一种低热膨胀大直径蜂窝陶瓷载体及其制备方法技术

一种低热膨胀大直径蜂窝陶瓷载体及其制备方法，该低热膨胀大直径蜂窝陶瓷载体外表皮制备原料包含多级配堇青石粉末、硅酸锂溶液、氢氧化钙粉末、有机粘结剂、水，常温干燥后可满足高强度、高耐水的要求。本发明专利技术的蜂窝陶瓷载体的外表皮解决了使用其他粘结剂如硅酸钠、磷酸盐、硅溶胶配制外表皮出现强度低、耐水性差、热膨胀系数高的问题，同时比围边后再焙烧工艺方式成本低以及解决了催化剂涂覆时催化剂渗漏问题。

A low thermal expansion and large diameter honeycomb ceramic carrier and its preparation method

A low thermal expansion of large diameter ceramic honeycomb carrier and its preparation method, the thermal expansion of large diameter ceramic honeycomb carrier in vitro epidermal preparation material contains multi grade cordierite powder, lithium silicate solution, calcium hydroxide powder and organic binder, water, dried at room temperature can meet the requirements of high strength, high water resistance. Ceramic honeycomb carrier of the invention solves the skin such as sodium silicate, phosphate, silica sol prepared outside the epidermis appeared high coefficient of problems of low strength, poor water resistance and thermal expansion of the other side than the binder, then the cost is low and the way of roasting process solves the leakage problem of the catalyst coating catalyst.

【技术实现步骤摘要】
一种低热膨胀大直径蜂窝陶瓷载体及其制备方法
本专利技术属于无机非金属材料领域，具体涉及一种高强度、高耐水、低热膨胀大直径蜂窝陶瓷载体及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着机动车保有量的增加，然而，机动车排放废气中含有的大量微粒逐渐成为目前城市污染的主要来源，严重威胁到人类的生存环境，对其进行及时有效处理成为必要。机动车后处理系统是对排放废气进行处理以满足严格法规的必备后处理系统核心部件。在汽车应用中，堇青石陶瓷蜂窝体制品常被用作废气纯化催化剂载体。由于不可预知的干燥及烧缩，目前不能制造出由原始设备制造商(OEM)和供应链设定的严格尺寸要求的具有大直径的蜂窝陶瓷载体及基材。因此，硬化、固化的陶瓷泥浆已被用来形成堇青石整体的外表皮。将硬化、固化陶瓷泥浆进行混合并涂抹于烧制的，波状的基材外圆侧面上，然后可以将湿的表皮在外部环境下或在升高的温度下通过对流或微波干燥进行干燥，来满足下游产家如催化剂产家、封装产家所需的催化剂涂层、封装及其任何其他所需的下游处理。目前大直径(直径≥190.5mm)蜂窝陶瓷载体的外表皮一般采用一种或两种粉末当基体，采用硅酸钠、硅酸钾、磷酸盐溶液为粘结剂；还有如CN103339088A则采用一种或两种二氧化硅粉末当基体，采用硅溶胶为粘结剂、耐高温纤维为增强剂，依靠电熔二氧化硅本身的低热膨胀降低外表皮的热膨胀，然而该方法存在成本较高、电熔二氧化硅长时间受热转化为高膨胀结晶石英的风险，同时没有考虑到外表皮的耐水性。现有大直径蜂窝陶瓷载体的外表皮制备方法通常存在成本较高、外表皮耐水性差，在催化剂涂覆时，溶液进入外表皮，外表皮容易出现脱落、粉化现象。
技术实现思路
为此，本专利技术的目的之一是提供一种低热膨胀大直径蜂窝陶瓷载体，本专利技术的载体具有高强度、高耐水性能，决了外表皮涂覆催化剂时，强度低、耐水性差、热膨胀系数高的问题。为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种低热膨胀大直径蜂窝陶瓷载体，包括蜂窝体和蜂窝体外周的外表皮，该外表皮的制备原料包含多级配堇青石粉末、硅酸锂溶液、氢氧化钙粉末、有机粘结剂、水。为了解决外表皮涂覆催化剂时，强度低、耐水性差、热膨胀系数高问题，本专利技术采用在外表皮配方中使用硅酸锂溶液和氢氧化钙，硅酸锂具有自干性，且生成不溶于水的干膜，耐干湿交替性极好；而且硅酸锂在催化剂焙烧过程中，形成非常低甚至负膨胀的锂霞石、锂辉石。硅酸锂同时与氢氧化钙反应，生成胶凝物质硅酸钙，反应式见下式(1)所示，这样大直径蜂窝陶瓷载体外表皮表面形成一层防水性薄膜。由于该薄膜不溶解、强度高，因此该薄膜的附着性能及防水效果均优于硅酸钠、硅酸钾、硅溶胶等材料所形成的薄膜。Li2SiO3+Ca(OH)2＝CaSiO3↓+2LiOH(1)作为优选，所述多级配堇青石粉末为80-120目、120-150目、150-180目、180-220目、300目以下的五种级配堇青石粉末。根据最紧密堆积原理，优选地，五种级配堇青石粉末中80-120目所占质量比为16-28％，120-150目所占质量比为10-16％，150-180目所占质量比为6-16％，180-220目所占质量比为3-9％，300目以下所占质量比为41-53％。优选地，五种级配堇青石粉末中80-120目所占质量比为24％，120-150目所占质量比为13％，150-180目所占质量比为10％，180-220目所占质量比为6％，300目以下所占质量比为47％。作为优选，硅酸锂溶液的模数为4.2-6.5，优选为4.2-4.8，进一步优选为4.5。优选地，硅酸锂溶液的加入质量为多级配堇青石粉末与氢氧化钙粉末质量之和的20-50％；优选为30-40％，进一步优选为35％。在一个优选实施方案中，硅酸锂溶液的模数为4.2-4.8，加入量为无机粉体多级配堇青石粉末与氢氧化钙粉末质量之和的30-40％。在另一个优选实施方案中，硅酸锂溶液的模数为4.5，加入量为无机粉体的35％。作为优选，氢氧化钙的平均粒径为20-48μm，优选为30μm。优选地，氢氧化钙的加入质量为多级配堇青石粉末质量的1-4％，优选为2％。在一个优选实施方案中，氢氧化钙的平均粒径为30μm，加入量为多级配堇青石粉末质量的2％。作为优选，有机粘结剂为聚乙烯醇(PVA)、甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素(CMC)中1种或2种以上的组合，优选为甲基纤维素。优选地，有机粘结剂加入质量为无机粉体多级配堇青石粉末与氢氧化钙粉末质量之和的0.5-1.5％，优选为1％。在一个优选实施方案中，有机粘结剂为甲基纤维素，加入量为多级配堇青石粉末与氢氧化钙粉末质量之和的1％。本专利技术中所用水优选为纯净水，所用水的量可为多级配堇青石粉末与氢氧化钙粉末质量之和的20-50％，优选为35％。本专利技术的蜂窝体可使用通常的方法进行制备，如利用外表皮浆料对蜂窝体围边后干燥一段时间后即可得到满足高强度、高耐水的要求的蜂窝陶瓷载体。干燥可为常温干燥，干燥时间可为24小时以上，例如48小时。作为优选，本专利技术所述低热膨胀大直径蜂窝陶瓷载体的制备方法，包括如下步骤：(1)先将五种堇青石粉末干粉混合，然后将其与氢氧化钙粉末、有机粘结剂混合得到混合无机粉料；(2)将硅酸锂溶液和水混合；(3)将步骤(1)所得混合无机粉料加入步骤(2)所得的液体混合液中，高速搅拌；(4)使用步骤(3)所得外表皮在大直径蜂窝陶瓷载体侧面围边，然后干燥得到所述低热膨胀大直径蜂窝陶瓷载体。作为优选，步骤(1)中混合的时间为1-2小时，优选为1.5小时。混合可通过V型混料机进行。作为优选，步骤(2)中混合通过使用液体搅拌机搅拌进行。作为优选，混合的时间为5-10分钟，优选为8分钟。步骤(1)和步骤(2)没有先后顺序，各自配制即可。作为优选，步骤(3)中高速搅拌的转速为1000-1400转/分，优选为1250转/分，搅拌的时间为5-30分钟，优选为20分钟。作为优选，步骤(4)中干燥在常温下进行，干燥的时间为36小时以上，优选为72小时。本专利技术具有如下的优点：(1)配方中使用硅酸锂溶液和氢氧化钙，硅酸锂具有自干性，且生成不溶于水的干膜，耐干湿交替性极好；而且硅酸锂在催化剂焙烧过程中，形成非常低甚至负膨胀的锂霞石、锂辉石，此外，硅酸锂同时与氢氧化钙反应，生成胶凝物质硅酸钙，这样大直径蜂窝陶瓷载体外表皮表面形成一层防水性薄膜，该薄膜不溶解、强度高。(2)本专利技术的蜂窝陶瓷载体的外表皮解决了使用其他粘结剂如硅酸钠、磷酸盐、硅溶胶配制外表皮出现强度低、耐水性差、热膨胀系数高的问题，同时比围边后再焙烧工艺方式成本低以及解决了催化剂涂覆时催化剂渗漏问题。(3)使用生产过程中废的蜂窝陶瓷载体加工成五种级配堇青石粉末，降低了成本，减少固废产生，更加环保。附图说明图1为本专利技术一个实施例的大直径蜂窝陶瓷载体的生产工艺流程图。具体实施方式为便于理解本专利技术，本专利技术列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。图1为本专利技术一个实施例的大直径蜂窝陶瓷载体外表皮生产工艺流程图。实施例1：(1)采用干法混合24％重量的80-120目堇青石粉末，13％重量的120-150目堇青石粉末，10％重量的150-180目堇青石粉末，6％重量的180-220目堇青石粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低热膨胀大直径蜂窝陶瓷载体，包括蜂窝体和蜂窝体外周的外表皮，所述外表皮的制备原料包含多级配堇青石粉末、硅酸锂溶液、氢氧化钙粉末、有机粘结剂、水。

【技术特征摘要】
1.一种低热膨胀大直径蜂窝陶瓷载体，包括蜂窝体和蜂窝体外周的外表皮，所述外表皮的制备原料包含多级配堇青石粉末、硅酸锂溶液、氢氧化钙粉末、有机粘结剂、水。2.根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷载体，其特征在于，所述多级配堇青石粉末为80-120目、120-150目、150-180目、180-220目、300目以下的五种级配堇青石粉末。3.根据权利要求1或2所述的蜂窝陶瓷载体，其特征在于，五种级配堇青石粉末中80-120目所占质量比为16-28％，120-150目所占质量比为10-16％，150-180目所占质量比为6-16％，180-220目所占质量比为3-9％，300目以下所占质量比为41-53％；优选地，五种级配堇青石粉末中80-120目所占质量比为24％，120-150目所占质量比为13％，150-180目所占质量比为10％，180-220目所占质量比为6％，300目以下所占质量比为47％。4.根据权利要求1-3任一项所述的蜂窝陶瓷载体，其特征在于，硅酸锂溶液的模数为4.2-6.5，优选为4.2-4.8，进一步优选为4.5；优选地，硅酸锂溶液的加入质量为多级配堇青石粉末与氢氧化钙粉末质量之和的20-50％；优选为30-40％，进一步优选为35％。5.根据权利要求1-4任一项所述的蜂窝陶瓷载体，其特征在于，氢氧化钙的平均粒径为20-48μm，优选为30μm；优选地，氢氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄妃慧，潘吉庆，刘洪月，刘坤，牛思浔，王勇伟，程国园，王东东，
申请(专利权)人：重庆奥福精细陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50