一种低温膨胀型衬垫及其制造方法技术

本发明专利技术有关一种低温膨胀型衬垫以及制造该低温膨胀型衬垫的方法。本发明专利技术利用粗直径多晶莫来石纤维混合细直径非晶硅酸铝纤维以一定的比例混合，采用容易热解的有机粘合剂，减少粘合剂用量，使膨胀型衬垫的起始膨胀温降低至300摄氏度以下。本发明专利技术的低温膨胀型衬垫可以更好的应用在工作温度较低的车辆尾气后处理系统上。

Low temperature expansion type gasket and manufacturing method thereof

The present invention relates to a low temperature expansion gasket and a method of manufacturing the low temperature expansion pad. The invention uses large diameter polycrystalline mullite fiber mixed fine diameter amorphous aluminum silicate fiber mixed with a certain proportion of the organic binder to pyrolysis, reduce the dosage of binder, the initial expansion type liner expansion temperature is reduced to 300 degrees celsius. The low temperature expansion gasket of the invention can be better applied to the exhaust gas aftertreatment system of lower operating temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种低温膨胀型衬垫及其制造方法
本专利技术有关一种膨胀型衬垫及其制造方法，尤其涉及一种低温膨胀型衬垫及其制造方法。
技术介绍
中国城市空气污染面临空前的挑战，控制车辆的尾气污染对提高城市空气质量达标率具有重要意义。控制车辆尾气污染物排放的方法可分为两种：一种是控制污染物产生的源头——燃烧过程，目前这种措施已无法满足不断严格的排放标准；另一种是通过加装尾气后处理系统，通过化学反应的方法净化尾气污染物。车辆尾气后处理系统可分为汽油车尾气后处理系统和柴油车尾气后处理系统，无论其处理尾气的反应机理如何，其设计均包括陶瓷载体(在微粒捕集器,DieselParticulateFilter,DPF中为碳化硅滤芯或陶瓷滤芯)、密封衬垫、金属壳体三部分。密封衬垫在其中主要起固定、密封、隔热、降噪的功能。目前，膨胀型衬垫已广泛应用于车辆尾气后处理系统，它属于密封衬垫，一般由硅酸铝纤维、膨胀材料和粘合剂构成。膨胀型衬垫在工况下受热膨胀，进而提供充足的固定力以固定陶瓷载体或滤芯，防止其发生窜动和滑移。膨胀型衬垫中的粘合剂在受热后发生热解，逐步烧失。膨胀型衬垫的膨胀性能由热膨胀性能测试进行表征，起始膨胀温度被定义为衬垫在受热过程中膨胀率开始增加的拐点温度。传统膨胀型衬垫的起始膨胀温度一般约400摄氏度。在某些设计中，由于尾气温度较低、管路过长热损失过大等原因，车辆尾气后处理系统的工况温度相对较低，约300-400摄氏度，低于传统膨胀型衬垫的起始膨胀温度。由于衬垫具有良好的绝热性能，衬垫的大部分(尤其是远离中心陶瓷载体的部分)不能得到充分的热激发而引起膨胀。同时，还应注意到，衬垫中的有机粘合剂也不能得到充分的热解，残留的粘合剂同样限制了衬垫的膨胀。此外，衬垫中的有机粘合剂热解引起的重量损失反而会引起衬垫的收缩。这三者的综合作用，使传统膨胀型衬垫在工况温度较低的车辆尾气后处理系统内不能提供充分的固定力。在车辆运行过程中，得不到充分固定的陶瓷载体、陶瓷滤芯、碳化硅滤芯容易发生滑移、脱出或破损，进而引起车辆尾气后处理系统失效，车辆尾气不能得到充分净化，排放不达标。因此，有必要提出一种新的低温膨胀型衬垫及其制造方法，使得该衬垫低于传统膨胀型衬垫的起始膨胀温度下可以膨胀，同时能够提供充分而不过量的膨胀力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低温膨胀型衬垫及其制造方法。根据本专利技术的一方面，提供一种低温膨胀型衬垫，其包括：粗直径多晶莫来石纤维、细直径非晶硅酸铝纤维、容易热解的有机粘合剂，其中，该粗直径多晶莫来石纤维与该细直径非晶硅酸铝纤维的重量之和占该衬垫总体重量的百分比为30％～95％，该膨胀材料占该衬垫总体重量的比例为2％～60％，该容易热解的有机粘合剂的重量占该衬垫总体重量的百分比为1％～5％。优选的，该粗直径多晶莫来石纤维为平均直径8-10微米的多晶莫来石纤维，该细直径非晶硅酸铝纤维为平均直径2-5微米的非晶硅酸铝纤维。优选的，该粗直径多晶莫来石纤维的重量占该粗直径多晶莫来石纤维与该细直径非晶硅酸铝纤维重量之和的百分比为不超过50％。优选的，该容易热解的有机粘合剂在流速为30mL/分钟的空气中，自20摄氏度起，以10摄氏度/分钟的升温速率被加热时，至350摄氏度时损失至少50％的重量。优选的，该细直径非晶态硅酸铝纤维中渣球含量低至5％以下。本专利技术另一方面提供一种低温膨胀型衬垫的制造方法，其步骤包括步骤一，配浆：将粗直径的多晶莫来石纤维、细直径的非晶硅酸铝纤维、膨胀材料加入水中，施加搅拌，然后添加容易热解的有机粘合剂，配置成浆料。其中，该粗直径莫来石纤维与该细直径硅酸铝纤维的重量之和占该衬垫总体重量的百分比为30％～95％，该膨胀材料的重量占该衬垫总体重量的百分比为2％～60％，该容易热解的有机粘合剂的重量占该衬垫总体重量的百分比为1％～5％。步骤二、成型：将该浆料注入真空成型机或挤压成型机，得到一成型湿胚。步骤三、干燥：对该成型湿胚持续加热干燥，得到干燥后的衬垫半成品。步骤四、整形：将该干燥后的衬垫半成品按照厚度、形状加工制成衬垫成品。优选的，该粗直径多晶莫来石纤维为平均直径8-10微米的多晶莫来石纤维，该细直径非晶硅酸铝纤维为平均直径2-5微米的非晶硅酸铝纤维。优选的，该粗直径多晶莫来石纤维的重量占该粗直径多晶莫来石纤维与该细直径非晶硅酸铝纤维重量之和的百分比为不超过50％。优选的，该容易热解的有机粘合剂在流速为30mL/分钟的空气中，自20摄氏度起，以10摄氏度/分钟的升温速率被加热时，至350摄氏度时损失至少50％的重量。优选的，该细直径非晶态硅酸铝纤维中渣球含量低至5％以下。附图说明通过结合附图对本专利技术的一种实施方式进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中：图1所示为本专利技术低温膨胀型衬垫的制造方法的流程图。图2所示为本专利技术低温膨胀型衬垫的一种实施例与传统膨胀型衬垫的热膨胀性试验结果对比图。图3所示为本专利技术低温膨胀型衬垫的另一种实施例与传统膨胀型衬垫的热膨胀性试验结果对比图。图4所示为本专利技术低温膨胀型衬垫的另一种实施例与传统膨胀型衬垫的热膨胀性试验结果对比图。图5所示为本专利技术低温膨胀型衬垫的另一种实施例与传统膨胀型衬垫的热膨胀性试验结果对比图。图6所示为本专利技术低温膨胀型衬垫的另一种实施例与传统膨胀型衬垫的热膨胀性试验结果对比图。图7所示为图6所示的本专利技术低温膨胀型衬垫的实施例与传统膨胀型衬垫的热态轴向推力试验结果对比图。具体实施方式除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的材料或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的材料或者物件及其等同，并不排除其他材料或者物件。硅酸铝纤维按照内部原子的排列情况可分为晶态硅酸铝纤维和非晶态硅酸铝纤维，可通过X射线衍射光谱进行辨别。晶态硅酸铝纤维内部质点在三维空间呈周期性重复排列，具有长程有序的特点，常见的是晶相为莫来石相的多晶莫来石纤维。非晶态硅酸铝纤维内部质点在三维空间不呈周期性重复排列，具有近程有序、长程无序的特点，又称为玻璃态硅酸铝纤维或无定形硅酸铝纤维。本专利技术所述低温膨胀型衬垫包括粗直径多晶莫来石纤维、细直径非晶硅酸铝纤维、膨胀材料、容易热解的有机粘合剂，特别的，还可以包括无机粘合剂、填料、助剂等。其中，所述粗直径多晶莫来石纤维与所述细直径非晶硅酸铝纤维的重量之和占所述衬垫总体重量的百分比为30％～95％，所述膨胀材料占所述衬垫总体重量的比例为2％～60％，所述容易热解的有机粘合剂的重量占所述衬垫总体重量的百分比为1％～5％。本专利技术中的多晶莫来石纤维是指市售多晶莫来石纤维(SiO2+Al2O3≥96wt.％，Al2O3≥72wt.％)，该多晶莫来石纤维通常采用溶胶凝胶法制备，也可以采用其他方法制备。粗直径的多晶莫来石纤维相对于细直径的非晶硅酸铝纤维有更优良的机械性能，具有更好的回弹性能。本专利技术中的非晶硅酸铝纤维包括市售的高纯非晶态硅酸铝纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温膨胀型衬垫，其包括：粗直径多晶莫来石纤维、细直径非晶硅酸铝纤维、膨胀材料、容易热解的有机粘合剂，其中，所述粗直径多晶莫来石纤维与所述细直径非晶硅酸铝纤维的重量之和占所述衬垫总体重量的百分比为30％～95％，所述膨胀材料占所述衬垫总体重量的比例为2％～60％，所述容易热解的有机粘合剂的重量占所述衬垫总体重量的百分比为1％～5％。

【技术特征摘要】
1.一种低温膨胀型衬垫，其包括：粗直径多晶莫来石纤维、细直径非晶硅酸铝纤维、膨胀材料、容易热解的有机粘合剂，其中，所述粗直径多晶莫来石纤维与所述细直径非晶硅酸铝纤维的重量之和占所述衬垫总体重量的百分比为30％～95％，所述膨胀材料占所述衬垫总体重量的比例为2％～60％，所述容易热解的有机粘合剂的重量占所述衬垫总体重量的百分比为1％～5％。2.如权利要求1所述的低温膨胀型衬垫，其特征在于，所述粗直径多晶莫来石纤维为平均直径8-10微米的多晶莫来石纤维，所述细直径非晶硅酸铝纤维为平均直径2-5微米的非晶硅酸铝纤维。3.如权利要求2所述的低温膨胀型衬垫，其特征在于，所述粗直径多晶莫来石纤维的重量占所述粗直径多晶莫来石纤维与所述细直径非晶硅酸铝纤维重量之和的百分比为不超过50％。4.如权利要求3所述的低温膨胀型衬垫，其特征在于，所述容易热解的有机粘合剂在流速为30mL/分钟的空气中，自20摄氏度起，以10摄氏度/分钟的升温速率被加热时，至350摄氏度时损失至少50％的重量。5.如权利要求1至4任意权利要求所述的低温膨胀型衬垫，其特征在于，所述细直径非晶态硅酸铝纤维中渣球含量低至5％以下。6.一种低温膨胀型衬垫的制造方法，其步骤包括步骤一，配浆：将粗直径的多晶莫来石纤维、细直径的非晶硅酸铝纤维、膨胀材料加入水中，施加搅拌，然后添加容易热解的有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志博，
申请(专利权)人：河南省西峡开元冶金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41