CN109847468B - 一种二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管 - Google Patents

Abstract

一种碳化硅纤维织物增强陶瓷基复合材料过滤管，其特征在于，包括二维碳化硅纤维布铺层缝合织物，复合界面，陶瓷基体，复合界面层在碳化硅纤维表面与陶瓷基体之间；在厚度方向上，铺层结构从二维斜纹布过渡到二维平纹布，外层为平纹碳化硅纤维布，内部为斜纹碳化硅纤维布，二维布铺层总数15~20层，平纹布层数为1~3层，斜纹布层数为7~14层；复合材料过滤管孔隙率为35~40%，其中碳化硅纤维布铺层缝合织物体积分数为40%~45%。陶瓷基复合材料过滤管管壁厚度为5~10mm。本发明具有的优点：1、碳化硅纤维高强高模，提高复合材料高温抗氧化性能；2、梯度孔隙结构纤维织物提高过滤管透气性；3、内部孔径分布具有可设计性，可取代表面陶瓷过滤膜，提高材料的可靠性。

Description

一种二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管

技术领域

本发明涉及一种陶瓷基复合材料过滤管，特别涉及一种二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管。

背景技术

高温气体的净化除尘是实现高温气体资源合理利用所必不可少的关键技术，同时也是一项先进的环保技术。在高温过滤介质的研制方面，多年来围绕着陶瓷过滤材料抗热震性的改善、金属过滤材料耐高温腐蚀性的提高开展了大量的研究工作，取得了实质性进展，尤其是陶瓷纤维增强复合多孔材料的开发使得陶瓷过滤材料抗热震性的得到显著改善。

纤维增强陶瓷基复合材料一直是国内外材料研究关注的热点。由于其性能与结构上的稳定性，陶瓷基复合材料可望在高温环境下进行循环使用或长时间服役，因此其经济效益和社会效益都相当客观。其中SiC _f /SiC复合材料凭借其高强度、高模量、耐高温、耐冲击、抗氧化、抗蠕变、耐腐蚀等诸多优异性能，在航空航天、国防军工、新能源等领域具有广阔的应用前景，如火箭发动机喷管、涡轮发动机叶片、航天飞行器防热瓦、超高温耐烧蚀端头部件、隐身材料、核聚变堆包层第一壁、IGCC高温烟气过滤管等

申请号为201010297960.0的中国发明专利公开了一种碳化硅高温陶瓷过滤管及其制备方法，碳化硅高温陶瓷过滤管用于高温气体过滤除尘，碳化硅高温陶瓷过滤管长度为1500~3000mm，平均孔径40~120μm，气孔率30~60%，抗压强度50~80MPa，抗热震性 1000℃~20℃冷空气10次不裂，产品尺寸大，密度均匀，强度较高，热稳定性和透气率好。制备方法依次包括配料、成型和烧成，其特征在于成型采用等静压成型，成型压力控制为40~150MPa，烧成温度控制为1250~1450℃，保温时间2~3小时，科学合理、简便易行、能够保证产品性能。

申请号为201410699493.2的中国发明专利公开了一种碳化硅过滤膜层及其低温制备方法，碳化硅过滤膜层的组成为纯质SiC，表面膜层由细颗粒碳化硅堆积结合而成，孔径20nm～20μm，膜层孔隙率在40～50％之间，具有高通孔隙率、低压降、强度高、抗热冲击性能好、使用温度高的特点。采用细碳化硅颗粒、有机硅前驱体、造孔剂添加剂配制膜层浆料，采用喷涂表面制备膜层，经干燥后，烧结得到纯质碳化硅膜层。本发明采用有机硅前驱体裂解生成结合相，烧结温度低，孔隙结构控制容易，所制备膜层即可在氧化气氛下使用，也可以在还原气氛下使用，耐酸、碱腐蚀性能强，可用于煤气化化工及IGCC、PFBC煤气化发电、高温烟气、汽车尾气、水净化等各种高、低流体过滤净化。该专利是采用有机物先驱体浸渍裂解产物作为结合相，结合强度低，在含酸碱流体冲刷下容易脱落。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，旨在提供一种二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管，其特征在于，包括多孔陶瓷基复合材料支撑体与陶瓷过滤膜，从内到外分别为多孔陶瓷基复合材料与陶瓷过滤膜；所述的多孔陶瓷基复合材料支撑体包括二维碳化硅纤维布铺层缝合织物与陶瓷基体，所述的陶瓷基体在碳化硅纤维表面，所述的二维纤维碳化硅纤维布铺层缝合织物包括二维碳化硅纤维布铺层结构与缝合纤维，铺层结构从二维斜纹布过渡到二维平纹布，外层为平纹碳化硅纤维布，内部为斜纹碳化硅纤维布，平纹布层数与斜纹布层数比率为1:5~10，缝合纤维为碳化硅纤维；所述的陶瓷过滤膜孔径5~20μm；所述的过滤管孔隙率为40~45%，其中碳化硅纤维布铺层缝合织物体积分数为40%~45%。

本发明具有的优点：1、碳化硅纤维高强高模，提高复合材料高温抗氧化性能；2、梯度孔隙结构纤维织物提高过滤管透气性；3、内部孔径分布具有可设计性，可取代表面陶瓷过滤膜，提高材料的可靠性。

附图说明

图1为二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管示意图

[10]为二维碳化硅纤维布铺层缝合织物；[20]为陶瓷过滤膜；[30]为二维斜纹布；[40]为二维平纹布；[50]为陶瓷基体；[60]为碳化硅纤维。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例1

一种二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管

参照图1，二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管示意图，其中[10]为二维碳化硅纤维布铺层缝合织物；[20]为陶瓷过滤膜；[30]为二维斜纹布；[40]为二维平纹布；[50]为陶瓷基体；[60]为碳化硅纤维。从内到外分别为多孔陶瓷基复合材料与陶瓷过滤膜，多孔陶瓷基复合材料支撑体包括二维碳化硅纤维布铺层缝合织物与陶瓷基体，陶瓷基体在碳化硅纤维表面，二维纤维碳化硅纤维布铺层缝合织物包括二维碳化硅纤维布铺层结构与缝合纤维，铺层结构从二维斜纹布过渡到二维平纹布，外层为平纹碳化硅纤维布，内部为斜纹碳化硅纤维布，平纹布层数与斜纹布层数比率为1:5，缝合纤维为碳化硅纤维，陶瓷过滤膜孔径10μm；所述的过滤管孔隙率为40%，其中碳化硅纤维布铺层缝合织物体积分数为40%。

该二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管可应用于煤的气化联合循环发电系统中高温尾气净化，可在温度在850℃以上且含有腐蚀性酸碱气体的煤气化高温尾气环境中可靠工作，其过滤效率可保持在99.99%以上，采用压缩空气喷射脉冲系统作为反吹再生方式。

实施例2

一种二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管

参照图1，二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管示意图，，其中[10]为二维碳化硅纤维布铺层缝合织物；[20]为陶瓷过滤膜；[30]为二维斜纹布；[40]为二维平纹布；[50]为陶瓷基体；[60]为碳化硅纤维。从内到外分别为多孔陶瓷基复合材料与陶瓷过滤膜，多孔陶瓷基复合材料支撑体包括二维碳化硅纤维布铺层缝合织物与陶瓷基体，陶瓷基体在碳化硅纤维表面，二维纤维碳化硅纤维布铺层缝合织物包括二维碳化硅纤维布铺层结构与缝合纤维，铺层结构从二维斜纹布过渡到二维平纹布，外层为平纹碳化硅纤维布，内部为斜纹碳化硅纤维布，平纹布层数与斜纹布层数比率为1:5，缝合纤维为碳化硅纤维，陶瓷过滤膜孔径5μm；所述的过滤管孔隙率为45%，其中碳化硅纤维布铺层缝合织物体积分数为45%。

该二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管可应用于煤的气化联合循环发电系统中高温尾气净化，可在温度在850℃以上且含有腐蚀性酸碱气体的煤气化高温尾气环境中可靠工作，其过滤效率可保持在99.99%以上，采用压缩空气喷射脉冲系统作为反吹再生方式。

上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种二维碳化硅纤维布增强陶瓷基复合材料过滤管，其特征在于，包括多孔陶瓷基复合材料支撑体与陶瓷过滤膜，从内到外分别为多孔陶瓷基复合材料与陶瓷过滤膜；所述的多孔陶瓷基复合材料支撑体包括二维碳化硅纤维布铺层缝合织物与陶瓷基体，所述的陶瓷基体在碳化硅纤维表面，所述的二维纤维碳化硅纤维布铺层缝合织物包括二维碳化硅纤维布铺层结构与缝合纤维，铺层结构从二维斜纹布过渡到二维平纹布，外层为平纹碳化硅纤维布，内部为斜纹碳化硅纤维布，平纹布层数与斜纹布层数比率为1:5~10，缝合纤维为碳化硅纤维；所述的陶瓷过滤膜孔径5~20μm；所述的过滤管孔隙率为40~45%，其中碳化硅纤维布铺层缝合织物体积分数为40%~45%。

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