陶瓷纖維過濾材料的特性和種類
陶瓷纖維過濾材料是以耐高溫陶瓷纖維(如硅酸鋁纖維、莫來石纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維等)為主要原料,采用短纖維真空抽濾、連續(xù)纖維編織、纏繞等工藝制成的一類低密度、高孔隙率、耐高溫陶瓷過濾材料。相比于采用顆粒堆積原理制成的傳統(tǒng)陶瓷過濾材料而言,陶瓷纖維過濾材料具有輕質(zhì)、過濾阻力低、熱穩(wěn)定性好、過濾效率高等優(yōu)點(diǎn),在高溫氣體氣體凈化領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景。
陶瓷纖維過濾材料種類較多,性能各異。按照其制備工藝、材料組成和微孔結(jié)構(gòu)來分,主要包括短纖維真空抽濾成型的低密度陶瓷纖維過濾材料、長纖維或連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷纖維復(fù)合過 濾材料以及具有剛性支撐體的陶瓷纖維復(fù)合膜過濾材料等。
短纖維陶瓷過濾材料
主要是以短切陶瓷纖維為原料,采用有機(jī)或無機(jī)結(jié)合劑,纖維經(jīng)分散、漿料制備、真空抽濾成型、干燥、低溫?zé)崽幚砘蚋邷責(zé)Y(jié)而成。在陶瓷纖維過濾材料中,纖維之間通過搭橋連接形成獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)孔隙結(jié)構(gòu),這種架橋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和高孔隙率也就決定了材料機(jī)械強(qiáng)度通常都比較低(1MPa以下),長期使用過程中難免存在粉塵磨蝕問題,因此使用壽命相對較短。
連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷纖維過濾材料
主要是指采用連續(xù)陶瓷纖維編制、化學(xué)氣相浸漬(Chemical Vapor Infiltration,CVI) 工藝或連續(xù)纖維纏繞與短纖維復(fù)合工藝制成的一種具有較高機(jī)械強(qiáng)度的陶瓷纖維過濾材料。其中纖維編織工藝起源于國外20世紀(jì)80年代發(fā)明的一種新技術(shù),主要利用三維編織技術(shù)將連續(xù)纖維或長纖維編制成一種具有孔隙結(jié)構(gòu)高度可控、纖維基體性能損失小、高強(qiáng)度、高抗熱震性的多孔過濾材料。這種纖維多孔材料由于受制于連續(xù)纖維及編制技術(shù)限制,目前并沒有得到較大發(fā)展。另一種制備工藝是連續(xù)纖維纏繞工藝,即通過連續(xù)纖維在纏繞過程中與短纖維漿料充分復(fù)合,或者通過在纏繞坯體上采用表面滲積固相粒子或短纖維制成復(fù)合型纖維過濾材料。相比于抽濾成型的短纖維陶瓷過濾材料,采用纏繞工藝制備的陶瓷纖維過濾材料具有更高機(jī)械強(qiáng)度、更好的斷裂韌性和更長的使用壽命。
陶瓷纖維復(fù)合膜過濾材料
一般是在剛性多孔陶瓷材料載體上,通過表面連續(xù)纖維纏繞、短纖維抽濾或噴涂工藝制成的一種具有纖維過濾層的復(fù)合過濾材料,它通常具有較高的機(jī)械強(qiáng)度,但熱穩(wěn)定性相對較差,同時制作周期長、成本相對較高。