本發(fā)明屬于陶瓷領(lǐng)域，尤其涉及一種具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著膜分離技術(shù)的迅速發(fā)展，各類膜材料被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、生化等領(lǐng)域，人們對膜結(jié)構(gòu)、性能的要求也不斷提高。目前工業(yè)生產(chǎn)、日常生活中使用的分離膜多為高分子材料，包括聚四氟乙烯、聚丙稀等，屬于有機單體的聚合物，這一類膜具有固化快、制備簡單等優(yōu)點。但由于高分子材料本身的特性，膜容易溶脹、老化，發(fā)生不可逆的形變，在苛刻的環(huán)境中穩(wěn)定性較差。相比之下，陶瓷膜由于具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性及易于清洗再生等優(yōu)點而為廣大學(xué)者所關(guān)注，目前在食品、醫(yī)藥、化工、冶金等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是在水處理領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)穩(wěn)定性好的具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜，其特征在于，首先將氧化鋁微粉和助熔劑混合，以硫酸鈦為前驅(qū)體，對氧化鋁顆粒表面進行修飾；然后采用相轉(zhuǎn)化流延法和高溫?zé)Y(jié)制備陶瓷膜；最后將陶瓷膜采用微波輔助，表面接枝氟硅氧烷，得到具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜。

所述的具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜，其特征在于，其由如下步驟制備而成：

（1）將高嶺土、氧化鋅以1：0.9-1.1的質(zhì)量比混合，置于80-90℃的真空干燥箱中干燥5-6h，再經(jīng)濕法球磨，烘干，粉碎過篩得到200-250目的混合粉末，待用；

（2）將氧化鋁微粉和混合粉末以1：0.02-0.03的質(zhì)量比置于反應(yīng)容器中，加入相當(dāng)于氧化鋁微粉重量份15-20倍的去離子水，超聲震蕩50-60min，使其充分分散，邊攪拌邊滴加硫酸鈦溶液，室溫下磁力攪拌30-40min，然后滴加氨水將體系的ph值調(diào)節(jié)至9.5-10.5，繼續(xù)磁力攪拌2-3h，過濾，洗滌、干燥，得到表面修飾氧化鋁微粉；

（3）將聚醚砜、聚乙烯吡咯烷酮和1-甲基-2-吡咯烷酮以1：1.5-1.8：6-8的質(zhì)量比混合，置于球磨機內(nèi)，球磨機轉(zhuǎn)速為300-400r/min的條件下勻速攪拌1.5-2h，形成均勻穩(wěn)定的聚合物混合液；加入2-3倍重量份的表面修飾氧化鋁微粉，球磨機轉(zhuǎn)速為600-800r/min的條件下球磨混合6-8h，得到均一的陶瓷漿料；

（4）將陶瓷漿料通過真空除泡后，倒入流延磨具的料液槽內(nèi)，調(diào)整好刀距，控制刮刀牽引速率為2-3m/min，采用表面光滑的聚酯薄膜為載帶，將槽內(nèi)的陶瓷漿料均勻平鋪于載帶表面；

（5）將流延好的膜帶水平浸沒于凝固浴內(nèi)，靜置20-24h使其固化成型，隨后取出在空氣中干燥40-48h，干燥后的生胚體切割成所需大小，放入馬弗爐中，以2-3℃/min的升溫速率程序升溫至1450-1550℃，保溫5-6h，以4-5℃/min的降溫速率降溫至500℃，自然冷卻至室溫，得到陶瓷膜；

（6）將十七氟癸基三乙氧基硅烷、去離子水和無水乙醇以1：4-5：95-100的質(zhì)量比混合，室溫下磁力攪拌5-6h，得到氟硅烷溶液；將陶瓷膜靜漬在氟硅烷溶液中20-24h，取出，置于微波爐中微波加熱50-60s；再將將陶瓷膜靜漬在氟硅烷溶液中20-24h，取出，置于微波爐中微波加熱50-60s；90-100℃的真空干燥箱中干燥，得到一種具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜。

所述的具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜的制備方法，其特征在于，步驟（2）中硫酸鈦溶液中鈦與氧化鋁的質(zhì)量比為1：200-250。

所述的具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜的制備方法，其特征在于，步驟（4）的刀距為刮刀口距聚酯薄膜的距離，刀距為0.5-0.6mm。

所述的具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜的制備方法，其特征在于，步驟（5）的馬弗爐高溫煅燒的環(huán)境為大氣氛圍。

所述的具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜的制備方法，其特征在于，步驟（6）的微波爐的功率為700-800w。

通過上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明首先將高嶺土和氧化鋅混合干燥、濕法球磨、干燥，得到混合粉末；然后將氧化鋁微粉和混合粉末混合后，以硫酸鈦為前驅(qū)體，以硫酸鈦作前驅(qū)體，通過包覆工藝對氧化鋁粉體表面進行修飾；一方面，高嶺土和二氧化鈦的引入，高嶺土可作為助熔劑，氧化鋁大顆粒之間依靠二氧化鈦與氧化鋁的固溶反應(yīng)及固相燒結(jié)反應(yīng)實現(xiàn)頸部燒結(jié)，進而實現(xiàn)了氧化鋁陶瓷膜的低溫制備，降低了降低氧化鋁陶瓷膜的燒結(jié)溫度。本發(fā)明采用相轉(zhuǎn)化法和流延法相結(jié)合的方法制備陶瓷膜胚體，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，很好的保留了采用相轉(zhuǎn)化法固化后的膜所具有典型的非對稱雙層結(jié)構(gòu)，一個包含大指狀孔的支撐體層和包含小孔的分離層，從而得到多孔氧化鋁陶瓷膜。本發(fā)明將陶瓷膜采用微波輔助，表面接枝氟硅氧烷，得到具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜，實現(xiàn)了由親水到疏水的改性，擴展了陶瓷膜的應(yīng)用范圍。

具體實施方式

本實施例的具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜，其由如下步驟制備而成：

（1）將高嶺土、氧化鋅以1：0.9的質(zhì)量比混合，置于90℃的真空干燥箱中干燥6h，再經(jīng)濕法球磨，烘干，粉碎過篩得到250目的混合粉末，待用；

（2）將氧化鋁微粉和混合粉末以1：0.03的質(zhì)量比置于反應(yīng)容器中，加入相當(dāng)于氧化鋁微粉重量份20倍的去離子水，超聲震蕩60min，使其充分分散，邊攪拌邊滴加硫酸鈦溶液，室溫下磁力攪拌40min，然后滴加氨水將體系的ph值調(diào)節(jié)至10，繼續(xù)磁力攪拌3h，過濾，洗滌、干燥，得到表面修飾氧化鋁微粉；

（3）將聚醚砜、聚乙烯吡咯烷酮和1-甲基-2-吡咯烷酮以1：1.8：8的質(zhì)量比混合，置于球磨機內(nèi)，球磨機轉(zhuǎn)速為400r/min的條件下勻速攪拌2h，形成均勻穩(wěn)定的聚合物混合液；加入3倍重量份的表面修飾氧化鋁微粉，球磨機轉(zhuǎn)速為800r/min的條件下球磨混合8h，得到均一的陶瓷漿料；

（4）將陶瓷漿料通過真空除泡后，倒入流延磨具的料液槽內(nèi)，調(diào)整好刀距，控制刮刀牽引速率為3m/min，采用表面光滑的聚酯薄膜為載帶，將槽內(nèi)的陶瓷漿料均勻平鋪于載帶表面；

（5）將流延好的膜帶水平浸沒于凝固浴內(nèi)，靜置24h使其固化成型，隨后取出在空氣中干燥48h，干燥后的生胚體切割成所需大小，放入馬弗爐中，以2℃/min的升溫速率程序升溫至1500℃，保溫5h，以5℃/min的降溫速率降溫至500℃，自然冷卻至室溫，得到陶瓷膜；

（6）將十七氟癸基三乙氧基硅烷、去離子水和無水乙醇以1：5：95的質(zhì)量比混合，室溫下磁力攪拌6h，得到氟硅烷溶液；將陶瓷膜靜漬在氟硅烷溶液中24h，取出，置于微波爐中微波加熱60s；再將將陶瓷膜靜漬在氟硅烷溶液中24h，取出，置于微波爐中微波加熱60s；100℃的真空干燥箱中干燥，得到一種具有超疏水表面的氧化鋁平板陶瓷膜。

本實施例的步驟（2）中硫酸鈦溶液中鈦與氧化鋁的質(zhì)量比為1：250。

本實施例的步驟（4）的刀距為刮刀口距聚酯薄膜的距離，刀距為0.5mm。

本實施例的步驟（5）的馬弗爐高溫煅燒的環(huán)境為大氣氛圍。

本實施例的步驟（6）的微波爐的功率為700-800w。