低热膨胀、高抗热冲击性菫青石蜂窝陶瓷外皮及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种低热膨胀、高抗热冲击性堇青石蜂窝陶瓷外皮及其制备方法，主要原材料包括陶瓷粉、硅溶胶、纤维素、陶瓷纤维、陶瓷纤维分散剂、乳液、粘接助剂、甘油等。制备方法包括：按照比例称取陶瓷粉、纤维素混合得到干粉；按照比例称取陶瓷纤维、陶瓷纤维分散剂、纤维素、硅溶胶、乳液、粘接助剂、甘油和水搅拌得到分散均匀的陶瓷纤维泥；将上述混合好的干粉加入到陶瓷纤维泥中，并加入粘接助剂搅拌混合得到外皮泥；将外皮泥料刮涂在堇青石蜂窝陶瓷表面，自然干燥后即可形成具有免烧高硬度的外皮。所述外皮不仅无需烧结，节约成本、人力，还具有较高的硬度，外皮封闭性好，及具有较高的抗热冲击性；且抗热冲击温度达到700℃以上。且抗热冲击温度达到700℃以上。且抗热冲击温度达到700℃以上。

【技术实现步骤摘要】
低热膨胀、高抗热冲击性菫青石蜂窝陶瓷外皮及其制备方法


[0001]本专利技术涉及堇青石蜂窝陶瓷材料领域，尤其涉及一种低热膨胀、高抗热冲击性堇青石蜂窝陶瓷外皮及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人们的环保意识的日益提高，以及化石燃料的枯竭和汽油价格的上涨，由于柴油机较好的动力以及燃油经济性，柴油机在得到普遍发展，而柴油机尾气净化的后处理系统中的大尺寸(Φ＞150mm)蜂窝陶瓷必不可少，而对于大尺寸堇青石蜂窝陶瓷，一次成型很难保证其直径公差在2mm以内，因此需要对烧制成型的堇青石蜂窝陶瓷按照尺寸要求进行外圆磨，再在磨好外圆的蜂窝表面刮涂一层外皮，保证大尺寸堇青石蜂窝陶瓷公差缩小至1.5mm内的同时还能使其具有较好的外观，同时使得所生产的堇青石蜂窝陶瓷表面具有较高强度减轻或阻止侧面漏气。
[0003]目前市场上的堇青石蜂窝陶瓷的外皮分为烧制和免烧两种类型。烧制的外皮是在外圆磨后刮涂一层外皮泥，再经过800
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1200℃的二次烧制，从而得到具有较高硬度的堇青石外皮。此种方法制备的堇青石蜂窝陶瓷外皮具有较高的强度，但是由于需要2次烧结，使得产品的成本大大提高。另外一种是免烧型外皮，此种外皮是将与蜂窝陶瓷材质相同或相近的具有较好可塑性的外皮泥刮涂在磨好外圆的蜂窝陶瓷表面，在较低温度下干燥(200℃以内)，干燥后得到具有较高强度的堇青石蜂窝陶瓷外皮。此种方法是市场上使用较为普遍的一种外皮制备方法。免烧堇青石蜂窝陶瓷外皮常用的硬化剂为硅溶胶，硅溶胶在失水过程后产生的纳米级二氧化硅会通过硅氧键形成一定的网状结构，从而起到增加外皮泥强度的作用。但是硅溶胶所形成的网络增强作用有限，市场上此类产品仍存在浸水易剥落、难以通过500℃及以上的热冲击等问题。
[0004]同时其中的陶瓷纤维经常有分散不够充分的问题存在，导致了外皮在组合体使用过程中出现外皮纤维结团，影响美观，且作为尾气处理载体的使用过程中，陶瓷纤维的不充分分散导致了外皮强度的降低，在反复的热冲击中无法承受产生的热应力而发生拉裂外皮与载体开裂，进而导致排放超标。
[0005]因此，如何提供一种低热膨胀、高抗热冲击性堇青石蜂窝陶瓷外皮及其皮制备方法是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种低热膨胀、高抗热冲击性堇青石蜂窝陶瓷外皮及其制备方法，通过对外皮泥组成及外皮制备工艺优化，将外皮泥陶瓷纤维进行均匀搅拌分散并使纤维沿搅拌方向切线取向再掺入使用，用以解决陶瓷纤维在外皮泥中的分散问题。
[0007]具体地，本专利技术通过使用熔融氧化硅作为主要原材料，显著降低外皮泥的热膨胀系数，提高外皮泥的抗热冲击温度；通过引入陶瓷纤维作为增强材料，以提高免烧外皮泥的强度，使用硅溶胶作为无机粘接剂，使用偶联剂作为粘接剂增强剂，以进一步提高外皮泥机
械强度，无需进行二次烧结，节约能源；使用乳液作为防水材料，以提高外皮泥防水性，有效避免蜂窝陶瓷外皮在催化剂涂覆、焙烧过程中出现浆料渗出的情况。
[0008]此外，本专利技术提供的高抗热冲击性免烧堇青石蜂窝陶瓷外皮应用在国六或非道路国四标准的菫青石DOC\SCR载体、DPF载体、GPF载体、TWC载体上可以实现700℃以上抗热冲击性，并在条件控制恰当的情况下，可实现抗热冲击温度≥750℃。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供的一种低热膨胀高抗热冲击性堇青石蜂窝陶瓷外皮泥，包括：陶瓷粉和助剂；其中，所述助剂主要是由陶瓷纤维、陶瓷纤维分散剂、纤维素、硅溶胶、甘油、乳液、粘接助剂和水组成；且，以所述外皮泥重量为100重量份计，
[0010]陶瓷粉50
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80份；纤维素0.1
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5份，陶瓷纤维0.5
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10份，陶瓷纤维分散剂0.1
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5份，硅溶胶15
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35份，乳液3
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10份，粘接助剂1
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5份，甘油0.1
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5份，水1
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10份。
[0011]可选地，所述陶瓷粉至少为氧化硅粉、菫青石粉中的一种，优选所述陶瓷粉中氧化硅粉占比≥80％；所述氧化硅粉为熔融氧化硅，粒度D50为5
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45μm，氧化硅纯度≥99％，优选所述熔融氧化硅粒度D50为15
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40μm；所述堇青石粉的粒度D50为5
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40μm，优选所述堇青石粉粒度D50为15
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40μm；氧化硅含量为49
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51％，氧化铝含量为34
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36％，氧化镁含量为13
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14％。
[0012]可选地，所述陶瓷纤维至少为玻璃纤维、硅酸铝纤维中的一种；所述纤维素为羟丙基甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种组合。
[0013]可选地，所述陶瓷纤维分散剂至少为月桂酸钾溶液、硬质酸钠、纤维素、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种；所述硅溶胶的固含量为30
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40％。
[0014]可选地，所述乳液至少为苯丙乳液、硅丙乳液、纯丙乳液中的一种；所述粘接助剂为硅烷偶联剂，具体中科院标号为KH530、KH550、KH560、KH580。
[0015]为实现上述目的，本专利技术还请求保护上述高抗热冲击性免烧堇青石蜂窝陶瓷外皮的制备方法，包括以下步骤：
[0016]1)按照上述比例称取陶瓷粉、纤维素，以5
‑
30r/min的转速共同搅拌5
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15min，搅拌得到混合均匀的干粉，备用；
[0017]2)按照上述比例称取陶瓷纤维、陶瓷纤维分散剂、纤维素、硅溶胶、乳液、粘接助剂、甘油和水，以10
‑
90r/min的转速共同搅拌10
‑
25min，搅拌混合得到分散均匀的陶瓷纤维泥，备用；
[0018]3)将步骤1)混合好的干粉加入步骤2)分散均匀的陶瓷纤维泥中，以10
‑
90r/min的转速搅拌10
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25min进行混合制成外皮泥料，备用；
[0019]4)将步骤3)制备的外皮泥料刮涂在堇青石蜂窝陶瓷表面，随后进行干燥，以在所述堇青石蜂窝陶瓷表面形成具有免烧高抗热冲击性的外皮。
[0020]可选地，步骤4)中，所述干燥是在室温下干燥12h
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48h或在烘干设备中从室温以升温速率5
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50℃/h逐步升温至60
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150℃，保温2
‑
10h。
[0021]综合上述
技术实现思路
，本专利技术公开提供一种低热膨胀、高抗热冲击性堇青石蜂窝陶瓷外皮及其制备方法，具有如下优异效果：
[0022]1)本专利技术公开制备的高抗热冲击性免烧堇青石蜂窝陶瓷外皮，具有成本经济、工艺简单等优点，不仅抗热冲击性优良，可用于堇青石薄壁催化剂载体，包含堇青石DOC\SCR\TWC载体，还可用于堇青石微粒捕集器载体，包含堇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低热膨胀、高抗热冲击性堇青石蜂窝陶瓷外皮，其特征在于，包括：陶瓷粉和助剂；其中，所述助剂主要是由陶瓷纤维、陶瓷纤维分散剂、纤维素、硅溶胶、甘油、乳液、粘接助剂和水组成；且，以所述外皮泥重量为100重量份计，陶瓷粉50
‑
80份；纤维素0.1
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5份，陶瓷纤维0.5
‑
10份，陶瓷纤维分散剂0.1
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5份，硅溶胶15
‑
35份，乳液3
‑
10份，粘接助剂1
‑
5份，甘油0.1
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5份，水1
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10份。2.根据权利要求1所述一种低热膨胀、高抗热冲击性堇青石蜂窝陶瓷外皮，其特征在于，所述堇青石蜂窝陶瓷包括DOC\SCR载体、DPF载体、GPF载体或TWC载体；且将所述高抗热冲击性免烧堇青石蜂窝陶瓷外皮泥应用在国六、非道路国四载体上可以实现抗热冲温度≥700℃，在条件控制恰当的情况下，可实现抗热冲击温度≥750℃。3.根据权利要求1或2所述的一种低热膨胀、高抗热冲击性堇青石蜂窝陶瓷外皮，其特征在于，所述陶瓷粉至少为氧化硅粉、菫青石粉中的一种；所述氧化硅粉为熔融氧化硅，粒度D50为5
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45μm，氧化硅纯度≥99％；所述堇青石粉的粒度D50为5
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40μm，氧化硅含量为49
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51％，氧化铝含量为34
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36％，氧化镁含量为13
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14％。4.根据权利要求1或2所述的一种低热膨胀、高抗热冲击性堇青石蜂窝陶瓷外皮，其特征在于，所述陶瓷纤维至少为玻璃纤维、硅酸铝纤维中的一种；所述纤维素为羟丙基甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种组合。5.根据权利要求1或2所述的一种低热膨胀、...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭益源，张海波，聂达，王建菊，陈源，陈洪，
申请(专利权)人：云南菲尔特环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：