多孔碳化硅陶瓷支撑体的制备与表征文献综述

 2021-09-25 01:15:18

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1.多孔碳化硅陶瓷支撑体概况

在高温气体分离除尘净化技术中，非对称过滤结构多孔陶瓷是高温过滤除尘应用多孔材料的一个重要发展方向。非对称过滤结构多孔陶瓷主要包含支撑体和过滤膜两部分。支撑体由粒径较大的陶瓷颗粒制备而成，它的作用是承载过滤膜。这就要求支撑体具有优良的高温强度、抗热震性、抗腐蚀能力以及高的渗透率。多孔碳化硅陶瓷是一种新型功能材料,因其具有通透性好、密度低、比面积大及耐高温、耐磨损、化学性质稳定等优良性能,兼具多孔陶瓷和碳化硅材料的优点,可广泛应用于化工、能源、环保、生物、军工等多个领域[1-2]。多孔碳化硅陶瓷的制备方法较多，如氧化黏结法[3]、燃烧合成法、聚碳硅烷转化法、碳热反应法、化学气相浸渍与反应法、溶胶凝胶/碳热还原法[4-5]等。包混/复合添加工艺[6,7]将包混工艺和添加复合烧结助剂相结，具有包混工艺的工艺简单、节能、高效、工艺可控和环境相容性好等优点。本文采用大粒径碳化硅颗粒为骨料，包混/复合添加粘结剂、造孔剂来制备弯曲强度更高，过滤压降更小的支撑体。

目前,国内外对采用Al2O3(刚玉)、MAS(堇青石)、钛酸铝等为骨料的多孔材料的研究已经取得了一定进展,但刚玉抗热震性差及价格昂贵、堇青石高温不耐腐蚀、钛酸铝因价格昂贵而难以推广使用。碳化硅是共价键性极强的化合物,它具有高温强度高、导热率高、耐腐蚀、抗氧化、抗热冲击性好等优点,使其在严酷的条件下可以保持很好的稳定性,并且价格低廉,是最佳的高温陶瓷材料之一。

2.多孔碳化硅陶瓷支撑体的制备

以平均粒径为11.07m的SiC为骨料，高岭土与α-Al2O3(纯度＞99.0%，平均粒径1.78m)为助烧剂，石墨为成孔剂。将SiC、高岭土、α-Al2O3和石墨按照不同质量比准确称量后，与高铝瓷球、水按照质量比为1:1:1加入到硬质聚乙烯瓶(polyethylenePE)中。放于实验滚筒球磨机上混合24h。混合好的泥料通过双圈定性中速滤纸，采用真空泵抽吸的方法进行脱水，接着转移至110℃的鼓风干燥箱中，干燥2h。干燥好的粉体过30目筛后，转移至高铝研钵中。将聚乙烯醇和丙三醇按照一定的比例均匀加入到上述粉体中，充分研磨。每次称取4g研磨好粉体，采用769YP-24B型粉末压片机，保压1min制备出片状支撑体以及条状支撑体湿坯。支撑体湿坯干燥后，在空气气氛中，采用WN-17型高温电炉中以一定升温速率升到1250～1500℃，保温3h，之后随炉温冷却至室温取出。

3.样品的表征

利用扫描电镜观察支撑体的形貌特征，多孔材料孔隙率测试仪得出支撑体的孔隙率，电子万能材料试验机算出支撑体的弯曲强度，自制过滤压降测试设备测出支撑体的过滤压降。XRD衍射仪分析粘结剂的物相。通过以上测试手段全面分析支撑体的综合性能，得到最佳配方组合。

4.样品的优点

1.制备的多孔陶瓷具有较高的孔隙率和强度、较低的热膨胀系数、良好的抗热冲击、抗氧化和耐酸碱腐蚀性，且孔隙率和孔径大小控；

2.制备工艺简单，便于实际大规模的生产。

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