[发明专利]一种陶瓷膜材料组件

权利要求书

1.一种陶瓷膜材料组件，包括陶瓷膜基体、依次位于陶瓷膜基体表面的中间过渡层、陶瓷膜层，其特征在于，所述陶瓷膜基体的内层为纯碳层，内层的平均孔径为300μm～500μm，外层为C和SiC组成的复合层，外层的平均孔径为10μm～20μm；所述陶瓷膜基体的内层和外层的孔隙贯通；所述中间过渡层为SiC中间过渡层，中间过渡层的平均孔径为100nm～500nm；所述陶瓷膜层为多孔纯SiC层，陶瓷膜层的平均孔径为1nm～2nm;

所述的陶瓷膜材料组件，通过以下方法制备：

(1)制备陶瓷膜基体

(1.1)采用平均孔径为300μm～500μm的泡沫沥青为原料，根据所需形状制备陶瓷膜预基体，浸入处于热处理炉中的熔融Si中，炉内保持惰性气氛，浸入时间为30min～60min；

(1.2)将陶瓷膜预基体从熔融Si中取出，炉内再升温150℃～250℃，保持惰性气氛，保温2h～4h后随炉冷却至室温，得到陶瓷膜基体；

(2)制备中间过渡层

(2.1)将碳化硅粉末、聚碳硅烷、羟甲基纤维素醚和水混合，碳化硅粉末的粒径为1μm～5μm，制得含碳化硅浆料；

(2.2)将步骤(2.1)所得的含碳化硅浆料涂覆于步骤(1.2)所得的陶瓷膜基体表面；

(2.3)将经步骤(2.2)涂覆处理的陶瓷膜基体置于热处理炉中，在惰性气氛下进行烧结，温度为1200℃～1500℃，时间为1h～2h；得到表面有SiC中间过渡层的陶瓷膜基体；

(3)制备陶瓷膜层

(3.1)将步骤(2.3)所得的表面有SiC中间过渡层的陶瓷膜基体置于热处理炉中，在炉内通入惰性气体，将炉内抽真空至800Pa～1000Pa后，将炉内温度升至1000℃～1100℃，持续通入气化的聚碳硅烷，时间为2h～5h，使聚碳硅烷的Si-H键和C-H键断裂，生成裂解产物均匀附着在SiC中间过渡层表面；

(3.2)保持惰性气氛，将炉内温度升至2000℃～2200℃，保温2h～5h，使裂解产物中的Si-O键断裂，生成多孔纯SiC，形成多孔纯SiC层。

2.根据权利要求1所述的陶瓷膜材料组件，其特征在于，步骤(1.1)中，所述陶瓷膜预基体为多通道管、单通道管或平板状。

3.根据权利要求1所述的陶瓷膜材料组件，其特征在于，步骤(1.1)中，将热处理炉以15℃/min～20℃/min的升温速率升至1450℃～1550℃，使晶体硅熔化形成熔融Si。

4.根据权利要求1所述的陶瓷膜材料组件，其特征在于，步骤(2.1)中，所述碳化硅粉末、聚碳硅烷、羟甲基纤维素醚和水的质量比为5∶1～2∶0.1～0.2∶8～10。

5.根据权利要求1所述的陶瓷膜材料组件，其特征在于，步骤(3.1)中，聚碳硅烷的气化温度为150℃～200℃。

6.根据权利要求1所述的陶瓷膜材料组件，其特征在于，步骤(3.1)中，聚碳硅烷的数均分子量为1000～2000。

7.根据权利要求1所述的陶瓷膜材料组件，其特征在于，步骤(1)、(2)和(3)中，惰性气氛为氩气。