[发明专利]一种修复陶瓷膜表面大孔或者裂纹的方法

说明书

本发明涉及一种表面完整性好的小孔径陶瓷膜的制备方法，属于陶瓷膜制备技术领域。本发明采用了一种新的静电自组装的方式对陶瓷膜的表面大孔和裂纹进行候补，通过对具有大孔的陶瓷膜采用表面负电荷化，使大孔中引入负电荷的基团，通过表面冲洗去除掉其余表面上的负电荷接枝剂，再通过离子液体处理后的陶瓷颗粒与负电荷基团进行静电自组装，将陶瓷颗粒引入至大孔中，再进行烧结，去除掉负电荷接枝剂以及离子液体基团，使表面大孔和裂纹得到修复。

技术领域

本发明涉及一种表面完整性好的小孔径陶瓷膜的制备方法，属于陶瓷膜制备技术领域。

背景技术

陶瓷膜主要是A1₂O₃，ZrO₂和TiO₂等无机材料制备的多孔滤膜，具有有机膜无法替代的许多优点：化学稳定性好；耐酸、耐碱、耐有机溶剂；刚性和机械强度好；可反向冲洗；抗微生物侵蚀，不与微生物发生作用；抗化学药剂侵蚀；耐高温耐磨损；孔径分布窄，膜孔不变形；过滤精度高；抗污染能力强；附加或预处理工艺少；清洗容易操作简便，膜再生性能好；膜分离效率高等特点。陶瓷膜在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、治金工业、机械加工等领域得到愈来愈广泛的应用。

陶瓷膜的制备方法通常是烧结法，是选择氧化铝为原料,添加适量助溶剂、粘合剂、增塑剂等,经成形在一定温度下烧结而成。烧结过程中,粉末颗粒间相互接触部分被烧结在一起,粉末间的空隙形成相互贯通的微孔,孔径范围为0.1～600μm,适应于微孔过滤,所以该法被用来制备多层复合膜中的大孔陶瓷支撑体及中间层。

但是，采用烧结法制备陶瓷膜时，由于烧结制度、采用的粉体材料、添加剂等的影响因素，容易使膜层在烧结过程中出现大孔、开裂等缺陷，影响到了陶瓷膜的成品质量。因此，需要开发一种可以消除表面缺陷的方法。

发明内容

本发明的目的是：解决陶瓷膜表面的在烧结过程中出现的开裂对于过滤性能的影响。本发明采用了一种新的静电自组装的方式对陶瓷膜的表面大孔和裂纹进行候补，通过对具有大孔的陶瓷膜采用表面负电荷化，使大孔中引入负电荷的基团，通过表面冲洗去除掉其余表面上的负电荷接枝剂，再通过离子液体处理后的陶瓷颗粒与负电荷基团进行静电自组装，将陶瓷颗粒引入至大孔中，再进行烧结，去除掉负电荷接枝剂以及离子液体基团，使表面大孔和裂纹得到修复。

技术方案是：

一种表面完整性好的小孔径陶瓷膜的制备方法，包括如下步骤：

第1步，在去离子水中加入羟基硅油和增稠剂，配制成含有1～10wt%羟基硅油、5～15wt%增稠剂的混合处理液，再加HCl调节pH至4～5；

第2步，在密闭容器中，将陶瓷膜的膜层浸泡于酸化的混合处理液中，升温至50～55℃进行表面负电荷化处理，同时对密闭容器进行抽真空，除去气泡；

第3步，将第2步处理后的陶瓷膜取出，用去离子水对其表面进行冲洗，去除多余的处理液；

第4步，在醇类溶剂中，加入1～5wt%的硅烷偶联剂和5～10%的咪唑类离子液体，在80～100℃下反应10～20h后，得到硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液；

第5步，将纳米氧化钛分散于硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液中进行处理，纳米氧化钛的浓度是1～1.5wt%，得到表面阳离子化的纳米氧化钛，将固体物滤出，用去离子水冲洗后，再分散于去离子水中，得到固含量10～15%的阳离子化的纳米氧化钛分散液；

第6步，将第3步得到的陶瓷膜浸泡于阳离子化的纳米氧化钛分散液中，于30～40℃下保持3～5h，取出后，用去离子水对表面进行冲洗，再进行烧结后，得到消除表面大孔的陶瓷膜。

所述的第1步中，增稠剂是甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素或者羟丙基甲基纤维素中的一种或者几种的混合。