１ 前言

　　現(xiàn)代生產(chǎn)提出的新課題可以在采用新工藝、新材料和新能源的基礎(chǔ)上得到解決。

在一些化學(xué)工藝中，膜料工藝占有特殊的位置。

　　在膜分離工藝中獲得廣泛應(yīng)用的聚合物膜料不總是具備需用的性能，如許多工

藝需要的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以及更新性等。因此，近年來(lái)各發(fā)達(dá)國(guó)家都在積

較開(kāi)發(fā)新型無(wú)機(jī)材料膜料，這類膜料擁有一系列優(yōu)越性：抗蝕和抗磨性、機(jī)械強(qiáng)度、

耐細(xì)菌作用性、熱穩(wěn)定性、在寬ＰＨ值范圍的使用性、利用蒸汽和化學(xué)試劑的更新

性、在熱作用下的較高使用壽命等。

　　研制無(wú)機(jī)膜料的一個(gè)可行方向，就是采用無(wú)堿微晶玻璃。關(guān)于構(gòu)成微晶玻璃和

玻璃結(jié)晶材料基多孔結(jié)構(gòu)的報(bào)道甚少。但是，采用簡(jiǎn)單工藝和較低的燒結(jié)溫度是可

以制取硬性膜料的，這已引起了人們的關(guān)注，不過(guò)初始玻璃和微晶玻璃的較高物理

機(jī)械指標(biāo)，應(yīng)能保障膜料的優(yōu)良機(jī)械性能、熱性能、化學(xué)性能等。

２ 膜料的生產(chǎn)工藝

　　采用ＳｉＯ２－ＴｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＯ－ＢａＯ－Ｂ２Ｏ３系不同粒

度組成微晶玻璃粉體構(gòu)成各種孔隙結(jié)構(gòu)。該系微晶玻璃的主要結(jié)晶相是鋇長(zhǎng)石、鈣

長(zhǎng)石和金紅石。其粒度組成共有如下三種：５０μｍ以下（粒度Ⅰ）、５０～６３

μｍ（粒度Ⅱ）和６３～８０μｍ（粒度Ⅲ）。

　　制取玻璃結(jié)晶材料基硬性孔隙結(jié)構(gòu)的工藝過(guò)程如下：在１４８０～１５００℃

熔制初始微晶玻璃，并在較高溫度保溫１ｈ；在７５０℃使玻璃微晶化１ｈ，在１０６０℃

微晶化１ｈ；研磨微晶玻璃；按不同粒度對(duì)粉體分級(jí)；在陶瓷模內(nèi)燒結(jié)。

　　這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是：不必使用某種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系或無(wú)機(jī)粘合劑，因?yàn)閿?shù)量占３０％～

４０％的微晶玻璃的殘余玻璃相就是孔隙結(jié)構(gòu)中的粘合成分。

　　微晶化和形成結(jié)晶相（鈣長(zhǎng)石、β—鋇長(zhǎng)石和金紅石）后，在殘余玻璃的組成中

補(bǔ)充入了ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３，從而改善了它的性能，其中包括化學(xué)性能和熱性能，

并對(duì)較終材料的性能產(chǎn)生了積較的作用。

３ 研究與討論

　　為了選擇較佳燒結(jié)溫度時(shí)間參數(shù)，研究了收縮率、抗彎和抗壓強(qiáng)度與燒結(jié)溫度的關(guān)系。

　　收縮率對(duì)硬性膜料生產(chǎn)工藝及其機(jī)械性能影響非常大。當(dāng)收縮率為６％～７％時(shí)，形

成了較優(yōu)異孔隙結(jié)構(gòu)。這是選擇燒結(jié)制度的一個(gè)重要指標(biāo)。經(jīng)試驗(yàn)確定，當(dāng)收縮率為１０％

左右時(shí)，膜料結(jié)構(gòu)基本無(wú)孔隙，或孔隙較少。

　　在構(gòu)成硬性膜料時(shí)，燒結(jié)過(guò)程制約于許多因素，即總有效接觸表面能、接觸表面的

相互定向、殘余玻璃相的擴(kuò)散和粘度系數(shù)、剪應(yīng)力、蒸汽壓力和蒸發(fā)速度、原子鍵力的

性質(zhì)、表面活性。

　　由粒度Ⅰ制得膜料的抗彎和抗壓強(qiáng)度隨燒結(jié)溫度的提高而急劇增長(zhǎng)，當(dāng)熱處理溫度

為１０３０℃時(shí)，達(dá)到了較高值。在提高燒結(jié)溫度時(shí)，粒度Ⅱ和粒度Ⅲ膜料的強(qiáng)度變化

帶有相同的特點(diǎn)。對(duì)提高度度起主要作用的是玻璃相和微晶玻璃粉體粘合顆粒。而玻璃

相的熔融及其粘度的降低，又取決于燒結(jié)和保溫溫度。但是，起決定性因素的不是保溫

時(shí)間，而是保溫溫度。

　　試驗(yàn)表明，在溫度超過(guò)１０３０℃的條件下，粒度Ｉ膜料的孔隙率顯著降低，１０４０℃

時(shí)幾乎達(dá)到零。粒度Ⅱ和粒度Ⅲ膜料的孔隙率在１１７０～１１８０℃下出現(xiàn)此情況。

　　三種粒度組成膜料具有以下尺寸孔隙：粒度Ⅰ膜料為６～１０μｍ；粒度Ⅱ膜料為

２０～３０μｍ；粒度Ⅲ膜料為５０～６０μｍ。孔隙內(nèi)表面覆蓋有薄薄的一層玻璃，

從而可減輕液體和氣體的滲透、滲流過(guò)程。

４ 膜料的使用性能

　　采用微晶玻璃粉體燒結(jié)法生產(chǎn)的膜料具有如下性能：平均滲透系數(shù)為６．０４５×

１０－１３ｍ２；平均孔隙率為３７％～３９％；孔隙直徑為６．９μｍ（平均）和

１０．０７５μｍ（非常大）。用這種膜料產(chǎn)品作炭黑收集過(guò)濾器使用，比現(xiàn)行類似過(guò)濾

器（凈化效率為７０％）顯示出了更高的凈化效率（９８％）

　　使用這種膜料清除水中的微生物，前景廣闊。在０．０６ＭＰａ的真空下，使污水

通過(guò)膜料。凈化后水的微生物總數(shù)為３～５個(gè)微生物菌落（每毫升水），初始值是１２０

個(gè)菌落，即使用這種膜料的凈化率為９５％～９７．５％。同時(shí)，既可以清除０．５～

３μｍ的微小細(xì)菌，也可以清除１５～１００μｍ的巨大細(xì)菌。

５ 結(jié)語(yǔ)

　　玻璃結(jié)晶材料膜具有多功能性，可用于醫(yī)學(xué)、制藥、食品、化學(xué)等工業(yè)部門。另外，

這種膜料還具有經(jīng)３００～４００℃熱處理就能輕易更新的優(yōu)勢(shì)。