用于堵塞蜂窝体的胶结剂混合物及其制造方法技术

一种用于施加于陶瓷蜂窝体的胶结剂混合物，所述胶结剂混合物包含：(i)无机陶瓷颗粒；(ii)无机粘结剂；(iii)包含亲水性聚合物和亲水性添加剂的有机粘结剂，所述亲水添加剂包括组成与亲水性聚合物的组成不同的聚合物，所述添加剂具有至少1,000,000g/mol的重均分子量(M

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于堵塞蜂窝体的胶结剂混合物及其制造方法
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请根据35 U.S.C.
§
119要求2020年8月25日提交的系列号为63/069965的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。


[0003]本公开一般涉及多孔陶瓷微粒过滤器的制造，更具体地，涉及用于密封多孔陶瓷蜂窝的选定通道以形成壁流式陶瓷过滤器的堵塞混合物和方法。

技术介绍

[0004]陶瓷壁流式过滤器，或微粒过滤器可用于从流体物流，例如柴油或其他内燃机排气流中去除微粒污染物。已知由多孔陶瓷形成的具有孔道的蜂窝体结构来制造这类过滤器的多种不同方法。制造这种过滤器的一种方法是将密封材料的堵塞物置于这种结构的交替通道的端部，其引导流体物流在离开过滤器之前先通过蜂窝的多孔通道壁，同时在堵塞的通道中捕获微粒物质(例如，太大而不能穿过多孔壁的物质)。
[0005]本领域不断需要用于制造适合具有各种过滤器几何形貌、操作条件和/或应用的陶瓷壁流式过滤器的堵塞混合物。

技术实现思路

[0006]根据本公开的一些方面，提供了一种用于施加于陶瓷蜂窝体的胶结剂混合物。所述胶结剂混合物包含：(i)无机陶瓷颗粒；(ii)无机粘结剂；(iii)包含亲水性聚合物和亲水性添加剂的有机粘结剂，所述亲水添加剂包括组成与亲水性聚合物的组成不同的聚合物，所述添加剂具有至少1,000,000g/mol(克/摩尔)的重均分子量(M
w
)；和(iv)水性液体载剂。
[0007]根据本公开的一些方面，提供了一种制造多孔陶瓷壁流式过滤器的方法。该制造方法包括下述步骤：将胶结剂混合物选择性地插入到陶瓷蜂窝结构的至少一个预定孔道通道的端部中，其中，所述陶瓷蜂窝结构包括相交的多孔陶瓷壁基体，所述相交的多孔陶瓷壁形成由多孔陶瓷壁界定的多个孔道通道，所述多孔陶瓷壁从上游入口端纵向延伸到下游出口端。所述胶结剂混合物包含：(i)无机陶瓷颗粒；(ii)无机粘结剂；(iii)包含亲水性聚合物和亲水性添加剂的有机粘结剂，所述亲水添加剂包括组成与亲水性聚合物的组成不同的聚合物，所述添加剂具有至少1,000,000g/mol的重均分子量(M
w
)；和(iv)水性液体载剂。所述胶结剂混合物以用于阻塞相应的至少一个孔道通道的至少一个相应的堵塞物的形式被设置在至少一个预定的孔道通道中。制造方法还包括下述步骤：干燥所述至少一个相应的堵塞物一段时间，该时间足以从所述混合物至少部分移除水性液体载剂。
[0008]根据本公开的一些方面，提供了一种过滤体，其包括：蜂窝结构，所述蜂窝结构具有第一陶瓷材料的相交的多孔壁，其限定了从第一端延伸到第二端的通道；在第一端处位于第一多个通道中的堵塞材料；在第二端处位于第二多个通道中的堵塞材料，其中，第一多个通道与第二多个通道不同，并且第一多个通道的第一截面积与第二多个通道的第二截面
积不同，并且其中，在第一多个通道和第二多个通道中的堵塞材料源自胶结剂混合物，所述胶结剂混合物包括：(i)无机陶瓷颗粒；(ii)无机粘结剂；(iii)包含亲水性聚合物和亲水性添加剂的有机粘结剂，所述亲水添加剂包括组成与亲水性聚合物的组成不同的聚合物，所述添加剂具有至少1,000,000g/mol的重均分子量(M
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)。
[0009]根据本公开的一些方面，一种包括蜂窝结构的微粒过滤器，所述蜂窝结构包括第一陶瓷材料的相交多孔壁，所述相交多孔壁限定了从第一端延伸到第二端的通道。在第一端处，在第一多个通道中设置有堵塞物，并且在第二端处，在第二多个通道中设置有堵塞物，其中，第一多个通道与第二多个通道不同，并且第一多个通道具有第一截面积，该第一截面积不同于第二多个通道的第二截面积。在第一多个通道和第二多个通道中的堵塞物具有至少9nm的深度，并且在第一多个通道和第二多个通道中的堵塞物包含相同的胶结剂混合物。
[0010]根据本公开的一些方面，提供了一种用于施加于蜂窝体的胶结剂混合物。所述胶结剂混合物包含：(i)无机陶瓷颗粒；(ii)无机粘结剂；(iii)包含亲水性聚合物和亲水性添加剂中的一种或多种的有机粘结剂；和(iv)水性液体载剂。胶结剂混合物在小于0.1/秒的剪切速率下展现出小于7000Pa
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s的胶结剂粘度，并且在20/秒至100/秒的剪切速率下展现出大于25Pa
·
s的胶结剂粘度。
[0011]根据本公开的一些方面，提供了一种用于施加于蜂窝体的胶结剂混合物。所述胶结剂混合物包含：(i)55重量％至70重量％的无机陶瓷颗粒；(ii)15重量％至20重量％的无机粘结剂；(iii)0.25重量％至1.25重量％的有机粘结剂，所述有机粘结剂包含亲水性聚合物和亲水性添加剂中的一种或多种；和(iv)15重量％至20重量％的水性液体载剂。
[0012]根据本公开的一些方面，提供了一种制造多孔陶瓷壁流式过滤器的方法。该制造方法包括下述步骤：将胶结剂混合物选择性地插入到陶瓷蜂窝结构的至少一个预定孔道通道的端部中，其中，所述陶瓷蜂窝结构包括相交的多孔陶瓷壁基体，所述相交的多孔陶瓷壁形成由多孔陶瓷壁界定的多个孔道通道，所述多孔陶瓷壁从上游入口端纵向延伸到下游出口端，并且所述胶结剂混合物包括：(i)无机陶瓷颗粒；(ii)无机粘结剂；(iii)包含亲水性聚合物和亲水性添加剂中的一种或多种的有机粘结剂；和(iv)水性液体载剂。设置在至少一个预定的孔道通道中的胶结剂混合物为堵塞相应的至少一个通道的至少一个相应的堵塞物的形式。所述方法还包括下述步骤：干燥所述至少一个堵塞物一段时间，该时间至少基本上足以从所述至少一个堵塞物移除液体载剂。胶结剂混合物在小于0.1/秒的剪切速率下展现出小于7000Pa
·
s的胶结剂粘度，并且在20/秒至100/秒的剪切速率下展现出大于25Pa
·
s的胶结剂粘度。
[0013]根据本公开的一些方面，提供了一种过滤体，其包括：蜂窝结构，所述蜂窝结构包括第一陶瓷材料的相交的多孔壁，其限定了从第一端延伸到第二端的通道；设置在第一多个通道中的堵塞材料；设置在第二多个通道中的堵塞材料，其中，第一多个通道与第二多个通道不同；其中，设置在第一多个通道中、或者设置在第二多个通道中、或者设置在第一和第二多个通道中的堵塞材料包括：第二陶瓷材料；包含二氧化硅和氧化铝中的一种或多种的无机粘结剂；以及有机粘结剂，所述有机粘结剂包括亲水性聚合物和亲水性添加剂中的一种或多种。
[0014]在以下的具体实施方式中给出了其他特征和优点，这些特征和优点对本领域的技
术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的各个实施方式而被认识。
[0015]应理解，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。
[0016]包括的附图提供了对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于施加于陶瓷蜂窝体的胶结剂混合物，所述胶结剂混合物包含：(i)无机陶瓷颗粒；(ii)无机粘结剂；(iii)有机粘结剂，所述有机粘结剂包含：亲水性聚合物；和亲水性添加剂，所述亲水添加剂包括组成与亲水性聚合物的组成不同的聚合物，所述添加剂具有至少1,000,000克/摩尔的重均分子量(M
w
)；和(iv)水性液体载剂。2.如权利要求1所述的胶结剂混合物，其中，亲水性聚合物包含选自羟乙基纤维素(HEC)、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、多糖和改性纤维素中的至少一种聚合物。3.如权利要求1或2所述的胶结剂混合物，其中，亲水性添加剂包含选自聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、PEO
‑
聚环氧丙烷(PPO)嵌段共聚物和聚环氧丙烷(PPO)中的至少一种聚合物。4.如权利要求1
‑
3中任一项所述的胶结剂混合物，其中，亲水性添加剂包含至少一种重均分子量(M
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)为1,000,000克/摩尔至8,000,000克/摩尔的聚合物。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的胶结剂混合物，其中，所述亲水性聚合物以0.5重量％至1.5重量％存在。6.如权利要求1
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5中任一项所述的胶结剂混合物，其中，所述亲水性添加剂以0.1重量％至0.5重量％存在。7.如权利要求1
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6中任一项所述的胶结剂混合物，其中，所述无机陶瓷颗粒以40重量％至50重量％存在。8.如权利要求1
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7中任一项所述的胶结剂混合物，其中，亲水性聚合物包含甲基纤维素，并且亲水性添加剂包含聚环氧乙烷(PEO)，并且其中，甲基纤维素以约0.6重量％至约1重量％存在，PEO以约0.2重量％至约0.25重量％存在。9.如权利要求8所述的胶结剂混合物，其中，PEO的重均分子量(M
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)为2,000,000克/摩尔至8,000,000克/摩尔。10.如权利要求1
‑
9中任一项所述的胶结剂混合物，其中，胶结剂混合物是冷固式胶结剂混合物。11.一种制造多孔陶瓷壁流式过滤器的方法，所述方法包括以下步骤：将胶结剂混合物选择性地插入到陶瓷蜂窝结构的至少一个预定孔道通道的端部中，其中，所述陶瓷蜂窝结构包括相交的多孔陶瓷壁基体，所述相交的多孔陶瓷壁形成由多孔陶瓷壁界定的多个孔道通道，所述多孔陶瓷壁从上游入口端纵向延伸到下游出口端，其中，所述胶结剂混合物包括：(i)无机陶瓷颗粒；(ii)无机粘结剂；(iii)有机粘结剂，所述有机粘结剂包含：亲水性聚合物；和亲水性添加剂，所述亲水添加剂包括组成与亲水性聚合物的组成不同的聚合物，所述
添加剂具有至少1,000,000克/摩尔的重均分子量(M
w
)；和(iv)水性液体载剂，并且其中，所述胶结剂混合物以用于阻塞相应的至少一个通道的至少一个相应的堵塞物的形式被设置在至少一个预定的孔道通道中；以及干燥所述至少一个相应的堵塞物一段时间，该时间足以从所述混合物至少部分移除水性液体载剂。12.如权利要求11所述的方法，其中，所述多个孔道通道包括第一多个孔道通道和第二多个孔道通道，所述第一多个孔道通道包括上游入口端和下游出口端，并且所述第二多个孔道通道包括上游入口端和下游出口端，其中，选择性地插入胶结剂混合物的步骤包括：将胶结剂混合物插入到第一多个孔道通道的上流入口端的至少一部分中，以及插入到第二多个孔道通道的下游出口端的至少一部分中。13.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：