CN113842787B - 一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜及其制备方法，涉及陶瓷膜加工技术领域。本发明的超薄陶瓷膜是利用陶瓷粉体、埃洛石纳米管、聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物、表面活性剂以及有机溶剂作为原料制备而成。其中表面活性剂是由泊洛沙姆和Arlacel‑P135构成。本发明通过调整原料体系，使得埃洛石纳米管的加入量提高至10％‑15％，同时降低了固化难度，使得该陶瓷膜能够加工成超薄且硬度高的分离膜材料。

Description

一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷膜加工技术领域，具体涉及一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜及其制备方法。
背景技术
无机陶瓷膜具有机械强度高、耐酸耐碱耐高、耐清洗寿命长等特点，为了提高陶瓷膜的分离效率，往往需要经过多次涂覆-烧结-再涂覆过程，这造成了陶瓷膜的制备周期长、工艺复杂、成本较高等问题，同时使得陶瓷膜的厚度相对较大。
随着膜分离技术的不断发展，超薄分离膜越来越备受青睐。目前陶瓷膜随着厚度降低，其脆性急剧增大，导致超薄陶瓷膜的加工成型难度大。现有的研究发现，在陶瓷粉体中加入纳米填料虽然能够使得陶瓷膜的硬度增强，但是同时也会导致陶瓷膜的孔隙率降低，进而使得该类陶瓷膜的分离性能差，在使用过程中极易发生堵塞现象，降低了陶瓷膜的使用寿命。
埃洛石纳米管(HNTs)是一种天然高岭石水合物，化学分子式为Al2Si2O5(OH)4·nH2O。埃洛石纳米管主要是由空心、亚微米大小的管状结构所组成。因此将埃洛石纳米管作为纳米填料提高陶瓷膜的机械性能同时避免降低陶瓷膜空隙具有较大的应用前景。但是陶瓷粉体中即便加入少量的埃洛石纳米管，也会使得陶瓷浆料粘度骤增，这使得涂覆在玻璃板上的陶瓷液膜在极性溶剂中固化成膜的难度增大，同时埃洛石纳米管的加入量过少，无法显著提高陶瓷膜的硬度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜。本发明通过调整原料体系，使得埃洛石纳米管的加入量提高至10％-15％，同时降低了固化难度，使得该陶瓷膜能够加工成超薄且硬度高的分离膜材料。
本发明所述埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜是由以下质量百分数的原料构成：
陶瓷粉体30％-45％，
埃洛石纳米管10％-15％，
聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物7％-10％，
表面活性剂1％-2％，
其余为有机溶剂，所述表面活性剂是由泊洛沙姆和Arlacel-P135构成。
具体而言，本发明所述陶瓷粉体为氧化铝、高岭土、水滑石、粉煤灰、碳化物、硼化物中的至少一种。
具体而言，本发明所述聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物中聚乙二醇占比为15-20wt％。所述聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物的制备方法可参照本课题组发表的《双亲性聚砜嵌段共聚物的制备及其在分离膜领域的应用》一文。
具体而言，本发明所述表面活性剂中泊洛沙姆和Arlacel-P135的质量比为1-2:1:2。
具体而言，本发明所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的一种。其中有机溶剂优选为N-甲基吡咯烷酮。
具体而言，本发明所述埃洛石纳米管的径向宽度小于100nm，径向比为5-20之间。
本发明还提供了所述埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、配制铸膜液
按比例称取原料，先将埃洛石纳米管和表面活性剂在有机溶剂中溶解分散，然后再加入聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物，充分搅拌溶解再加入陶瓷粉体，混合均匀获得具有流动性的浆状铸膜液；
S2、脱泡
将所述铸膜液先进行超声脱泡处理，然后再进行真空脱泡；
S3、固化
将脱泡处理后的铸膜液倒在洁净玻璃板上刮制成液膜后置于极性溶剂中浸泡处理，以使得玻璃板上的液膜固化并从玻璃板上脱落制成初坯膜，所述极性溶剂为水或乙醇，固化时间为1-5h，固化温度优选为室温；
S4、高温烧结制成陶瓷膜
将所述初坯膜置于烧结炉中经过程序升温烧结制成陶瓷膜；所述程序升温包括三个阶段，具体如下：
第一阶段是从室温升温至150℃，并保温0.5h；
第二阶段是从150℃升温至600℃，并保温2h；
第三阶段是从600℃升温至1250℃，并保温2h。
优选地，本发明步骤S2中超声脱泡时超声功率为150-200w，超声频率为30-50kHz，超声时间为10-50min。
优选地，本发明步骤S2中真空脱泡时真空度为-101.325kPa。
优选地，本发明所述程序升温的速率为3-4℃/min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明所述超薄陶瓷膜厚度为200-250μm，且埃洛石纳米管的加入量高达10％-15％，显著提高了陶瓷膜的硬度(硬度值高达30MPa)，同时陶瓷膜的孔隙率保持在65％-75％，孔隙大小为0.2-0.4μm。
2)本发明在原料体系中加入聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物，使得铸膜液的粘度降低，使得铸膜液的粘度降低，将其在玻璃板上制成超薄的液膜，该液膜能够在极性溶剂中快速固化成膜。
3)本发明的超薄陶瓷膜具有良好的油水选择渗透性能。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的埃洛石纳米管增强超薄陶瓷膜SEM图；
图2为本发明实施例2制备的埃洛石纳米管增强超薄陶瓷膜SEM图；
图3为本发明实施例3制备的埃洛石纳米管增强超薄陶瓷膜SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例所采用的聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物中聚乙二醇占比为18wt％，埃洛石纳米管径向宽度为55nm，径向比为10。其中机械强度的检测方法如下：
通过气体破碎的方法，使用死端膜池测试膜的机械性能，具体操作将经水润湿后的陶瓷膜置于两个环形中空的金属片之间，金属片的内环直径为10mm，两个金属片与陶瓷膜片组装成三明治结构，之后装入膜池、密封膜池。在测试过程中，手动打开氮气瓶，作为进入膜池的气体压力来源，缓慢上调压力，直到膜池上端管路上安装的电子数显压力表显示的压力骤降，并听到膜池内有明显气流声，停止气体压力调节，此时膜片破碎，即为膜片所承受的最大实际破碎压力。
实施例1
一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜的制备方法如下：
S1、配制铸膜液
称取粒径为200nm的氧化铝粉体45wt％，埃洛石纳米管10wt％，聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物8.2wt％，表面活性剂1.5wt％，其余为N-甲基吡咯烷酮。其中表面活性剂是由质量比为1:1的泊洛沙姆和Arlacel-P135构成；
先将埃洛石纳米管和表面活性剂在N-甲基吡咯烷酮中溶解分散，然后再加入聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物，充分搅拌溶解再加入陶瓷粉体，混合均匀获得具有流动性的浆状铸膜液(固含量为55％)；
S2、脱泡
将所述铸膜液先进行超声脱泡处理，其中超声脱泡时超声功率为180w，超声频率为40kHz，超声时间为30min；然后在真空度为-101.325kPa条件下进行真空脱泡，以消除铸膜液中更小的气泡。
S3、固化
将脱泡处理后的铸膜液倒在洁净玻璃板上刮制成厚度为300μm的液膜后置于水中室温浸泡处理，固化4小时以使得玻璃板上的液膜固化并从玻璃板上脱落制成初坯膜；
S4、高温烧结制成陶瓷膜
将所述初坯膜置于烧结炉中经过程序升温烧结制成陶瓷膜；其中程序升温的速率为3-4℃/min，所述程序升温包括三个阶段，具体如下：
第一阶段是从室温升温至150℃，并保温0.5h；
第二阶段是从150℃升温至600℃，并保温2h；
第三阶段是从600℃升温至1250℃，并保温2h。
上述方法得到厚度为147μm的增强陶瓷膜，对该增强陶瓷膜进行检测如下：
平均孔径为0.37μm，机械强度为25.14MPa，孔隙率为71％。
从图1中可以看出，本发明的增强陶瓷膜中埃洛石纳米管(图中呈长条形貌)与陶瓷粉体紧密结合，形成致密层。同时埃洛石纳米管未堵塞陶瓷膜的孔隙，使得陶瓷膜仍具有较高的孔隙率。
实施例2
一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜的制备方法如下：
S1、配制铸膜液
称取粒径为200nm的氧化铝粉体42.5wt％，埃洛石纳米管12.5wt％，聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物8.5wt％，表面活性剂1.5wt％，其余为N-甲基吡咯烷酮。其中表面活性剂是由质量比为1:1的泊洛沙姆和Arlacel-P135构成；
先将埃洛石纳米管和表面活性剂在N-甲基吡咯烷酮中溶解分散，然后再加入聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物，充分搅拌溶解再加入陶瓷粉体，混合均匀获得具有流动性的浆状铸膜液(固含量为55％)；
S2、脱泡
将所述铸膜液先进行超声脱泡处理，其中超声脱泡时超声功率为180w，超声频率为40kHz，超声时间为30min；然后在真空度为-101.325kPa条件下进行真空脱泡，以消除铸膜液中更小的气泡。
S3、固化
将脱泡处理后的铸膜液倒在洁净玻璃板上刮制成厚度为300μm液膜后置于水中室温浸泡处理，固化4小时以使得玻璃板上的液膜固化并从玻璃板上脱落制成初坯膜；
S4、高温烧结制成陶瓷膜
将所述初坯膜置于烧结炉中经过程序升温烧结制成陶瓷膜；其中程序升温的速率为3-4℃/min，所述程序升温包括三个阶段，具体如下：
第一阶段是从室温升温至150℃，并保温0.5h；
第二阶段是从150℃升温至600℃，并保温2h；
第三阶段是从600℃升温至1250℃，并保温2h。
上述方法得到厚度为158μm的增强陶瓷膜，对该增强陶瓷膜进行检测如下：
平均孔径为0.27μm，机械强度为29.08MPa，孔隙率为69％。
实施例3
一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜的制备方法如下：
S1、配制铸膜液
称取陶瓷粉体(粒径为200nm的氧化铝粉体)40wt％，埃洛石纳米管15wt％，聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物10wt％，表面活性剂1.5wt％，其余为N-甲基吡咯烷酮。其中表面活性剂是由质量比为1:1的泊洛沙姆和Arlacel-P135构成；
先将埃洛石纳米管和表面活性剂在N-甲基吡咯烷酮中溶解分散，然后再加入聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物，充分搅拌溶解再加入陶瓷粉体，混合均匀获得具有流动性的浆状铸膜液(固含量为55％)；
S2、脱泡
将所述铸膜液先进行超声脱泡处理，其中超声脱泡时超声功率为180w，超声频率为40kHz，超声时间为30min；然后在真空度为-101.325kPa条件下进行真空脱泡，以消除铸膜液中更小的气泡。
S3、固化
将脱泡处理后的铸膜液倒在洁净玻璃板上刮制成厚度为300μm液膜后置于水中室温浸泡处理，固化4小时以使得玻璃板上的液膜固化并从玻璃板上脱落制成初坯膜；
S4、高温烧结制成陶瓷膜
将所述初坯膜置于烧结炉中经过程序升温烧结制成陶瓷膜；其中程序升温的速率为3-4℃/min，所述程序升温包括三个阶段，具体如下：
第一阶段是从室温升温至150℃，并保温0.5h；
第二阶段是从150℃升温至600℃，并保温2h；
第三阶段是从600℃升温至1250℃，并保温2h。
上述方法得到厚度为155μm的增强陶瓷膜，对该增强陶瓷膜进行检测如下：
平均孔径为0.24μm，机械强度为35.17MPa，孔隙率为75％。
实施例4
一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜的制备方法如下：
S1、配制铸膜液
称取粒径为200nm的氧化铝粉体45wt％，埃洛石纳米管10wt％，聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物8.2wt％，表面活性剂1.0wt％，其余-甲基吡咯烷酮。其中表面活性剂是由质量比为2:1的泊洛沙姆和Arlacel-P135构成；
先将埃洛石纳米管和表面活性剂在N-甲基吡咯烷酮中溶解分散，然后再加入聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物，充分搅拌溶解再加入陶瓷粉体，混合均匀获得具有流动性的浆状铸膜液(固含量为55％)；
S2、脱泡
将所述铸膜液先进行超声脱泡处理，其中超声脱泡时超声功率为180w，超声频率为40kHz，超声时间为30min；然后在真空度为-101.325kPa条件下进行真空脱泡，以消除铸膜液中更小的气泡。
S3、固化
将脱泡处理后的铸膜液倒在洁净玻璃板上刮制成厚度为300μm的液膜后置于水中室温浸泡处理，固化4小时以使得玻璃板上的液膜固化并从玻璃板上脱落制成初坯膜；
S4、高温烧结制成陶瓷膜
将所述初坯膜置于烧结炉中经过程序升温烧结制成陶瓷膜；其中程序升温的速率为3-4℃/min，所述程序升温包括三个阶段，具体如下：
第一阶段是从室温升温至150℃，并保温0.5h；
第二阶段是从150℃升温至600℃，并保温2h；
第三阶段是从600℃升温至1250℃，并保温2h。
上述方法得到厚度为148μm的增强陶瓷膜，对该增强陶瓷膜进行检测如下：
平均孔径为0.40μm，机械强度为26.62MPa，孔隙率为70％。
对比例1
一种埃洛石纳米管增强的陶瓷膜的制备方法如下：
S1、配制铸膜液
称取陶瓷粉体(粒径为200nm的氧化铝粉体)45wt％，埃洛石纳米管10wt％，表面活性剂1.5wt％，其余为N-甲基吡咯烷酮。其中表面活性剂是由质量比为1:1的泊洛沙姆和Arlacel-P135构成；
先将埃洛石纳米管和表面活性剂在N-甲基吡咯烷酮中溶解分散，充分搅拌溶解再加入陶瓷粉体，混合均匀获得具有流动性的浆状铸膜液(固含量为55％)；
S2、脱泡
将所述铸膜液先进行超声脱泡处理，其中超声脱泡时超声功率为180w，超声频率为40kHz，超声时间为30min；然后在真空度为-101.325kPa条件下进行真空脱泡，以消除铸膜液中更小的气泡。
S3、固化
将脱泡处理后的铸膜液倒在洁净玻璃板上刮制成厚度为300μm液膜后置于水中室温浸泡处理，固化4小时后液膜并没有充分固化，需要手动将其从玻璃板上进行剥离，制成初坯膜；
S4、高温烧结制成陶瓷膜
将所述初坯膜置于烧结炉中经过程序升温进行烧结处理；其中程序升温的速率为3-4℃/min，所述程序升温包括三个阶段，具体如下：
第一阶段是从室温升温至150℃，并保温0.5h；
第二阶段是从150℃升温至600℃，并保温2h；
第三阶段是从600℃升温至1250℃，并保温2h。
经高温烧结后得到的陶瓷膜呈破碎状，无法进行强度以及油水分离性能检测。
对比例2
一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜的制备方法如下：
S1、配制铸膜液
称取陶瓷粉体(粒径为200nm的氧化铝粉体)45wt％，埃洛石纳米管10wt％，，聚砜8.2wt％，表面活性剂1.5wt％，其余为N-甲基吡咯烷酮。
先将埃洛石纳米管和表面活性剂在N-甲基吡咯烷酮中溶解分散，然后再加入聚砜充分搅拌溶解再加入陶瓷粉体，混合均匀获得具有流动性的浆状铸膜液；
S2、脱泡
将所述铸膜液先进行超声脱泡处理，其中超声脱泡时超声功率为180w，超声频率为40kHz，超声时间为30min；然后在真空度为-101.325kPa条件下进行真空脱泡，以消除铸膜液中更小的气泡。
S3、固化
将脱泡处理后的铸膜液倒在洁净玻璃板上刮制成液膜后置于水中室温浸泡处理，固化4小时以使得玻璃板上的液膜固化并从玻璃板上脱落制成初坯膜；
S4、高温烧结制成陶瓷膜
将所述初坯膜置于烧结炉中经过程序升温烧结制成陶瓷膜；其中程序升温的速率为3-4℃/min，所述程序升温包括三个阶段，具体如下：
第一阶段是从室温升温至150℃，并保温0.5h；
第二阶段是从150℃升温至600℃，并保温2h；
第三阶段是从600℃升温至1250℃，并保温2h。
上述方法得到厚度为155μm的增强陶瓷膜，经检测，该增强陶瓷膜的机械强度为25MPa。由于埃洛石纳米管出现较大面积的聚集(分散性欠佳)，导致所制备的陶瓷膜孔隙率仅为52％。
对比例3
一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜的制备方法如下：
S1、配制铸膜液
称取陶瓷粉体45wt％，埃洛石纳米管10wt％，聚乙二醇8.2wt％，表面活性剂1.5wt％，其余为N-甲基吡咯烷酮。其中表面活性剂是由质量比为1:1的泊洛沙姆和Arlacel-P135构成；
先将埃洛石纳米管和表面活性剂在N-甲基吡咯烷酮中溶解分散，然后再加入聚乙二醇充分搅拌溶解再加入陶瓷粉体，混合均匀获得具有流动性的浆状铸膜液(固含量为55％)；
S2、脱泡
将所述铸膜液先进行超声脱泡处理，其中超声脱泡时超声功率为180w，超声频率为40kHz，超声时间为30min；然后在真空度为-101.325kPa条件下进行真空脱泡，以消除铸膜液中更小的气泡。
S3、固化
将脱泡处理后的铸膜液倒在洁净玻璃板上刮制成液膜后置于水中室温浸泡处理，固化4小时以使得玻璃板上的液膜固化并从玻璃板上脱落制成初坯膜；
S4、高温烧结制成陶瓷膜
将所述初坯膜置于烧结炉中经过程序升温烧结制成陶瓷膜；其中程序升温的速率为3-4℃/min，所述程序升温包括三个阶段，具体如下：
第一阶段是从室温升温至150℃，并保温0.5h；
第二阶段是从150℃升温至600℃，并保温2h；
第三阶段是从600℃升温至1250℃，并保温2h。
经高温烧结后得到的陶瓷膜呈破碎状，无法进行强度以及油水分离性能检测。
对比例4
一种超薄陶瓷膜的制备方法如下：
S1、配制铸膜液
称取粒径为200nm的氧化铝粉体55wt％，聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物8.2wt％，表面活性剂1.5wt％，其余为N-甲基吡咯烷酮。其中表面活性剂是由质量比为1:1的泊洛沙姆和Arlacel-P135构成；
先将表面活性剂在N-甲基吡咯烷酮中溶解分散，然后再加入聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物，充分搅拌溶解再加入陶瓷粉体，混合均匀获得具有流动性的浆状铸膜液(固含量为55％)；
S2、脱泡
将所述铸膜液先进行超声脱泡处理，其中超声脱泡时超声功率为180w，超声频率为40kHz，超声时间为30min；然后在真空度为-101.325kPa条件下进行真空脱泡，以消除铸膜液中更小的气泡。
S3、固化
将脱泡处理后的铸膜液倒在洁净玻璃板上刮制成厚度为300μm的液膜后置于水中室温浸泡处理，固化4小时以使得玻璃板上的液膜固化并从玻璃板上脱落制成初坯膜；
S4、高温烧结制成陶瓷膜
将所述初坯膜置于烧结炉中经过程序升温烧结制成陶瓷膜；其中程序升温的速率为3-4℃/min，所述程序升温包括三个阶段，具体如下：
第一阶段是从室温升温至150℃，并保温0.5h；
第二阶段是从150℃升温至600℃，并保温2h；
第三阶段是从600℃升温至1250℃，并保温2h。
上述方法得到厚度为152μm的陶瓷膜，对该陶瓷膜进行检测如下：
平均孔径为0.35μm，机械强度为9.25MPa，孔隙率为72％。
该陶瓷膜中未加入埃洛石纳米管，因此该陶瓷膜的强度低，利用该陶瓷膜进行油水分离时极易出现破碎现象，不适用于高速、高压分离。同时该陶瓷膜的使用寿命低。
对比例5
一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜的制备方法如下：
S1、配制铸膜液
称取粒径为200nm的氧化铝粉体45wt％，埃洛石纳米管10wt％，聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物8.2wt％，其余为N-甲基吡咯烷酮。
先将埃洛石纳米管在N-甲基吡咯烷酮中溶解分散，然后再加入聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物，充分搅拌溶解再加入陶瓷粉体，混合均匀获得具有流动性的浆状铸膜液(固含量为55％)；
S2、脱泡
将所述铸膜液先进行超声脱泡处理，其中超声脱泡时超声功率为180w，超声频率为40kHz，超声时间为30min；然后在真空度为-101.325kPa条件下进行真空脱泡，以消除铸膜液中更小的气泡。
S3、固化
将脱泡处理后的铸膜液倒在洁净玻璃板上刮制成厚度为300μm的液膜后置于水中室温浸泡处理，固化4小时以使得玻璃板上的液膜固化并从玻璃板上脱落制成初坯膜；
S4、高温烧结制成陶瓷膜
将所述初坯膜置于烧结炉中经过程序升温烧结制成陶瓷膜；其中程序升温的速率为3-4℃/min，所述程序升温包括三个阶段，具体如下：
第一阶段是从室温升温至150℃，并保温0.5h；
第二阶段是从150℃升温至600℃，并保温2h；
第三阶段是从600℃升温至1250℃，并保温2h。
上述方法得到厚度为155μm的增强陶瓷膜，对该增强陶瓷膜整体上也能达到实施例1陶瓷膜相近的机械强度，埃洛石纳米管在陶瓷膜的分布均匀性差，导致该陶瓷膜不同部位的强度值存在较大差距。并且该陶瓷膜同样存在孔隙率低的问题，经检测，该陶瓷膜的孔隙率仅为55％。
将实施例以及对比例所制备的陶瓷膜对油水乳液进行分离，具体方法如下：
首先配制油水乳液：用烧杯取1000mL的水中并加入0.1g十二烷基磺酸钠(SDS)，接着用移液枪移取1mL真空润滑油注入烧杯中。之后采用高速分散机以20000r/min的转速搅拌油水混合物，时间为30min，使其形成均匀的乳白色水包油乳液；
然后分别利用上述陶瓷膜对油水乳液进行分离，具体操作：在测试之前将烧结后的备用陶瓷膜放入去离子中浸泡10min左右，而后装入竖向错流膜池，实际有效测试膜面积为2.25cm2。分离效果如表1所示(由于对比例1和对比例3所制备的陶瓷膜为破碎膜，因此无法进行油水分离试验)。
表1
Figure BDA0003287006230000111
Figure BDA0003287006230000121
从表1中可见，本发明实施例1-4所制备的增强陶瓷膜具有未增强的陶瓷膜相近的分离效率，并且部分膜片的分离性能略有提高。同时本发明的增强陶瓷膜显著提高了使用寿命，可以重复循环使用，而对比例4(未增强陶瓷膜)仅能使用1-2次，极易出现破碎现象。
需要说明的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例，显然本发明不仅仅限于以上实施例，还可以有其他变形。本领域的技术人员从本发明公开内容直接导出或间接引申的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜，其特征在于，由以下质量百分数的原料构成：
陶瓷粉体30％-45％，
埃洛石纳米管10％-15％，
聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物7％-10％，
表面活性剂1％-2％，
其余为有机溶剂，所述表面活性剂是由泊洛沙姆和Arlacel-P135构成；
所述埃洛石纳米管的径向宽度小于100nm，径向比为5-20之间。
2.根据权利要求1所述的埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜，其特征在于，所述陶瓷粉体为氧化铝、高岭土、水滑石、粉煤灰、碳化物、硼化物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜，其特征在于，所述聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物中聚乙二醇占比为15-20wt％。
4.根据权利要求1所述的埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜，其特征在于，所述表面活性剂中泊洛沙姆和Arlacel-P135的质量比为1-2:1。
5.根据权利要求1所述的埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜，其特征在于，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的一种。
6.根据权利要求1-5任意一项所述埃洛石纳米管增强的超薄陶瓷膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配制铸膜液
按比例称取原料，先将埃洛石纳米管和表面活性剂在有机溶剂中溶解分散，然后再加入聚砜–聚乙二醇嵌段共聚物，充分搅拌溶解再加入陶瓷粉体，混合均匀获得具有流动性的浆状铸膜液；
S2、脱泡
将所述铸膜液先进行超声脱泡处理，然后再进行真空脱泡；
S3、固化
将脱泡处理后的铸膜液倒在洁净玻璃板上刮制成液膜后置于极性溶剂中浸泡处理，以使得玻璃板上的液膜固化并从玻璃板上脱落制成初坯膜，所述极性溶剂为水或乙醇；
S4、高温烧结制成陶瓷膜
将所述初坯膜置于烧结炉中经过程序升温烧结制成陶瓷膜；所述程序升温包括三个阶段，具体如下：
第一阶段是从室温升温至150℃，并保温0.5h；
第二阶段是从150℃升温至600℃，并保温2h；
第三阶段是从600℃升温至1250℃，并保温2h。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中超声脱泡时超声功率为150-200w，超声频率为30-50kHz，超声时间为10-50min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中真空脱泡时真空度为-101.325kPa。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述程序升温的速率为3-4℃/min。
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