一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术是关于一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体及其制备方法和应用，制备方法包括：原料混合，将主料与辅料混合，得到混合物料，所述的主料包含第一碳化硅粉料和第二碳化硅粉料，所述的第一碳化硅粉料的粒径为50‑65μm，所述的第二碳化硅粉料的粒径为10‑40μm；所述的辅料包含烧结助剂、粘接剂、造孔剂；制备素坯；烧结。制备得到的蜂窝状碳化硅陶瓷载体可用于冶金、环保、化工、能源、生物、食品、医药领域。本发明专利技术通过使用两种不同粒径的碳化硅粉体，增加了泥料物质的含水率，更加有利于泥料物质的挤出，得到了表面光滑的陶瓷载体，并且，制得的陶瓷载体空隙率高、强度大，更加适用于实际应用。

Honeycomb silicon carbide ceramic carrier, preparation method and application thereof

The present invention relates to a silicon carbide ceramic honeycomb carrier and preparation method and application thereof. The preparation method comprises: mixing the raw materials, the main materials and the auxiliary materials are mixed, mixed materials, the main material includes a first silicon carbide powder and second silicon carbide powder, carbon powder first the material particle size of 50 65 m, the second SiC powder particle size of 10 40 m; the auxiliary materials include sintering additives, adhesives, pore forming agent; preparing biscuit; sintering. The prepared honeycomb silicon carbide ceramic carrier can be used in metallurgy, environmental protection, chemical industry, energy, biology, food, medicine and so on. The present invention by the use of two kinds of silicon carbide powders with different particle sizes, increase water mud material rate, more conducive to the mud extrusion material, the ceramic carrier, smooth surface and void, ceramic carrier prepared high rate, high strength, more suitable for practical use.

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种蜂窝状陶瓷，特别是涉及一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体及其制备方法和应用。
技术介绍
蜂窝陶瓷是一种蜂窝状性的工业用陶瓷，其内部是许多贯通的蜂窝状平行通道，由于其具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨等优异性能广泛应用于蓄热体、填料、过滤材料和催化剂载体等领域。蜂窝陶瓷用作催化剂载体时，通常采用浸渍法将贵金属，稀土金属或过渡金属等活性组分直接负载在蜂窝陶瓷载体表面，或在蜂窝陶瓷载体表面先涂覆一层独特的涂层材料再负载活性组分，制备得到具有相应活性的催化剂，主要应用于汽车排气净化、锅炉排烟脱硝(NOx)、工业排气除臭、除去有毒有害气体等。为了使催化剂更好的发挥催化作用，应保证载体表面的活性组分有足够的上载率，因而作为载体的蜂窝陶瓷应具有较大的显气孔率及空隙率，以利于活性组分的负载。此外，为了适应复杂的工况条件，还应具有良好的热稳定性，长的使用寿命，高强度等优点。目前，陶瓷载体多采用堇青石为基体，主要利用堇青石蜂窝陶瓷孔壁薄，热膨胀系数小的特点，但是由于堇青石蜂窝陶瓷烧成范围窄，热导率低，负载的催化剂易脱落而导致催化失效，也限制了其推广应用。碳化硅蜂窝陶瓷由于其高耐磨、高耐腐蚀、高导热系数、热稳定性好等特点，在作为催化剂载体方面具有不可替代的研究价值。理想的蜂窝状陶瓷作为载体应具备如下特点，(1)要有足够的机械强度：载体要有足够的机械强度，以防在车体运动过程中产生的应力或震动等，使得载体受到破坏从而影响其使用性能。(2)足够的耐热冲击性：要求载体在发动机反复启动、熄火的热冲击下不被破坏。因为温度的变化，载体会反复出现膨胀、收缩，从而遭到破坏。而低的热膨胀系数，是产生蜂窝陶瓷载体的理论前提，可以防止载体出现裂纹等。(3)合适的空隙结构或开孔率：载体不应该阻止发动机气体的排放，以免影响发动机的性能，而排气阻力的主要影响因素就是开孔率，开孔率的多少要规定在一定的范围内。(4)具备低的热容量和高的热导率：热容量低可以缩短催化剂到达催化反应温度的时间，高的热导率不但可以提高催化剂的温度速率，还可以使得载体的温度分布较为均匀。(5)较大的比表面积：比表面积的大小，决定了其催化效率，比表面积大，单位时间内催化效率较高，相反，比表面积较低，单位时间内催化的尾气较少，转化率较低。(6)不含有使催化剂中毒的物质：如果含有使催化剂中毒的物质，会导致金属催化剂催化活性降低，使得CO转化率降低。(7)低廉的价格：低廉的价格有利于蜂窝陶瓷的推广和应用，等。现有的蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备过程中，由于碳化硅的吸水性能较小，不利于后续的挤出步骤，使得制得的陶瓷载体表面粗糙，且空隙率低，不利于后续活性组分的负载。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是，提高碳化硅粉体的吸水性能，使得到的泥性物料更容易被挤出，有利于后续的挤出成型过程，使得制得的蜂窝状碳化硅陶瓷载体的表面光滑，并且进一步提高了陶瓷载体的强度，增大了蜂窝状碳化硅陶瓷载体的空隙率，有利于活性组分的负载，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，包括，原料混合：将主料与辅料混合，得到混合物料，所述的主料包含第一碳化硅粉料和第二碳化硅粉料，所述的第一碳化硅粉料的粒径为50-65μm，所述的第二碳化硅粉料的粒径为10-40μm，以质量百分含量计，所述的第一碳化硅粉料占主料的60-90％，所述的第二碳化硅粉料占主料的10-40％；所述的辅料包含烧结助剂、粘接剂、造孔剂，以质量百分含量剂，所述的烧结助剂为主料的1-20％，所述的粘接剂为主料的1-10％，所述的造孔剂为主料的0-10％；制备素坯：将润滑剂与水混合，得到溶液，将所述的溶液与所述的混合物料混炼，得到塑性泥料，所述的塑性泥料经炼泥、抽真空、挤出成型，得到蜂窝状碳化硅素坯；烧结：将得到的素坯经干燥、排胶、烧结，即得到所述的蜂窝状碳化硅陶瓷载体，所述的排胶温度为300-450℃，排胶时间为0.5-2.5h，所述的烧结温度为1000-1300℃，烧结时间为2-6h。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，其中所述的烧结助剂为硅铝基粘土、苏州土、膨润土、高岭土中的一种或两种以上的混合物。优选的，前述的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，其中所述的粘接剂为羟丙基甲基纤维素、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇中的一种或两种以上的混合物。优选的，前述的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，其中所述的造孔剂为活性炭、石墨、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、淀粉中的一种或两种以上的混合物。优选的，前述的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，其中所述的润滑剂为甘油、豆油、桐油、机油中的一种或两种以上的混合物，以质量百分含量计，所述的润滑剂为主料的2-5％，所述的水为主料的15-50％。优选的，前述的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，其中所述的干燥包括阴干和烘干，所述的阴干为将所述的素坯在阴凉条件下放置2-3天，所述的烘干为将阴干后的素坯在50-80℃温度下烘干下4-6h，再升温至100-120℃烘干5-8h。优选的，前述的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，其中所述的干燥包括微波干燥和烘干，所述的微波干燥的频率小于500W，所述的烘干为将微波干燥后的素坯于120-130℃烘干0.5-1h。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施实现。根据本专利技术提出的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体，所述的蜂窝状碳化硅陶瓷载体由上述的制备方法制备而得。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体，其中所述蜂窝状碳化硅陶瓷载体的显气孔率为40-45％；所述的蜂窝状碳化硅陶瓷载体的空隙率为60-70％；所述的蜂窝状碳化硅陶瓷载体的抗压强度轴向≥40Mpa；所述的蜂窝状碳化硅陶瓷载体的抗压强度径向≥11Mpa。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施实现。根据本专利技术提出的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体，所述的蜂窝状碳化硅陶瓷载体用于冶金、环保、化工、能源、生物、食品、医药等领域。借由上述技术方案，本专利技术一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体及其制备方法和应用，至少具有下列优点：1、本专利技术提供了一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，本专利技术提供的制备方法碳化硅粉体的吸水性能好，且更加有利于催化活性组分的负载。本专利技术提供的一种蜂窝状碳化硅陶瓷的制备方法的主料为两种粒径不同的碳化硅粉料，且以大粒径(50-65μm)的碳化硅粉料为主(占主料质量百分含量的60-90％)，适量添加部分小粒径(10-40μm)的碳化硅粉料(占主料质量百分含量的10-40％)，利用两种粉料粒径之间的差异，使得混合后得到的物料中形成多元化通道，加水成泥后，多元化通道能够成功“锁水”，从而增加了碳化硅粉体的吸水性能，也更加有利于后续的挤出过程；同时，锁住的水分，一方面增加了泥性物质的流动性，有利于挤出，另一方面，水在泥性物质中起到“占位”作用，干燥后，得到了大空隙率的蜂窝状碳化硅陶瓷载体，更加有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，其特征在于：包括，原料混合：将主料与辅料混合，得到混合物料，所述的主料包含第一碳化硅粉料和第二碳化硅粉料，所述的第一碳化硅粉料的粒径为50‑65μm，所述的第二碳化硅粉料的粒径为10‑40μm，以质量百分含量计，所述的第一碳化硅粉料占主料的60‑90％，所述的第二碳化硅粉料占主料的10‑40％；所述的辅料包含烧结助剂、粘接剂、造孔剂，以质量百分含量剂，所述的烧结助剂为主料的1‑20％，所述的粘接剂为主料的1‑10％，所述的造孔剂为主料的0‑10％；制备素坯：将润滑剂与水混合，得到溶液，将所述的溶液与所述的混合物料混炼，得到塑性泥料，所述的塑性泥料经炼泥、抽真空、挤出成型，得到蜂窝状碳化硅素坯；烧结：将得到的素坯经干燥、排胶、烧结，即得到所述的蜂窝状碳化硅陶瓷载体，所述的排胶温度为300‑450℃，排胶时间为0.5‑2.5h，所述的烧结温度为1000‑1300℃，烧结时间为2‑6h。

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，其特征在于：包括，原料混合：将主料与辅料混合，得到混合物料，所述的主料包含第一碳化硅粉料和第二碳化硅粉料，所述的第一碳化硅粉料的粒径为50-65μm，所述的第二碳化硅粉料的粒径为10-40μm，以质量百分含量计，所述的第一碳化硅粉料占主料的60-90％，所述的第二碳化硅粉料占主料的10-40％；所述的辅料包含烧结助剂、粘接剂、造孔剂，以质量百分含量剂，所述的烧结助剂为主料的1-20％，所述的粘接剂为主料的1-10％，所述的造孔剂为主料的0-10％；制备素坯：将润滑剂与水混合，得到溶液，将所述的溶液与所述的混合物料混炼，得到塑性泥料，所述的塑性泥料经炼泥、抽真空、挤出成型，得到蜂窝状碳化硅素坯；烧结：将得到的素坯经干燥、排胶、烧结，即得到所述的蜂窝状碳化硅陶瓷载体，所述的排胶温度为300-450℃，排胶时间为0.5-2.5h，所述的烧结温度为1000-1300℃，烧结时间为2-6h。2.根据权利要求1所述的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，其特征在于：所述的烧结助剂为硅铝基粘土、苏州土、膨润土、高岭土中的一种或两种以上的混合物。3.根据权利要求1所述的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，其特征在于：所述的粘接剂为羟丙基甲基纤维素、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇中的一种或两种以上的混合物。4.根据权利要求1所述的一种蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备方法，其特征在于：所述的造孔剂为活性炭、石墨、聚甲基丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴彦霞，梁海龙，赵春林，陈鑫，黄瀚涛，霍艳丽，刘海林，唐婕，胡利明，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11