一种蜂窝陶瓷催化剂载体及其制备方法技术

本发明专利技术属于蜂窝陶瓷材料技术领域，具体涉及一种蜂窝陶瓷催化剂载体及其制备方法。本发明专利技术所述的蜂窝陶瓷催化剂载体以氧化铝、氧化镁、电熔石英、滑石、生高岭土为无机主料，并添加甲基纤维素、溴苯阻燃剂、有机硅聚醚共聚物、豆油和水为催化剂，尤其是添加无卤、低烟、低毒的溴苯阻燃剂，是一种赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，可提供高分子材料的阻燃性，能够有效抑制蜂窝陶瓷载体中的有机物燃烧，避免载体内外温差，提高烧成合格率；同时，阻燃剂的抑制作用可以使蜂窝陶瓷载体烧制过程中迅速升温，有助于提高生产效率，具有节能环保的优势。

A honeycomb ceramic catalyst carrier and its preparation method

The invention belongs to the technical field of honeycomb ceramic materials, in particular to a honeycomb ceramic catalyst carrier and a preparation method thereof. The honeycomb ceramic catalyst carrier of the invention takes alumina, magnesium oxide, fused quartz, talc and raw kaolin as inorganic main materials, and adds methyl cellulose, bromobenzene flame retardant, organosilicon polyether copolymer, soybean oil and water as catalysts, especially adds halogen-free, low smoke and low toxicity bromobenzene flame retardant, which is a functional assistant for inflammable polymers. The flame retardancy of macromolecule materials can effectively inhibit the combustion of organic compounds in honeycomb ceramic carriers, avoid the temperature difference between inside and outside of the carriers, and improve the qualified rate of sintering. At the same time, the inhibition of flame retardants can make the honeycomb ceramic carriers heat up rapidly in the process of sintering, help to improve production efficiency, and have the advantages of energy saving and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝陶瓷催化剂载体及其制备方法
本专利技术属于蜂窝陶瓷材料
，具体涉及一种蜂窝陶瓷催化剂载体及其制备方法，所述催化剂载体可应用于移动源(机动车、船)排气污染物一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮化物NOx的无害化治理。
技术介绍
日益严格的排放法规，使排气后处理系统已成为机动车、船的标配部件。所述排气后处理系统利用具有氧化还原能力的催化剂把发动机排气中的污染物一氧化碳CO、碳氢化合物HC和氮氧化物NOx转化成无害的二氧化碳CO2、氮气N2和水H2O，使尾气符合排放标准。现有技术中，机动车、船用排气后处理系统多使用蜂窝陶瓷材料承载催化剂(催化剂载体)进行污染物的处理，如选择性催化还原SCR催化剂载体、氧化催化转化DOC催化剂载体、汽油车三元催化器TWC催化剂载体等。现有蜂窝陶瓷载体的制备工艺路线多为“混料-捏合-练泥-陈腐-筛滤-成型-干燥-切割-烧制-磨边-围边”。混料工艺过程中一般需要加入粘结剂(如纤维素醚)、分散剂(如醇醚)和润滑剂(如高品质油类)等有机物，这就使得催化剂制备原料中的有机物含量超过9％。蜂窝陶瓷载体在烧制过程中，由于蜂窝陶瓷内部设置有上万个空格，这即限制了蜂窝陶瓷内所含有机物分解及燃烧过程产生热量的传递，使蜂窝陶瓷载体内部温度远高于外部，形成较大的径向温度梯度，产生热应力，烧制窑炉温度控制不合理极易造成蜂窝陶瓷开裂，使烧制合格率下降。为解决该问题，目前多采用严格控制烧制温度曲线中有机物挥发段的温升速率，实现蜂窝陶瓷载体径向温度场分布合理控制，以避免烧制过程中蜂窝陶瓷载体的开裂，但即便如此，据统计传统蜂窝陶瓷载体烧制工艺产品合格率也很难达到95％。过低的有机物挥发段温升速率，使蜂窝陶瓷载体烧制周期长，严重制约着生产线生产效率的提高，同时，燃料的大量消耗及烧制废品，也使降低蜂窝陶瓷载体生产成本成为难题。因此，需要开发一种可实现快速烧制的蜂窝陶瓷催化剂载体，以确保产品的合格率和生产效率。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种蜂窝陶瓷催化剂载体，以解决现有技术中蜂窝陶瓷催化剂载体成品合格率低及烧制周期过长的问题；本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提供上述蜂窝陶瓷催化剂载体的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术所述的一种蜂窝陶瓷催化剂载体，所述蜂窝陶瓷催化剂载体的制备原料包括无机主料及添加剂；所述无机主料以其总量计，包括如下质量含量的组分：氧化铝18-22wt％；氧化镁3-5wt％；电熔石英12-18wt％；滑石25-30wt％；生高岭土30-35wt％；所述添加剂包括占所述无机主料总量0.5-2.0wt％的无卤阻燃剂。优选的，所述无卤阻燃剂的添加量占所述无机主料总量1.5wt％。所述的蜂窝陶瓷催化剂载体，所述无机主料以其总量计，包括如下质量含量的组分：氧化铝20.17wt％；氧化镁4.11wt％；电熔石英15.24wt％；滑石27.12wt％；生高岭土33.36wt％。优选的，所述的蜂窝陶瓷催化剂载体，以所述无机主料的总量计，所述添加剂还包括如下质量含量的组分：甲基纤维素3-5wt％；有机硅聚醚共聚物0.2-0.8wt％；豆油0.5-1.5wt％。更优的，所述的蜂窝陶瓷催化剂载体，以所述无机主料的总量计，所述添加剂还包括如下质量含量的组分：甲基纤维素4wt％；有机硅聚醚共聚物0.5wt％；豆油1wt％。所述无卤阻燃剂包括十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴化聚苯乙烯或氮系阻燃剂；所述氧化铝为D50＝10-30μm且径厚比为2-8：1的片状氧化铝；所述氧化镁为D50＝1.0-3.0μm的高活性氧化镁；所述电熔石英的D50＝2.0-6.0um；所述滑石为D50＝10-30um的片状滑石；所述生高岭土的D50＝4-8μm。所述蜂窝陶瓷催化剂载体包括SCR、DOC、ASC或TWC蜂窝陶瓷催化剂载体，即包含但不限于选择性催化还原SCR催化剂载体、氧化催化转化器DOC催化剂载体、三元催化器TWC催化剂载体等。本专利技术还公开了一种制备所述的蜂窝陶瓷催化剂载体的方法，包括如下步骤：(1)取选定量的所述氧化铝、氧化镁、电熔石英、滑石、生高岭土，以及甲基纤维素、溴苯阻燃剂和有机硅聚醚共聚物，充分干混，得到混合粉料；(2)将所得混合粉料加豆油和水进行捏合，并经过真空练泥处理，挤制成所需尺寸的蜂窝陶瓷催化剂载体，经干燥处理，制得坯体；(3)将所得坯体进行蜂窝陶瓷催化剂载体的烧制，即得成品。所述步骤(3)中，所述蜂窝陶瓷催化剂载体烧制步骤的温度控制过程包括：反应开始后，以45-55℃/h的升温速率控制反应温度升温至140-160℃；随后以45-55℃/h的升温速率控制反应温度升温至580-620℃；随后以45-55℃/h的升温速率控制反应温度升温至980-1020℃；随后以25-35℃/h的升温速率控制反应温度升温至1080-1120℃；随后以90-110℃/h的升温速率控制反应温度升温至1180-1220℃；随后以25-35℃/h的升温速率控制反应温度升温至1410-1420℃；随后于1410-1420℃进行保温反应7-9h。所述步骤(2)中，所述水的加入量占所述无机主料总量的30-40wt％。所述步骤(2)中，所述蜂窝陶瓷催化剂载体的尺寸为Φ330.2×(101.6-203.2)mm，400-600孔/平方英寸，壁厚3-4mil。本专利技术所述的蜂窝陶瓷催化剂载体以氧化铝、氧化镁、电熔石英、滑石、生高岭土为无机主料，并添加甲基纤维素、溴苯阻燃剂、有机硅聚醚共聚物、豆油和水为催化剂，尤其是添加无卤、低烟、低毒的溴苯阻燃剂，是一种赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，可提供高分子材料的阻燃性，能够有效抑制蜂窝陶瓷载体中的有机物燃烧，避免载体内外温差，提高烧成合格率；同时，阻燃剂的抑制作用可以使蜂窝陶瓷载体烧制过程中迅速升温，有助于提高生产效率，具有节能环保的优势。本专利技术所述蜂窝陶瓷催化剂载体的制备方法，按照“混料-捏合-练泥-筛滤-成型-定型-干燥-切割-烧制”的工艺过程制造蜂窝陶瓷催化剂载体，并通过对烧制过程中温度的梯度控制，制得蜂窝陶瓷的成品率接近100％，且大幅缩减了整个烧制过程的时间，有效提高了生产效率。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中，图1为本专利技术实施例1-3中烧制步骤的温度控制曲线图；图2为本专利技术对比例1中烧制步骤的温度控制曲线图。具体实施方式本专利技术所述蜂窝陶瓷催化剂载体烧制过程的控温曲线如图1所示，具体包括：反应开始后，以45-55℃/h的升温速率控制反应温度升温至140-160℃；随后以45-55℃/h的升温速率控制反应温度升温至580-620℃；随后以45-55℃/h的升温速率控制反应温度升温至980-1020℃；随后以25-35℃/h的升温速率控制反应温度升温至1080-1120℃；随后以90-110℃/h的升温速率控制反应温度升温至1180-1220℃；随后以25-35℃/h的升温速率控制反应温度升温至1410-1420℃；随后于1410-1420℃进行保温反应7-9h。而现有技术中传统蜂窝陶瓷催化剂载体的烧制过程的控温曲线如图2所示，具体包括：反应开始后，以45-55℃/h的升温速率控制反应温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蜂窝陶瓷催化剂载体，其特征在于，所述蜂窝陶瓷催化剂载体的制备原料包括无机主料及添加剂；所述无机主料以其总量计，包括如下质量含量的组分：氧化铝18‑22wt％；氧化镁3‑5wt％；电熔石英12‑18wt％；滑石25‑30wt％；生高岭土30‑35wt％；所述添加剂包括占所述无机主料总量0.5‑2.0wt％的无卤阻燃剂。

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝陶瓷催化剂载体，其特征在于，所述蜂窝陶瓷催化剂载体的制备原料包括无机主料及添加剂；所述无机主料以其总量计，包括如下质量含量的组分：氧化铝18-22wt％；氧化镁3-5wt％；电熔石英12-18wt％；滑石25-30wt％；生高岭土30-35wt％；所述添加剂包括占所述无机主料总量0.5-2.0wt％的无卤阻燃剂。2.根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷催化剂载体，其特征在于，所述无卤阻燃剂的添加量占所述无机主料总量1.5wt％。3.根据权利要求1或2所述的蜂窝陶瓷催化剂载体，其特征在于，所述无机主料以其总量计，包括如下质量含量的组分：氧化铝20.17wt％；氧化镁4.11wt％；电熔石英15.24wt％；滑石27.12wt％；生高岭土33.36wt％。4.根据权利要求1-3任一项所述的蜂窝陶瓷催化剂载体，其特征在于，以所述无机主料的总量计，所述添加剂还包括如下质量含量的组分：甲基纤维素3-5wt％；有机硅聚醚共聚物0.2-0.8wt％；豆油0.5-1.5wt％。5.根据权利要求1-4任一项所述的蜂窝陶瓷催化剂载体，其特征在于：所述无卤阻燃剂包括十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴化聚苯乙烯或氮系阻燃剂；所述氧化铝为D50＝10-30μm且径厚比为2-8：1的片状氧化铝；所述氧化镁为D50＝1.0-3.0μm的高活性氧化镁；所述电熔石英的D50＝2.0-6.0um；所述滑石为D50＝10-30um的片状滑石；所述生高岭土的D50＝4-8μm。6.根据权利要求1-5任一项所述的蜂窝陶瓷催化剂载体，其特征在于，所述蜂窝陶瓷催化剂载体包括SCR、DOC、ASC或TWC蜂窝...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄妃慧，张兆合，潘吉庆，尚磊，刘洪月，江涛，程国园，牛思浔，王勇伟，邢延岭，
申请(专利权)人：山东奥福环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37