陶瓷纤维过渡层对碳化硅非对称过滤膜的影响

研究了由莫来石纤维和硅酸铝纤维组成的陶瓷纤维过渡层对高温气体过滤用碳化硅非对称过滤膜的成膜和过滤压降的影响。利用SEM测试了陶瓷纤维过渡层的表面形貌以及非对称过滤膜侧面的形貌。厚度约为60μm的陶瓷纤维过渡层介于支撑体和过滤膜之间,有效阻止了小粒径的过滤膜颗粒进入支撑体孔隙而减小了过滤膜的实际厚度,进而降低了过滤膜的过滤压降。同时陶瓷纤维过渡层还大大提高了成膜过程中过滤膜的均匀性和完整性。     

碳化硅多孔陶瓷气孔率和强度影响因素

研究了陶瓷粘结剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度对高温气体过滤用碳化硅多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响. 利用X射线衍射测试了多孔陶瓷烧结后的物相组成. 陶瓷粘结剂含量的增加使碳化硅多孔陶瓷的气孔率快速下降, 在陶瓷粘结剂含量15wt%时, 碳化硅多孔陶瓷可具有较高的气孔率(37.5%)和抗弯强度(27.63MPa). 随着碳化硅颗粒粒径从300?m减少到87um, 碳化硅多孔陶瓷的气孔率和抗弯强度可同时提高, 气孔率从35.5%增加到了42.4%, 而抗弯强度从19.92MPa增加到了25.18MPa. 碳化硅多孔陶瓷的烧结温度从1300℃增加到1400℃过程中, 其气孔率从38.7%迅速下降到35.4%, 而其抗弯强度一直在27MPa左右, 没有大幅变化, 所以该多孔陶瓷的烧结温度应该选在陶瓷粘结剂熔点(1300℃)附近, 不宜过高.     

凝胶浇注结合固相烧结制备具有多级孔结构的碳化硅陶瓷

以Isobam作为胶凝剂, 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为泡沫稳定剂和造孔剂, 结合固相烧结制备出具有多级孔结构的碳化硅陶瓷, 并研究了PMMA添加量、球磨机转速以及烧结温度对多孔陶瓷结构及性能的影响。结果表明: 当球磨机转速为220 r/min、烧结温度为2100℃时, 随着PMMA添加量由5wt%增加到20wt%, 发泡过程受到抑制, 但是泡沫的稳定性增强, 所得多孔陶瓷的气孔率在51.5%~72.8%之间, 压缩强度介于7.9~48.2 MPa之间; 当PMMA加入量为20wt%时, 随着球磨机转速由220 r/min增大到280 r/min, 加剧了浆料的发泡过程, 2100℃烧结所得多孔陶瓷的气孔率逐步增大, 气孔孔径变大; 当球磨机转速为220 r/min, PMMA加入量为20wt%时, 随着烧结温度的升高, 气孔率逐渐降低, 力学性能有所提高。     

碳化硅纤维膜的制备及其含尘气体过滤性能

碳化硅陶瓷膜凭借其耐高温、耐腐蚀等优异性能广泛应用于含尘气体处理过程中，但是以碳化硅颗粒为原料制备的陶瓷膜孔隙率低，从而导致其气体渗透率偏小.而陶瓷纤维膜具有高孔隙率及透气性.本研究采用碳化硅纤维制备膜层，通过考察烧结温度、纤维含量、喷涂次数对膜性能的影响，最终在1 150℃下制得无缺陷的碳化硅纤维膜，该膜平均孔径为7.0μm,气体渗透率为448 m³/(m²·h·kPa).此外，该膜对PM0.3的截留率高于99.9%,过滤压降低于0.57 kPa,且具有良好的膜基结合力.     

以TiO2纤维制备微滤膜过程中烧结温度的影响

采用Al2O3多孔陶瓷为载体,使用浸浆法以TiO2陶瓷纤维制备微米级膜厚的微滤膜,借助气体泡压、渗透性能、环境扫描电镜、失重差热分析和X射线粉末衍射等手段对膜的微结构性能进行表征,讨论了影响膜层性能的因素--烧结温度对成膜的影响.实验结果表明:以TiO2陶瓷纤维制备的微滤膜适宜于低温烧结,晶型转变温度区间为800～1 000℃.500℃下制得的微滤膜平均孔径为1.5 μm,孔径分布较窄.与相对应的以陶瓷粒子烧结成的微滤膜相比,具有更大的气体通量.     

粉煤灰基多孔陶瓷膜的制备研究

用工业废弃物粉煤灰为主要原料,采用模压成型和挤压成型工艺,在较低温度下烧制成了多孔陶瓷过滤膜.研究了造孔剂、烧成温度等对多孔陶瓷样品的孔隙率、孔结构以及物相和强度等的影响.研究表明,反应烧结是主要的烧结过程机制,烧成样品以莫来石相和方石英相为主要物相.在优化的条件下,即造孔剂添加量为20%、烧成温度1250℃时,样品的孔隙率为51.2%,中位孔径为3.72μm,N2气体通量高达1.4×104 m3·m-2·h-1·bar-1,其弯折强度达64MPa,可以满足作为高温气-固分离过滤介质的要求.     

碳掺杂对碳化硅膜支撑体结构与性能的影响

以200μm碳化硅为骨料,氧化锆为烧助剂,莫来石纤维为增强剂,碳粉为造孔剂,经过混合造粒后干压成型制得生坯,然后通过高温原位反应烧结获得大孔径、高孔隙率的SiC膜支撑体.本文主要考察了造孔剂碳粉粒径和含量对SiC膜支撑体性能的影响,并测试膜支撑体的高温抗热震性能和高温热膨胀特性.研究结果显示,当碳粉粒径和质量分数分别为20μm和15%,烧结温度1 450℃,保温时间为4 h时,制备的碳化硅支撑体有较好的综合性能,支撑体抗折强度达24 MPa,开口孔隙率为42.5%,平均孔径50.5μm,1 kPa压力下气体流量达到1 400 m~3/(m~2·h).SiC膜支撑体热膨胀系数为5.0×10~(-6) K~(-1),并在30～800℃下连续冷热循环60次以上,仍然保持较高的抗折强度,是较好的高温气体过滤材料.     

多孔青铜过滤片的制备工艺及结构特性探究

开发一种工艺简单、重复性好、孔形孔径易控制、制取成本低的铜基多孔材料制备工艺是当前的研究热点之一.本文以青铜粉为原料,K_2CO_3为造孔剂,采用烧结溶解法制备多孔青铜过滤片,研究了造孔剂、烧结温度对样品孔隙率的影响,分析了烧结温度、压制压力对样品最大孔径和透气系数的影响,以及孔隙率与抗压强度的关系.研究结果表明:当造孔剂体积分数为20%~40%时,所制备样品的孔隙率为22.8%~44.4%,开孔孔隙率为18.5%~37.2%;随着烧结温度的升高,样品孔隙率和透气系数下降;随着压制压力增加,最大孔径和透气系数均减小;随着样品孔隙率增大,抗压强度减小.当选择造孔剂体积分数30%、压制压力150 MPa、烧结温度800℃的工艺参数下,制备出孔隙率32.2%、最大孔径4.6μm、透气系数9.27 m~3/(h·k Pa·m~2)、压缩强度27.9 MPa的多孔青铜过滤片.     

冷冻干燥法制备高气孔率、低介电的Si_3N_4陶瓷

采用冷冻干燥法制备具有低介电、定向双峰孔径分布的多孔Si_3N_4陶瓷,并利用Zeta电位、流变仪研究分散剂种类、含量及pH值对浆料的影响。结果表明:当分散剂为聚丙烯酸铵(NH_4-PAA)且其含量为0.8%(质量分数),浆料pH值在10左右时浆料的分散效果最好。利用压汞仪、XRD、SEM与矢量网络分析仪研究了粘结剂含量与固相含量对多孔陶瓷微观结构与性能的影响。结果表明:随着粘结剂含量与固相含量的增加,陶瓷的气孔率下降,力学性能增强。当固相含量由15%(体积分数)增加至40%(体积分数)时,气孔率由82.9%降低至40.6%,抗弯强度由(1.2±0.2) MPa增加到(94.7±5) MPa,抗压强度由(2.1±0.5) MPa增加到(314±8) MPa,介电常数由1.5增加至3.7(12.4～18 GHz波段内)。通过冷冻干燥法制备的多孔Si_3N_4陶瓷在过滤、催化剂载体、透波材料等领域具有更广阔的应用。     

浆料粘度对纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合支架孔结构与力学性能的影响

浆料粘度是热诱导相分离法制备支架材料的关键因素,采用不同粘度的纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合浆料制备了相应的n-HA/PA66多孔支架,并对不同粘度浆料制备支架材料的泡孔结构和力学性能等进行了对比研究。结果表明,浆料粘度对n-HA/PA66复合多孔支架的孔径、孔径分布、孔隙率、开孔率、力学强度等性能有显著的影响。随着浆料粘度的增大,制备支架的孔径、孔隙率、开孔率逐渐减小,而力学强度却逐渐增大。当浆料粘度为330Pa.s时,制备出的n-HA/PA66复合多孔支架综合性能最好,其孔径主要分布在200～500μm,平均孔径(324±67.1)μm,孔隙率为(75±1.6)%,开孔率为(59±2.5)%,抗压强度为(2.12±0.90)MPa,能够较好地满足骨组织工程支架材料对孔径、孔隙率和力学性能的要求。     

以硅藻土为硅源制备SiC/堇青石复合多孔陶瓷的性能研究

以硅藻土为主要硅源,同时配合SiC、Al_2O_3、滑石粉末为主要原料,通过反应烧结技术制备SiC/堇青石复相多孔陶瓷,研究了不同原料配比对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的相组成、显微结构、抗弯强度、气孔率的影响,同时在得出最优配比组的基础上,研究石墨造孔剂的含量、碳化硅颗粒粒径、孔径分布等因素对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的影响。结果表明:当SiC与其余物料理论质量比为8∶2时,在1250℃下保温3h制备的样品综合性能最佳,其气孔率为37.721%,抗弯强度达到49.1887 MPa。     

蜡球造孔法制备多孔HA陶瓷支架及其性能优化

组织工程支架的贯通性对其体内生物学表现具有重要影响。采用甲壳素溶胶体系和蜡球造孔剂制备多孔羟基磷灰石(HA)陶瓷支架, 考查在相同模压条件下, 不同浆料/造孔剂比例对多孔HA陶瓷支架的孔隙率、收缩率、贯通性、多孔结构以及抗压强度的影响。结果表明: 该方法可以制备具有高孔隙的多孔HA陶瓷支架, 随着造孔剂比例的增大, 支架的贯通性更好, 当浆料/造孔剂比例为1:1.2时可以得到孔隙率、贯通性、力学性能最优的多孔HA陶瓷支架。     

多孔碳化硅及氧化铝/碳化硅复合膜的制备与性能

以碳化硅(SiC)为骨料,氧化铝(Al2O3)为烧结助剂,在空气气氛下反应烧结制备碳化硅多孔陶瓷支撑体,并配制Al2O3制膜液,采用浸浆法在支撑体表面进行涂膜.重点考察Al2O3添加量对支撑体的孔隙率、抗弯强度、微观形貌的影响与支撑体的抗热震性能;采用环境扫描电镜(SEM)观察膜层的微观形貌,并对膜层的气体渗透性能、抗热震性能等进行考察.结果表明,当烧结温度为1500℃、Al2O3添加质量数为10%时,支撑体的抗弯强度为31MPa、孔隙率为30%,气体渗透系数为4 000m3/(m2.h.0.1MPa),抗热震性能良好;制备的碳化硅陶瓷复合膜,其平均孔径为4.7μm,膜厚为110μm,气体渗透系数为1 917m3/(m2.h.0.1MPa),具有良好的抗热震性能.     

碳化硅泡沫陶瓷浆料成分与烧结性能

将用于制备碳化硅泡沫陶瓷的浆料烘干、制粉、干压、烧结,从而探讨浆料的成分与 烧结性能的关系.样品的抗弯强度与烧结助剂的含量之间存在最佳搭配关系,烧结对强度的贡 献主要来自于新相莫来石的生成和玻璃相对碳化硅颗粒的包覆、连接作用.同种成分的样品开 气孔率随着烧结温度的升高表现出单调下降的趋势,而抗弯强度与开气孔率的变化并没有表现 出完全相反趋势;不同成分样品的耐火度均保持在1730℃没有变化.采用最佳配方的浆料和 最佳烧结温度制备的碳化硅泡沫陶瓷抗弯强度可达到0.72MPa.     

造孔剂含量对多孔SiC预制件孔隙率的影响及孔隙率测定方法探究

采用模压成型法制备了SiC预制件,分别采用阿基米德法、质量体积法和压汞仪法测试了其孔隙率,并对测试结果进行比较分析。结果表明,阿基米德法测试结果偏小,这是因为此方法测量的是孔径较大的气孔的显气孔率;质量体积法与压汞仪法测试结果较为接近。比较AlSiC复合材料中Al合金体积分数和3种方法的测试结果表明,质量体积法测试结果与Al合金体积分数最接近,是一种简单可靠的孔隙率测试方法。进一步探究了预制件孔隙率与造孔剂含量之间的关系。结果表明,当造孔剂含量较少时,孔隙率增加不明显,当造孔剂含量高于5%时,随着造孔剂含量的增加,孔隙率大体上呈线性增加趋势。当造孔剂含量为14%时,孔隙率近40%,完全满足后续渗Al需要。     

陶瓷膜在制备超纯超细粉体中的应用

为把陶瓷膜错流过滤技术应用于超纯度的琢-Al2O3超细粉体制备当中,通过实验选择了合适孔径的陶瓷膜,考察了操作压力、膜面流速、温度、浆料浓度等工艺参数的影响,确定了膜的再生方式。结果表明:采用孔径0.2滋m的ZrO2膜对琢-Al2O3粉体的中间体进行洗涤,温度为70℃,过膜压差为0.1MPa,膜面流速为5m.s-1,浆料浓度由8%浓缩到16%间断加水清洗,在加入助洗剂的条件下,过滤效果最好,超细粉体能完全回收,且提纯后制备的粉体琢-Al2O3的纯度能达到99.95%。     

多孔蓄热材料基体的制备与性能研究

莫来石纤维多孔陶瓷以其高气孔率、优良的力学性能可作为复合蓄热材料的基体.讨论了不同浓度的偏磷酸铝粘结剂在不同处理温度下对多孔陶瓷孔隙率、容重及抗压强度的影响.结果表明,随粘结剂浓度的增大,抗压强度也提高,同时伴随着显气孔率的降低.粘结剂浓度为25%、处理温度为650℃时.可制备出显气孔率为83.93%、抗压强度为2.02MPa、显微结构均匀的莫来石多孔陶瓷基体.     

低介电常数多孔氮化硅陶瓷的制备

采用凝胶注模成型工艺,以SiO2含量大于等于95%的空芯玻璃微珠作造孔剂,通过控制造孔剂的加入量和调节造孔剂的孔径成功制备出低介电常数、高强度的多孔Si3N4陶瓷。结果表明,随着造孔剂含量的增加,试样气孔率增大,弯曲强度降低,ε和tanδ都相应降低,ε最低为1.77;在造孔剂加入量为10%时,随着造孔剂的孔径尺寸变大,试样的孔径变大,弯曲强度降低,试样的ε和tanδ也相应降低。当造孔剂含量为10%、孔径尺寸为80μm时制备的多孔氮化硅陶瓷ε为2.13,弯曲强度达到38MPa,适合作为宽频带天线罩的夹层材料。     

丝朊上接枝聚丙烯腈和聚丙烯酰胺复合过滤膜的性能

以高浓度ZnCl₂水溶液为溶剂,采用氧化-还原引发体系,在丝朊（SF）上接枝丙烯腈（AN）和丙烯酰胺（AM）得到铸膜液,以水为凝固浴制备SF上接枝聚丙烯腈-聚丙烯酰胺（SF-g-P（AN-co-AM））复合过滤膜。通过SEM、TG和水接触角对SF-g-P（AN-co-AM）复合过滤膜进行表征,研究了其力学性能、分离性能和抗污染性能。结果表明,随着AM添加量的增加,SF-g-P（AN-co-AM）过滤膜的断裂强度逐渐增加,通量逐渐减少。当AM用量为0.5 g时,SF-g-P（AN-co-AM）复合过滤膜的断裂强度达到1.4 MPa,在0.1 MPa压力下,水通量为35 L/（m2h）。该过滤膜具有良好的分离性能,对0.03 g/L刚果红（M_w=696.68）溶液的截留率达到99%。SF-g-P（AN-co-AM）复合过滤膜具有良好的抗污染性能,未经清洗条件下,三次纯水和牛血清白蛋白溶液循环过滤后,通量恢复率还能达到94.4%。      

静电纺聚乳酸纳米纤维复合滤料的过滤性能研究

将聚乳酸颗粒加入到质量比为8:2的三氯甲烷与N-N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中,室温下配置质量分数为10%的纺丝液,采用静电纺丝法制备了平均直径在620nm左右的聚乳酸纤维。以聚乳酸熔喷非织造布为基布,通过控制纺丝时间的不同得到了负载不同厚度纳米纤维层的可生物降解的复合过滤材料。通过对各试样的孔隙率、孔径及孔径分布、过滤效率的测试发现:随着纺丝时间的增加,复合材料孔隙率不断下降,孔径不断减小,纺丝3h时,孔径基本减小到原先的一半,且分布相对集中,大大地提高了普通过滤材料的过滤效率。