多孔Al2O3陶瓷膜制备及性能研究

摘要

本文以核工业含放射性颗粒的废液过滤为背景，以Al2O3陶瓷为基体，聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂，邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为增塑剂，乙醇为溶剂，勃姆石、炭粉、PL-3为成孔剂，采用流延工艺制备多孔Al2O3陶瓷流延膜生坯，经低温排胶，高温烧结，得到多孔Al2O3陶瓷膜。研究了增塑剂用量对流延浆料粘度、流变特性的影响，复合粉体添量对流延膜密度、断裂伸长率和均匀性的影响，分析了成孔剂对Al2O3多孔陶瓷膜孔隙率、孔径分布等性能的影响，利用扫描电镜对Al2O3多孔陶瓷膜的微观形貌进行表征和分析。
　　研究结果表明：采用流延工艺，在m(PVB):m(DBP):m(复合粉体):m(乙醇)=1:0.8:7:7.3时，流延浆料和 Al2O3多孔陶瓷流延膜的性能最佳。浆料的粘度为9220mPa·s，制备出的流延膜的密度为2.27g/cm3，厚度为0.254mm，开气孔率为13.91％，断裂伸长率为45.77%。随着成孔剂的加入，浆料粘度上升，流延膜密度和断裂伸长率均下降，厚度上升。
　　通过热失重分析和实验研究，确定了Al2O3陶瓷流延膜排胶工艺和烧结工艺。在1500℃为烧结温度，烧结时间为120min，制备的Al2O3陶瓷膜性能最佳。对成孔剂的研究发现，成孔剂勃姆石、炭粉、PL-3的种类不同，陶瓷膜所形成的孔结构不同，成孔剂的添量对孔隙率和孔径有重要影响，在Al2O3陶瓷流延浆料中添加5wt%至20wt%不同的成孔剂， PL-3为成孔剂制备得到的多孔Al2O3陶瓷膜的性能最佳，成孔剂添量为5wt%时，孔隙率为31.06%，孔径为0.69μm；成孔剂添量为20wt%时，孔隙率为51.52%，孔径为1.11μm。
　　通过系统的试验和优化确定多孔 Al2O3陶瓷膜的最佳组成和工艺为：m(PVB):m(DBP):m(复合粉体):m(乙醇)=1:0.8:6.3:7.3配制流延浆料，以 PL-3为成孔剂，添加量为15wt%，烧结温度为1500℃，烧结时间为120min。制备的多孔Al2O3陶瓷膜孔结构为圆形，孔径为0.99μm，孔隙率为44.85%。

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第一章 绪论

1.1 研究的目的与意义

1.2 多孔陶瓷膜概述

1.3 多孔陶瓷膜的国内外研究现状

1.4 多孔陶瓷成型工艺

1.5 多孔陶瓷的成孔技术

1.6 多孔陶瓷膜的过滤机理

1.7 本课题的研究内容

第二章 实验方法

2.1多孔Al2O3陶瓷膜制备设计

2.2多孔陶瓷流延膜制备工艺

2.3多孔Al2O3陶瓷的烧结

2.4性能测试方法

2.5 本章小结

第三章 Al2O3流延膜制备及低温烧结工艺研究

3.1 低温烧结Al2O3陶瓷组成设计

3.2 低温烧结Al2O3陶瓷流延浆料制备

3.3 低温烧结Al2O3陶瓷流延膜制备

3.4 Al2O3陶瓷流延膜低温烧结工艺研究

3.5 本章小结

第四章 多孔Al2O3陶瓷膜制备及性能研究

4.1 多孔Al2O3陶瓷流延膜制备

4.2 多孔Al2O3陶瓷流延膜烧结

4.3 成孔剂对多孔Al2O3陶瓷膜孔径的影响

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢