一種大規(guī)格薄壁堇青石蜂窩陶瓷載體泥料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種大規(guī)格薄壁堇青石蜂窩陶瓷載體用泥料，包括無(wú)機(jī)原料，有機(jī)粘結(jié)劑，水以及硅烷偶聯(lián)劑，無(wú)機(jī)原料由片狀滑石，片狀水洗高嶺土，片狀氧化鋁，電熔石英構(gòu)成。使用硅烷偶聯(lián)劑在泥料制備過(guò)程中對(duì)片狀滑石、片狀水洗高嶺土、片狀氧化鋁、電熔石英等與無(wú)機(jī)原料進(jìn)行表面改性，硅烷偶聯(lián)劑在原料表面形成取代基-OSi(CH3)2-，使無(wú)機(jī)材料具有疏水性。以表面改性的無(wú)機(jī)原料制備的大規(guī)格堇青石蜂窩陶瓷載體用泥料，水化膜厚度小、干燥收縮小，可有效降低熱膨脹系數(shù)；泥料較好的流動(dòng)性，使成型壓力低，可有效降低成型設(shè)備和模具的磨損程度，同時(shí)，表面取代基-OSi(CH3)2-，可在載體內(nèi)部形成-O-Si-O-Si-三維網(wǎng)絡(luò)，提高坯體強(qiáng)度，減少燒成開(kāi)裂，可得到較高的燒成合格率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種大規(guī)格薄壁堇青石蜂窩陶瓷載體泥料及其制備方法。
技術(shù)介紹
直徑≥10.5in.的大規(guī)格堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷載體是中大型內(nèi)燃機(jī)氣態(tài)污染排放后處理技術(shù)的催化劑載體，如：柴油機(jī)選擇性催化還原SCR載體、清潔燃料內(nèi)燃機(jī)三效催化轉(zhuǎn)化器TWC載體、氧化催化轉(zhuǎn)化器DOC載體及氨逃逸轉(zhuǎn)化器ASC載體等。國(guó)Ⅴ、Ⅵ排放法規(guī)對(duì)機(jī)動(dòng)車排氣污染物更低的排放限值以及機(jī)動(dòng)車經(jīng)濟(jì)性法規(guī)的快速嚴(yán)格化，要求必須把蜂窩陶瓷載體壁厚降低到5mil以下，以獲得更大的催化劑涂覆表面積及更低的流動(dòng)阻力。蜂窩陶瓷催化劑載體的生產(chǎn)工藝包括：粉體配方及制備、添加劑工藝技術(shù)、泥料混煉工藝、擠出成型設(shè)備及工藝、干燥工藝和燒成工藝等，各工藝環(huán)節(jié)均會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，形成多因素、多水平的正交試驗(yàn)研究過(guò)程。傳統(tǒng)壁厚≥7mil的大規(guī)格蜂窩陶瓷載體制備工藝與高性能薄壁蜂窩陶瓷載體制造工藝差距較大，其中泥料制備是影響蜂窩陶瓷載體成品性能和成型模具使用壽命的基礎(chǔ)工藝環(huán)節(jié)。擠出成型的堇青石蜂窩陶瓷載體制造多采用普通無(wú)機(jī)原料，泥料制備僅考慮原料的化學(xué)成分、粒度、晶體形貌特征，生產(chǎn)壁厚≥7mil的常規(guī)壁厚的大規(guī)格蜂窩陶瓷載體可滿足性能指標(biāo)要求。泥料制備過(guò)程中，無(wú)機(jī)原料的粉碎使原料表面形成大量斷鍵，粉體顆粒易團(tuán)聚，影響粉體制備的均勻性，直接破壞堇青石合成時(shí)的晶型規(guī)則排列，同時(shí)，斷鍵吸附過(guò)多水離子，形成厚度較大的水化膜(見(jiàn)圖一)，不僅使粉料顆粒間的微觀潤(rùn)滑性變差，增大成型工藝擠出機(jī)壓力，降低成型設(shè)備和模具的使用壽命，較高的純凈水加入量，也使干燥收縮率增大，出現(xiàn)網(wǎng)格孔道變形、干燥開(kāi)裂等問(wèn)題。基于此，本專利技術(shù)提出了一種制造高性能大規(guī)格薄壁堇青石蜂窩陶瓷載體的泥料制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)傳統(tǒng)制備工藝生產(chǎn)大規(guī)格薄壁堇青石蜂窩陶瓷載體泥料存在加水量大、干燥困難、干燥收縮大、易干燥開(kāi)裂，及泥料流動(dòng)性差，擠出阻力大，設(shè)備模具容易損壞等問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種大規(guī)格薄壁堇青石蜂窩陶瓷載體用泥料，包括無(wú)機(jī)原料，有機(jī)粘結(jié)劑，水以及硅烷偶聯(lián)劑，無(wú)機(jī)原料由片狀滑石，片狀水洗高嶺土，片狀氧化鋁，電熔石英構(gòu)成。本專利技術(shù)還提供一種大規(guī)格薄壁堇青石蜂窩陶瓷載體用泥料的制備方法包括如下步驟：制備無(wú)機(jī)原料和硅烷偶聯(lián)劑的混合粉末；向混合粉末中加入有機(jī)粘結(jié)劑和水；捏合，煉泥。本專利技術(shù)還提供一種大規(guī)格薄壁堇青石蜂窩陶瓷催化劑載體的制備方法，包括將上述方法制備得到的泥料擠制成生坯，燒制，保溫得到催化劑載體。作為優(yōu)選技術(shù)方案，硅烷偶聯(lián)劑的通式為：Y-R-Si-X3，其中：R選自烷基或芳基；X選自甲氧基、乙氧基或氯原子，Y為有機(jī)反應(yīng)基。進(jìn)一步優(yōu)選，有機(jī)反應(yīng)基選自乙烯基、環(huán)氧基、氨基或巰基等。烷基包括但不限于C1-C5的烷基，例如，甲基，乙基，正丙基，異丙基，正丁基，異丁基等。芳基包括但不限于C1-C18的芳基。作為優(yōu)選技術(shù)方案，有機(jī)助劑包括甲基纖維素、有機(jī)硅聚醚共聚物和豆油。作為優(yōu)選技術(shù)方案，有機(jī)粘結(jié)劑加入量是無(wú)機(jī)原料總重量的2-10％；作為優(yōu)選技術(shù)方案，硅烷偶聯(lián)劑加入量是無(wú)機(jī)原料總重量的0.01-10％；進(jìn)一步優(yōu)選，硅烷偶聯(lián)劑是無(wú)機(jī)原料總重量的0.05-8％；更優(yōu)選，硅烷偶聯(lián)劑占無(wú)機(jī)原料總重量的0.1-1％；作為優(yōu)選技術(shù)方案，泥料的擠制壓力為9-14MPa。本專利技術(shù)的大規(guī)格薄壁堇青石蜂窩陶瓷載體是指直徑≥10.5in，壁厚壁厚<7mil的陶瓷載體。本專利技術(shù)的有益效果為：使用硅烷偶聯(lián)劑在泥料制備過(guò)程中對(duì)片狀滑石、片狀水洗高嶺土、片狀氧化鋁、電熔石英等與無(wú)機(jī)原料進(jìn)行表面改性，硅烷偶聯(lián)劑在原料表面形成取代基-OSi(CH3)2-，使無(wú)機(jī)材料具有疏水性。以表面改性的無(wú)機(jī)原料制備的大規(guī)格堇青石蜂窩陶瓷載體用泥料，水化膜厚度小、干燥收縮小，可有效降低熱膨脹系數(shù)；泥料較好的流動(dòng)性，使成型壓力低，可有效降低成型設(shè)備和模具的磨損程度，同時(shí)，表面取代基-OSi(CH3)2-，可在載體內(nèi)部形成-O-Si-O-Si-三維網(wǎng)絡(luò)，提高坯體強(qiáng)度，減少燒成開(kāi)裂，可得到較高的燒成合格率(95-99％)。附圖說(shuō)明圖1：硅烷偶聯(lián)劑改性無(wú)機(jī)粉體示意圖圖2：實(shí)施例4的堇青石蜂窩陶瓷催化劑載體定向排列微觀圖具體實(shí)施方式實(shí)施例1：(1)無(wú)機(jī)物粉體構(gòu)成：D50＝15μm的片狀滑石40.0％、D50＝6μm的生高嶺土29.8％、D50＝20μm的片狀氧化鋁21.2％、D50＝4.0μm的電熔石英9.0％。無(wú)機(jī)粉體經(jīng)無(wú)重力干混后，添加4％的甲基纖維素、0.5％的機(jī)硅聚醚共聚物、1％的豆油和35％的水，進(jìn)行捏合和真空練泥，成型機(jī)以19.0MPa的壓力把泥料擠制成Φ13×6in.的300孔/in2、壁厚5mil的薄壁蜂窩陶瓷催化劑載體生坯，經(jīng)干燥后測(cè)試，生坯收縮率：3.5％，軸向抗壓強(qiáng)度：0.52MPa，彎筋和粗筋缺陷率：4.5％。(2)經(jīng)1415℃燒制，保溫8小時(shí)，得到堇青石催化劑載體，燒成合格率90.1％。產(chǎn)品性能：熱膨脹系數(shù)1.0×10-6/℃(室溫-800℃)，吸水率33％，軸向抗壓強(qiáng)度16.7MPa，650℃三次熱震測(cè)試無(wú)開(kāi)裂。實(shí)施例2：(1)無(wú)機(jī)物粉體構(gòu)成：D50＝15μm的片狀滑石40.0％、D50＝6μm的生高嶺土29.8％、D50＝20μm的片狀氧化鋁21.2％、D50＝4.0μm的電熔石英9.0％。外加0.2％的KH550硅烷偶聯(lián)劑與粉體同步進(jìn)行無(wú)重力干混，對(duì)粉體改性。(2)添加5％的甲基纖維素、0.5％的機(jī)硅聚醚共聚物、1％的豆油和25％的水，進(jìn)行捏合和真空練泥，成型機(jī)以13.8MPa的壓力把泥料擠制成Φ13×6in.的300孔/in2、壁厚5mil的薄壁蜂窩陶瓷催化劑載體生坯，經(jīng)干燥后測(cè)試，干燥收縮：3.1％，軸向抗壓強(qiáng)度：1.10MPa，彎筋、粗筋缺陷率：3.0％。(3)經(jīng)1415℃燒制，保溫8小時(shí)，得到堇青石催化劑載體，燒成合格率95.5％，產(chǎn)品性能：熱膨脹系數(shù)0.92×10-6/℃(室溫-800℃)，吸水率31.2％，軸向抗壓強(qiáng)度17.5MPa，650℃三次熱震測(cè)試無(wú)開(kāi)裂。實(shí)施例3：(1)無(wú)機(jī)物粉體構(gòu)成：D50＝15μm的片狀滑石40.0％、D50＝6μm的生高嶺土29.8％、D50＝20μm的片狀氧化鋁21.2％、D50＝4.0μm的電熔石英9.0％。外加0.4％的KH550硅烷偶聯(lián)劑與粉體同步進(jìn)行無(wú)重力干混，對(duì)粉體改性。(2)添加5％的甲基纖維素、0.5％的機(jī)硅聚醚共聚物、1％的豆油和25％的水，進(jìn)行捏合和真空練泥，成型機(jī)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種大規(guī)格薄壁堇青石蜂窩陶瓷載體用泥料，其特征在于，所述泥料包括無(wú)機(jī)原料，有機(jī)粘結(jié)劑，水以及硅烷偶聯(lián)劑；所述無(wú)機(jī)原料由片狀滑石，片狀水洗高嶺土，片狀氧化鋁和電熔石英構(gòu)成。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種大規(guī)格薄壁堇青石蜂窩陶瓷載體用泥料，其特征在于，所述泥料包括無(wú)機(jī)原料，有機(jī)粘結(jié)劑，水以及硅烷偶聯(lián)劑；所述無(wú)機(jī)原料由片狀滑石，片狀水洗高嶺土，片狀氧化鋁和電熔石英構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述泥料，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑的通式為：Y-R-Si-X3，其中：R選自烷基或芳基；X選自甲氧基、乙氧基或氯原子，Y為有機(jī)反應(yīng)基。
3.如權(quán)利要求2所述泥料，其特征在于，所述有機(jī)反應(yīng)基選自乙烯基、環(huán)氧基、氨基或巰基。
4.如權(quán)利要求2或3所述泥料，其特征在于，所述有機(jī)助劑包括甲基纖維素、有機(jī)硅聚醚共聚物和豆油。
5.如權(quán)利要求2或3所述泥料，其特征在于，所述有機(jī)粘...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃妃慧，劉洪月，潘吉慶，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：重慶奧福精細(xì)陶瓷有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：重慶;50