[发明专利]一种梯度直孔双层非对称陶瓷氧分离膜的成型方法

摘要

本发明提供了一种冷冻干燥流延法成型梯度直孔非对称陶瓷氧分离膜的方法。本发明将传统的流延成型和冷冻干燥成梯度直孔过程相耦合，利用流延过程制备具有特定厚度的膜带胚体，然后将膜带胚体转移到低温冻床上，水基浆料在冻床上发生快速结冰固化反应，在固化过程中膜带胚体内部形成梯度直冰晶，最后将膜带胚体转移到真空釜中，冰晶在低温和真空条件下直接升华为水蒸气，在原冰晶处留下梯度直孔。该梯度直孔结构的非对称膜具有曲折因子低、孔隙率高等优点，有望显著降低陶瓷氧分离膜内的浓差极化，从而提高陶瓷氧分离膜的氧渗透性能和能量利用率。

主权项

一种梯度直孔双层结构非对称陶瓷氧分离膜的成型方法，具体步骤如下：(1)以聚丙烯酸铵为分散剂、聚丙烯为粘结剂和多糖为浆料增稠剂，将其溶解于去离子水中形成水基溶液；将陶瓷粉体加入水基溶液，球磨混合均匀得到稳定的水基陶瓷浆料；所述水基陶瓷浆料中，按质量计，所述陶瓷粉体占30~85%，所述去离子水占10~65%，所述聚丙烯酸铵占0.2~5%，所述聚丙烯占1~5%，所述多糖占0.1~2%；(2)利用真空泵对水基陶瓷浆料进行真空脱气去除球磨混合过程中引入的气泡；在流延涂覆机上铺上高分子膜带，拉动高分子膜带带动浆料前进实现流延过程，调节刮涂机刮刀高度控制成膜厚度；(3)将流延成型的胚体转移到冷冻床上实现浆料固化成膜；(4)将固化后的陶瓷膜带胚体转移到真空釜中，在低温和真空条件下通过固态冰晶直接升华为水蒸气实现干燥、成孔；(5)待陶瓷膜带胚体充分干燥后，将其从真空釜中取出，将陶瓷膜胚体切成特定尺寸，然后转移到高温炉中预烧结制成梯度直孔支撑体；(6)利用致密膜薄层成型技术将功能层涂覆到梯度直孔支撑体上，高温共烧结制备梯度直孔双层结构非对称陶瓷氧分离膜。