[发明专利]一种SiCf/SiC陶瓷基复合过滤管及其制备方法

说明书

一种SiC_f/SiC陶瓷基复合过滤管及其制备方法，其特征在于，所述的SiC_f/SiC陶瓷基复合过滤管包括管状SiC纤维三维织物预制体，SiC基体，(SiC/PyC)_n界面层，SiC基体附着于SiC纤维表面，(SiC/PyC)_n界面层介于SiC基体和SiC纤维之间，管壁从内到外，SiC基体厚度呈梯度分布。三维织物预制体管壁厚度为5~10mm，体积分数为50%~65%。SiC基体厚度为30~100μm。(SiC/PyC)_n界面层厚度为300nm~2μm。采用化学气相渗积法一体化成型得到SiC_f/SiC陶瓷基复合过滤管。本发明具有的优点：1、连续纤维增强陶瓷基复合结构较纯陶瓷结构可靠性提高；2、复合过滤管韧性提高，断裂韧性和高温强度高，耐腐蚀；3、化学气相渗积工艺制备界面层和基体结构稳定，且制备温度低，减少对纤维损伤。

技术领域

本发明涉及陶瓷基复合过滤管及其制备方法，特别涉及一种SiC_f/SiC陶瓷基复合过滤管及其制备方法。

背景技术

我国目前大部分地区雾霾污染十分严重，人民生活深受雾霾危害，目前对于雾霾的治理难以彻底，除霾方式有限，且效果甚微，治标不治本的方式难以将我国现阶段存在的雾霾污染问题彻底解决。除霾要从源头治理抓起，雾霾的罪魁祸首就是煤炭材料燃烧，煤炭燃烧后高温烟气没有得到有效处理直接排放到大气中。一方面，造成空气中微小颗粒（PM2.5）含量急剧上升，导致了严重的雾霾污染；另一方面，对于煤炭燃烧后的高温烟气能源利用率低，能源损失大。因此，降低工业烟气排放，提高能源利用率，发展优异、高效、可靠的高温烟气过滤材料应用于燃煤工业是利国利民的大事。

设计多孔陶瓷过滤材料应综合考虑其在应用过程中的性能，寿命和成本。对于不同应用环境，多孔陶瓷过滤材料必须能承受废气流化学变化过程、吸附颗粒的成分和载荷变化、高温高压废气流带来的振动。同时还应具有高的除尘效率，高的气流容量，相对低的过滤压降。在实际使用过程中，陶瓷过滤材料必须承受机械加持和支撑结构带来的应力和脉冲气体净化带来振动和热应力。多孔过滤器成功使用的标准作为可行先进除尘理念不仅要求陶瓷材料具有热学，化学以及力学稳定性，每个过滤元件还应具有结构稳定性和高的集成工艺设计可靠性。碳化硅抗热震性能好，抗氧化，并且具有很强的耐酸碱腐蚀能力，多用于制备陶瓷过滤膜。

申请号为201210094292.0的中国发明专利公开了一种梯度孔隙纯质碳化硅膜管及其制备方法。梯度孔隙纯质碳化硅膜管的组成为纯质 SiC，由支撑体层及表面膜层构成梯度过滤结构；其中，支撑体由粗颗粒碳化硅堆积结合而成，平均孔径 5～120μm，表面膜层由细颗粒碳化硅堆积结合而成，孔径 0.1～20μm，膜管整体气孔率在 25～50％之间。制备方法依次包括配料、支撑体成型、膜层制备和烧成，成型采用等静压成型，成型压力控制为40～150MPa，烧成温度控制为1500～2400℃，保温时间0.5～5小时，易于实现，能够保证产品性能。

申请号为201410699493.2的中国发明专利公开了一种碳化硅过滤膜层及其低温制备方法，碳化硅过滤膜层的组成为纯质 SiC，表面膜层由细颗粒碳化硅堆积结合而成，孔径 20nm～20μm，膜层孔隙率在 40～50％之间，具有高通孔隙率、低压降、强度高、抗热冲击性能好、使用温度高的特点。采用细碳化硅颗粒、有机硅前驱体、造孔剂添加剂配制膜层浆料，采用喷涂表面制备膜层，经干燥后，烧结得到纯质碳化硅膜层。本发明采用有机硅前驱体裂解生成结合相，烧结温度低，孔隙结构控制容易，所制备膜层即可在氧化气氛下使用，也可以在还原气氛下使用，耐酸、碱腐蚀性能强，可用于煤气化化工及 IGCC、PFBC 煤气化发电、高温烟气、汽车尾气、水净化等各种高、低流体过滤净化。该专利是采用有机物先驱体浸渍裂解产物作为结合相，结合强度低，在含酸碱流体冲刷下容易脱落。