[发明专利]滤材制造方法

说明书

本发明公开了金属膜滤材的一种制造方法，采用冷等静压设备对金属粉末涂层进行压制，大大提高了涂层与多孔金属基体的结合力，有效避免了金属膜滤材制造过程中的开裂、起皮、空鼓等问题，降低了金属膜滤材的次品率，提升了金属膜滤材的强度和过滤性能。本发明降低了涂层质量控制的难度，工艺简单，生产成本低，膜孔径分布窄，膜层平整度高，缺陷少。

技术领域

本发明属于过滤与分离技术领域，尤其涉及一种具有梯度结构或膜结构的过滤材料制造方法。

技术背景

过滤就是利用多孔介质截留气体或液体中的悬浮物，从而实现悬浮物的分离或回收，该多孔介质被称为过滤材料，简称滤材。滤材一般必须理化性质稳定、耐用、可反复使用。滤材的类型有管式、片式、中空纤维式、囊式、折叠式等，滤材材质包括滤纸、滤布、多孔金属、多孔陶瓷、有机膜、熔砂玻璃等。滤材的工作原理主要是孔径筛分作用，孔径越小则过滤精度越高、但渗透阻力也会越大。为解决过滤精度和渗透阻力之间的矛盾，人们在大孔基材表面沉积一层薄薄的微孔材料，形成梯度结构，这种滤材被称为膜材料。膜材料还具有更好的耐堵塞和易再生性能。在反洗或反吹时，流体从大孔基材流向膜层，更容易除去膜表面和孔道内的污染物。

市面上应用最广的膜材料为有机膜、金属膜和陶瓷膜。其中金属膜和陶瓷膜具有强度高、稳定性好、耐温等优势，尤其是金属膜使用寿命长、抗热震性好、可焊接，广泛应用于能源环保、石化生物、医药食品及航空航天等领域。金属膜的制造工艺一般包括膜层(前驱体)的沉积和高温烧结两个过程。其中膜层的沉积大多采用湿粉涂敷法，即在多孔金属基体表面涂敷一层含有金属粉末的浆料。我们研究组开发了金属膜及金属/陶瓷复合膜的相关制备技术[黄彦等，一种多通道型非对称不锈钢膜的制备方法，中国专利201410188420.7]、[黄彦等，一种多孔不锈钢-陶瓷复合膜的制备工艺，中国专利200810020318.0]、[黄彦等，一种多孔陶瓷-金属复合膜材料的制备方法，中国专利201110168259.3]。文献中也有不少关于浆料涂敷操作方法的相关报道，例如湿法喷涂法[P.纽曼等，分层结构型过滤器及其制备方法，中国专利02803848.7]、[汤慧萍等，一种多孔金属膜的制备方法，中国专利201310435548.4]、离心沉积法[汤慧萍等，一种微孔金属膜的制备方法，中国专利200610137991.3]、抽吸法[徐小平，非对称结构的金属过滤膜及其制备方法，中国专利200810030945.2]，此外还有刷涂法、流延法、浸渍提拉法(Dip-coating)等。

众所周知，膜层的开裂、起皮、空鼓是制膜过程中容易出现的问题，导致在生产过程中产生次品，在使用过程中也易损坏、寿命短、过滤性能差。该问题的源头往往来自于湿粉涂敷阶段，例如涂层与基体材料结合不牢，涂层不均匀导致在烧结过程中产生局部应力，涂层中的金属粉末间隙过大，烧结过程中难以形成烧结颈，在涂层的干燥和脱模过程中形成气泡等。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种新的金属膜滤材制造方法，可有效降低金属膜滤材的次品率，提高膜层强度，延长使用寿命，提高过滤性能。

本方明所采用的技术方案：

1)配制分散液，其中有机分散剂含量为0.4％-10％；加入金属粉末并搅拌均匀，制得涂膜浆料，其中金属粉末含量为5％-25％。

2)对多孔金属基体进行表面处理。

3)将浆料涂敷在多孔金属基体表面，形成均匀的连续涂层，晾干或烘干。

4)在涂层表面喷涂脱模剂，将喷涂后的金属基体封装于弹性胶套中并放入冷等静压设备中压制。

5)除去弹性胶套，将所得坯体进行高温烧结，冷却后即制得金属膜滤材。

所述有机分散剂为聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、甲基纤维素(MC)、聚乙二醇(PEG)、聚山梨酯、柠檬酸铵、聚丙烯酸中的一种或多种。用于配制分散液的溶剂为水、乙醇或异丙醇等。所述金属粉末粒度为0.1-20μm。