入2克過硫酸銨和3克四甲基乙二胺，上層混合液中加入3克過硫酸銨和3克四甲基乙二胺，混合均勻形成下層、中層和上層凝膠，先在模具中倒入下層凝膠60°C固化lh，再倒入中層凝膠60°C固化lh，最后倒入上層凝膠60°C固化10h，脫模后得到陶瓷過濾元件坯體；3、燒結(jié)將坯體室溫干燥3天，然后放入高溫爐，升溫至1200°C保溫lh，即制得陶瓷過濾元件。
權(quán)利要求
1.一種注凝成型制備高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件的方法，包括配料、坯體成型和燒結(jié)，其特征在于(1)配料，陶瓷過濾元件為上下梯度，層數(shù)為3層，下層粉料的組成是粒度為100 150 μ m的骨料、高溫結(jié)合劑和增孔劑，重量比為80 90 10 20 0 5，高溫結(jié)合劑由膨潤土和滑石組成，兩者的質(zhì)量百分比為40 60 40 60;中層長度為50 100mm,粉料組成是粒度為40 100 μ m的骨料和高溫結(jié)合劑，重量比為80 90 10 20;上層為凸臺，粉料組成是粒度為10 40 μ m的骨料和高溫結(jié)合劑，重量比為80 90 10 20;將配比好的3層粉料分別分散在有機(jī)溶液中真空攪拌均勻形成混合液，有機(jī)溶液的組成為有機(jī)單體、交聯(lián)劑、分散劑和水，加入量為各層粉料總重量的3 5%、0. 1 2%、0. 1 5%和30 50% ； (2)坯體成型，在三種混合液中分別加入各層粉料總重量的 0. 1 0. 5%引發(fā)劑和0. 1 0. 5%催化劑，混合均勻成三種凝膠，先將下層凝膠倒入模具中、60 80°C固化，再倒入中層凝膠60 80°C固化，最后倒入上層凝膠60 80°C固化，脫模后得到陶瓷過濾元件坯體；(3)燒結(jié)，將坯體室溫干燥1 3天，然后放入高溫爐，升溫至 1150 1300°C保溫1 8h，即制得陶瓷過濾元件。
2.如權(quán)利要求1所述的注凝成型制備高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件的方法，其特征在于有機(jī)單體為丙烯酰胺，交聯(lián)劑為N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺，分散劑為聚丙烯酸胺、聚乙二醇或聚乙烯醇中的一種，引發(fā)劑為過硫酸銨，催化劑為四甲基乙二胺。
3.如權(quán)利要求1所述的注凝成型制備高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件的方法，其特征在于骨料為氧化鋁或碳化硅。
4.如權(quán)利要求1所述的注凝成型制備高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件的方法，其特征在于增孔劑為碳黑、木炭中的一種或兩者的任意混合物，其粒度為100 150μπι。
全文摘要
本發(fā)明提供一種注凝成型制備高溫氣體凈化用陶瓷過濾元件的方法，步驟是(1)配料，陶瓷過濾元件為上中下3層，下層粉料組成是粒度為100～150μm的骨料、高溫結(jié)合劑和增孔劑；中層粉料組成是粒度為40～100μm的骨料和高溫結(jié)合劑；上層為凸臺，粉料組成是粒度為10～40μm的骨料和高溫結(jié)合劑；將3層粉料分別分散在有機(jī)溶液中真空攪拌均勻形成混合液；(2)坯體成型，在三種混合液中分別加入引發(fā)劑和催化劑，混合成三種凝膠，先將下層凝膠倒入模具中固化，再倒入中層凝膠固化，最后倒入上層凝膠固化，脫模后得到陶瓷過濾元件坯體；(3)燒結(jié)，將坯體室溫干燥后燒結(jié)，制得陶瓷過濾元件。采用本發(fā)明制備的陶瓷過濾元件的凸臺致密性高、強(qiáng)度大、使用壽命長。
文檔編號C04B35/565GK102351558SQ20111018217
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者于蕭, 馮柳, 張艷平, 田貴山, 鄭明文, 魏春城 申請人:山東理工大學(xué)