多孔薄膜坯体及其制备方法以及多孔薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了多孔薄膜坯体及其制备方法以及多孔薄膜的制备方法。该多孔薄膜坯体包括支撑体和涂层，所述涂层位于所述支撑体的一侧外表面，所述支撑体的孔隙内填充有在多孔薄膜坯体烧结过程中相对于所述支撑体和涂层呈惰性的惰性物质。该多孔薄膜坯体的制备方法包括以下步骤：1)配制惰性物质浆液，所述惰性物质在多孔薄膜坯体烧结过程中相对于所述支撑体和涂层呈惰性；配制涂层浆液，所述涂层浆液中含有生成过滤层的原料粉；2)在所述支撑体的孔隙中填充所述惰性物质浆液；3)干燥得到填充有所述惰性物质的支撑体，即多孔薄膜坯体前驱体；4)在填充有所述惰性物质的支撑体的一侧涂覆所述涂层浆液，干燥即得所述多孔薄膜坯体。

Porous film body and preparation method thereof and preparation method of porous film

The invention discloses a porous film body and a preparation method thereof and a preparation method of the porous film. The porous thin film body consists of a support and a coating, which is located on one side of the support body, and the pores in the support are filled with inert inert material that is inert to the support body and coating during the sintering of porous thin film body. The preparation method of the porous thin film body comprises the following steps: 1) preparation of an inert substance slurry, which is inert to the supporting body and coating during the sintering process of the porous thin film body; preparation of the coating slurry, the coating slurry containing raw material for the formation of a filter layer, and 2) filling the pores of the support. To fill the inert material slurry; 3) the support body filled with the inert material, that is, the porous film body precursor, and 4) is coated with the coated slurry on one side of the support body filled with the inert material, and the porous thin film body is obtained by drying.

【技术实现步骤摘要】
多孔薄膜坯体及其制备方法以及多孔薄膜的制备方法
本专利技术涉及过滤材料
，具体而言，涉及多孔薄膜坯体及其制备方法以及多孔薄膜的制备方法。
技术介绍
非对称型金属多孔材料是近年来发展的一类新型过滤材料，由于孔径在材料厚度方向上呈梯度变化，在保住了较高的通量情况下显著提高了过滤精度，克服了传统金属多孔材料高流阻和低精度的问题，并且在相同的过滤精度下，非对称型金属多孔材料的分离效率是常规多孔材料分离效率的5-10倍，使得非对称型金属多孔材料展现出广阔的市场前景。申请人提交了公布号为CN104959611A等多项申请，公开了一种以304不锈钢筛网或Cu网等为支撑体，通过涂覆浆液、干燥、烧结等工艺来制备多孔薄膜(即金属多孔材料)的方法。而在CN104959611A等多项申请中，由于通常采用机械喷涂和浸渍的方式在支撑体表面涂覆浆液，因支撑体未进行预处理，喷涂过程中部分过滤层材料进入支撑体的孔隙中。此工艺缺点有：一是过滤层材料进入支撑体的孔隙中造成过滤时过滤层厚度增加，气通量偏小；二是过滤层材料进入支撑体的孔隙中造成过滤层塌陷，过滤层不均匀，PM2.5过滤效率较低。近年来，国内外先后开发了多种梯度金属多孔材料的制备方法，如离心沉积技术、湿法喷涂技术、流延技术、梯度复合技术等，但目前可工业化规模生产制备的只有湿法喷涂技术和离心沉积技术。但这两种技术仍难以完全避免过滤层材料进入支撑体的孔隙，因此仍具有上述的缺点。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供多孔薄膜的坯体及其制备方法、多孔薄膜前驱体以及多孔薄膜的制备方法，以解决现有技术中非对称型多孔薄膜的支撑体中含有过滤层材料的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种多孔薄膜坯体。该多孔薄膜坯体包括支撑体和涂层，所述涂层经烧结转化为过滤层，所述涂层位于所述支撑体的一侧外表面，所述支撑体的孔隙内填充有在多孔薄膜坯体烧结过程中相对于所述支撑体和涂层呈惰性的惰性物质。该多孔薄膜坯体烧结后即得多孔薄膜前驱体，去除多孔薄膜前驱体支撑体空隙中的惰性物质即得到多孔薄膜。可见，由于支撑体的孔隙被所述惰性物质占据，因此涂层材料不会进入支撑体的孔隙，因此所得多孔薄膜具有完美的非对称结构，其气通量和过滤效率显著提升。其次，由于惰性物质在整个烧结过程中不与支撑体和涂层发生反应，因此不会破坏多孔薄膜的组成的孔结构。同时，由于惰性物质的稳定性，使得惰性物质可以多次重复使用，非常绿色环保。进一步地，所述惰性物质包括陶瓷材料和粘接剂。由此，通过控制陶瓷材料与粘接剂的比例，有助于使惰性物质充分填充支撑体的孔隙并且防止惰性物质掉落，此外，陶瓷材料的热稳定好，能够在整个烧结过程中始终维持初始形态。进一步地，所述陶瓷材料为Al2O3、MgO、BN中的任意几种；所述粘接剂为PE、PVB、PVA、PVC、PA、PMA、聚乙烯醇、聚乙二醇、石蜡中的任意几种。由此，惰性物质易获取。进一步地，所述陶瓷材料的粒度为3-5μm。小粒度的陶瓷材料的成本较高且难以获取，而大粒度的陶瓷材料容易产生大量的堆积孔隙，涂层材料可能进入这些堆积孔隙，不仅可能对多孔薄膜的性能产生不利影响，而且造成涂层材料浪费。因此，当所述陶瓷材料的粒度为3-5μm时，支撑体的孔隙可以被完美填充且成本低。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种多孔薄膜前驱体。该多孔薄膜前驱体包括支撑体和过滤层，所述多孔薄膜前驱体由上述多孔薄膜坯体烧结而成，所述涂层经烧结转化为所述过滤层，所述过滤层位于所述支撑体的一侧外表面，所述支撑体的孔隙内填充有所述惰性物质。去除多孔薄膜前驱体支撑体空隙中的惰性物质即得到多孔薄膜。可见，由于支撑体的孔隙被所述惰性物质占据，因此涂层材料不会进入支撑体的孔隙，因此所得多孔薄膜具有完美的非对称结构，其气通量和过滤效率显著提升。同时，由于陶瓷材料的稳定性，使得惰性物质可以多次重复使用，非常绿色环保。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了多孔薄膜坯体的制备方法，所述多孔薄膜坯体包括支撑体和涂层，所述涂层经烧结转化为过滤层，制备方法包括以下步骤：1)配制惰性物质浆液，所述惰性物质在多孔薄膜坯体烧结过程中相对于所述支撑体和涂层呈惰性；配制涂层浆液，所述涂层浆液中含有生成所述过滤层的原料粉；2)在所述支撑体的孔隙中填充所述惰性物质浆液；3)干燥得到孔隙中填充有所述惰性物质的支撑体，即多孔薄膜坯体前驱体；4)在填充有所述惰性物质的支撑体的一侧涂覆所述涂层浆液，干燥即得所述多孔薄膜坯体。通过将惰性物质配制成惰性物质浆液的方式，有利于在支撑体的空隙中充分填满惰性物质。可见，该多孔薄膜坯体的制备方法的工艺简单，可以工业化规模生产制备。进一步地，所述步骤2)具体为在所述支撑体的一侧喷涂所述惰性物质浆液；所述步骤3)具体为在喷涂所述惰性物质浆液的支撑体的另一侧涂覆所述涂层浆液。通过使惰性物质浆液的喷涂和涂层浆液的涂覆分别在支撑体的两侧进行，可以避免支撑体外表面粘附的惰性物质影响涂层浆液与支撑体的接触。更进一步地，可以在涂覆涂层浆液之前，对支撑体的表面进行刷洗，以去除粘附在支撑体外表面的惰性物质，从而提升涂层与支撑体的接触面积，提升结合力。进一步地，还包括在涂覆所述涂层浆液之前对所述多孔薄膜坯体前驱体进行轧制。首先，通过轧制，可以将惰性物质挤入未被惰性物质填充的支撑体孔隙，从而是支撑体的孔隙被充分填充。其次，通过轧制，不仅可以减小支撑体的孔径，提升最终多孔薄膜的过滤精度，而且可以提升支撑体孔隙内惰性物质的堆积密度，防止涂层材料进入惰性物质的堆积孔隙。其次，由于支撑体的孔径显著减小，因此可以显著减少惰性物质的使用量，节约后续去除陶瓷材料的时间。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了多孔薄膜的制备方法，所述多孔薄膜包括支撑体和过滤层，制备方法包括以下步骤：1)采用上述多孔薄膜坯体的制备方法来制备多孔薄膜坯体；2)将所述多孔薄膜坯体进行烧结，使所述涂层转化为所述过滤层，即得到多孔薄膜前驱体；3)去除所述多孔薄膜前驱体的支撑体孔隙中的惰性物质，即得到所述多孔薄膜。通过将惰性物质配制成惰性物质浆液的方式，有利于在支撑体的空隙中充分填满惰性物质。烧结完成后，去除支撑体孔隙中的惰性物质，即得到所述多孔薄膜。可见，该多孔薄膜坯体的制备方法的工艺简单，可以工业化规模生产制备。进一步地，所述步骤3)具体为对所述多孔薄膜前驱体进行超声处理。由此，操作简单且可以有效去除支撑体孔隙中的惰性物质。由于过滤层仅仅与支撑体的外表面接触，因此为了提升过滤层与支撑体的结合力，优选使所述过滤层与支撑体之间通过化学键结合，即使涂层中的原料粉和支撑体在烧结过程中发生冶金结合。所得的过滤层优选由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为支撑体相的金属多孔材料所构成，这样的多孔薄膜具有优异的耐腐蚀和耐高温性能，并且在超声处理过程中，不会发生掉粉现象。可见，由于支撑体的孔隙被所述惰性物质占据，因此涂层不会进入支撑体的孔隙，因此所得多孔薄膜具有完美的非对称结构，其气通量和过滤效率显著提升。其次，由于惰性物质在整个烧结过程中不与支撑体和涂层发生反应，因此不会破坏多孔薄膜的组成的孔结构。同时，由于惰性物质的稳定性，使得惰性物质可以多次重复使用，非常绿色本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多孔薄膜坯体，包括支撑体(1)和涂层(3)，所述涂层(3)经烧结转化为过滤层(4)，其特征在于：所述涂层(3)位于所述支撑体(1)的一侧外表面，所述支撑体(1)的孔隙内填充有在多孔薄膜坯体烧结过程中相对于所述支撑体(1)和涂层(3)呈惰性的惰性物质(2)。

【技术特征摘要】
1.多孔薄膜坯体，包括支撑体(1)和涂层(3)，所述涂层(3)经烧结转化为过滤层(4)，其特征在于：所述涂层(3)位于所述支撑体(1)的一侧外表面，所述支撑体(1)的孔隙内填充有在多孔薄膜坯体烧结过程中相对于所述支撑体(1)和涂层(3)呈惰性的惰性物质(2)。2.如权利要求1所述的多孔薄膜坯体，其特征在于：所述惰性物质(2)包括陶瓷材料(21)和粘接剂。3.如权利要求2所述的多孔薄膜坯体，其特征在于：所述陶瓷材料(21)为Al2O3、MgO、BN中的任意几种；所述粘接剂为PE、PVB、PVA、PVC、PA、PMA、聚乙烯醇、聚乙二醇、石蜡中的任意几种。4.如权利要求2所述的多孔薄膜坯体，其特征在于：所述陶瓷材料(21)的粒度为3-5μm。5.多孔薄膜前驱体，包括支撑体(1)和过滤层(4)，其特征在于：所述多孔薄膜前驱体由权利要求1-4之一所述的多孔薄膜坯体烧结而成，所述涂层(3)经烧结转化为所述过滤层(4)，所述过滤层(4)位于所述支撑体(1)的一侧外表面，所述支撑体(1)的孔隙内填充有所述惰性物质(2)。6.多孔薄膜坯体的制备方法，所述多孔薄膜坯体包括支撑体(1)和涂层(3)，所述涂层(3)经烧结转化为过滤层(4)，制备方法包括以下步骤：1)配制惰性物质浆液，所述惰性物质(2)在多孔薄膜坯体烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：高麟，汪涛，张伟，
申请(专利权)人：成都易态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51