可挤出陶瓷组合物及其制造方法技术

本申请的发明专利技术名称为可挤出陶瓷组合物及其制造方法。可挤出的陶瓷复合材料包括基体，该基体包括耐火陶瓷和嵌入该基体的多个颗粒。多个颗粒具有范围从大约1至大约100的长径比，多个颗粒包括选自结构增强颗粒和导热性改进颗粒的至少一种颗粒类型。还公开了制造该陶瓷复合材料的方法。复合材料的方法。

【技术实现步骤摘要】
可挤出陶瓷组合物及其制造方法
[0001]本申请为分案申请，原申请的申请日是2016年1月20日、申请号是201610036014.8、专利技术名称为“可挤出陶瓷组合物及其制造方法”。


[0002]本公开内容涉及可挤出陶瓷以及制造该可挤出陶瓷的方法。

技术介绍

[0003]传统的整块挤出陶瓷材料是脆的并且可具有低强度(如，容易被压碎)。进一步，由于它们的绝热性质，它们不能很好的传播热，其可导致在热应用中长的冷却时间。
[0004]在一些应用中，诸如从气流和催化转化器捕获二氧化碳，具有复合结构和/或高表面积的整块挤出陶瓷材料是期望的。对于这样的应用，减小陶瓷结构的最小尺寸——诸如壁厚度——的能力将是有益的。然而，传统的整块挤出陶瓷材料的低强度和差的热性质可能是达到期望的最小尺寸的限制因素。
[0005]一般地，已知填料用于改变材料的物理特性。具体而言，已知纤维可被加入陶瓷以增加强度和提供其它期望的性质。例如，已知碳化物纤维用于提供导热性和已知二氧化硅纤维用于提供绝缘或强度。然而，一般地，纤维用于挤出材料中是未知的，这是因为这样的颗粒可能非期望地妨碍挤出机设备。
[0006]因此，本领域内存在对可用于制造具有增加的强度和/或增加的导热性的陶瓷结构的可挤出材料的需求。

技术实现思路

[0007]本公开内容涉及可挤出复合材料。可挤出复合材料包括预烧结的陶瓷基体材料；具有范围从大约1至大约100的长径比的多个颗粒，该多个颗粒包括选自结构增强颗粒和导热性改进颗粒的至少一种颗粒类型；和载液。
[0008]本公开内容还涉及挤出的陶瓷复合材料。该复合材料包括基体，其包括耐火陶瓷和嵌入基体的多个颗粒。多个颗粒具有范围从大约1至大约100的长径比，多个颗粒包括选自结构增强颗粒和导热性改进颗粒的至少一种颗粒类型。挤出的陶瓷复合材料具有挤出的形状。
[0009]本公开内容还涉及制造陶瓷复合材料的方法。该方法包括使一种或多种预烧结的陶瓷基体材料、多个颗粒和载液混合以形成可挤出的复合材料。多个颗粒具有范围从大约1至大约100的长径比并包括选自结构增强颗粒和导热性改进颗粒的至少一种颗粒类型。将复合材料挤出为挤出的形状。加热挤出的复合材料以形成陶瓷复合材料。
[0010]应当理解，先前的一般描述和下面的详细描述均仅是示例性和说明性的，并非限制如权利要求保护的本教导。
附图说明
[0011]并入并且构成该说明书的一部分的附图图解了本教导的方面，并与描述一起用于说明本教导的原理。
[0012]图1A和1C图解了根据本公开内容的实例整块蜂窝状陶瓷结构。
[0013]图1B图解了垂直于图1A的蜂窝状结构的尺寸L的截面。
[0014]图2是根据本公开内容的方面制造陶瓷复合材料的方法的实例工艺流程图。
[0015]图3显示了根据本公开内容的方面采用图1的实例整块蜂窝状陶瓷结构的实例气体捕获系统的示意图。
[0016]图4显示了根据本公开内容的实例收集的包括13X沸石的陶瓷组合物的传热数据。
[0017]图5显示了根据本公开内容收集的包括碳化硅的陶瓷组合物的传热数据。
[0018]应当注意，附图的一些细节已经被简化并绘制以助于理解，而不是为了保持严格的结构精确性、细节和比例。
具体实施方式
[0019]现在将详细参考本教导，其实例在附图中图解。在附图中，贯穿全文同样的参考数字已经被用于指定同一要素。在下面的描述中，参考形成其部分并通过图解实践本教导的具体的实例显示在其中的附图。因此，下面的描述仅仅是示例性的。
[0020]本公开内容涉及可挤出陶瓷复合材料。复合材料包括基体，其包括耐火陶瓷。多个颗粒嵌入陶瓷基体。多个颗粒具有范围从大约1至大约100的长径比。颗粒包括选自结构增强颗粒和导热性改进颗粒的至少一种颗粒类型。
[0021]陶瓷基体可包括任何适合的耐火陶瓷材料，其包括天然的或合成的陶瓷。陶瓷基体的全部或一部分可以是化学上活性的，这表示基体可以化学地参与化学反应——诸如通过起催化剂的作用，或者在分子水平下它可以起到实现一些其它期望的过程的功能——诸如通过在气体提取过程中起分离气体分子的作用(如，在分子筛的情况中)。许多化学活性的陶瓷材料已知可提供适合的基体材料。例如，耐火陶瓷基体可包括沸石，诸如铝硅酸盐，或其它化学活性的材料，诸如二氧化硅
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氧化铝或碱改性的无定形二氧化硅氧化铝。沸石的具体实例包括X型沸石诸如13X沸石、A型沸石诸如3A沸石、Zeolite Socony Mobil(ZSM)、菱沸石、斜发沸石、和其它天然出现或合成的沸石，其中任一种可通过化学交换过程(如，离子交换)处理和/或可以如本领域内熟知的其它方式改性。
[0022]遍布其整体具有化学活性的基体可通过使一种或多种化学活性的基体材料与相对惰性的陶瓷基体材料结合制成，化学活性的基体材料诸如本文中讨论的那些中的任一种。基体材料可包括以将提供期望水平的化学传导性的任意期望的比例的化学活性的陶瓷和惰性陶瓷的组合。惰性基体材料的实例可包括无机氧化物，诸如金属氧化物、半导体氧化物和硅酸盐，其中无机氧化物不是沸石。无机氧化物的具体实例包括钛酸盐，铝氧化物、硅氧化物、锆氧化物(zirconia oxides)、铝硅酸盐、或其任意组合。化学惰性的材料的一个具体实例是堇青石。在一些例子中，基体材料不包括堇青石。
[0023]基于陶瓷基体材料的预烧结的重量，沸石可以按重量计大于陶瓷基体材料的5％，诸如按重量计10％至大约90％或按重量计大约20％至大约80％(如，除任意非陶瓷基体材料成分诸如有机粘合剂或挤出剂以外)。例如，基体可以为按重量计基体材料的30％或更
多，诸如按重量计基体材料的40％或更多。在实例中，基本上全部的基体材料可以是折射陶瓷沸石。因为陶瓷基体的整体是化学活性的，所以得到的基体可实现期望的化学功能，诸如催化或气体提取，而不需要向基体提供额外的化学活性材料。
[0024]陶瓷基体材料可以是任何适合量的复合材料。例如，陶瓷基体材料可以以这样的量包括在组合物中：将在烧结之后基于复合材料的总重量得到按重量计大约45％或更多的基体材料，诸如在烧结之后基于复合材料的总重量，按重量计大约55％至大约99.5％，或大约55％至大约95％。用于预烧结的陶土组合物中的陶瓷基体粉末的量可以改变。基于烧结之前复合材料成分的总干重，实例的范围可以从大约30％或更多陶瓷基体材料，诸如大约35％至大约75％。
[0025]许多可挤出产品不从化学活性受益。在这样的情况中，全部或部分陶瓷基体材料可以是惰性的。可选地，在已经形成基体之后可以向惰性基体加入活性材料，诸如通过在烧结之后涂覆或镀敷陶瓷基体，从而使得到的结构实现期望的功能，诸如催化或气体提取。
[0026]额外的任选材料——诸如粘合剂和助挤剂——可以被加至用于形成陶瓷基体的混合物。适合的无机粘合剂的实例包括硅酸钙、铝酸钠、硅酸钠、碱或碱土金属、磷酸盐、氧化铝、陶土、膨润土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可挤出复合材料，其包括：预烧结的陶瓷基体材料，所述预烧结的陶瓷基体材料包括：选自粉末状13X沸石和粉末状A沸石的至少一种粉末状沸石，和第二粉末状材料，所述第二粉末状材料不是沸石并且包括无机氧化物；多个颗粒，所述多个颗粒具有范围从4至100的长径比，所述多个颗粒包括导热性改进颗粒，其中所述导热性改进颗粒包括选自硅、金属氮化物、无机硼化物、耐火金属或耐火金属合金中的至少一种材料；和载液，其中，当所述多个颗粒包括耐火金属时，所述多个颗粒的耐火金属选自铌、铌合金、钼、钼合金、钽、钽合金、钨、钨合金、铼、铼合金、钒、钒合金、铬、铬合金、锆、锆合金、铪、铪合金、钌、钌合金、锇、锇合金、铱和铱合金、以及其混合物。2.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述多个颗粒以一定的量被包括，所述一定的量导致所述可挤出复合材料相对于烧结之前所述可挤出复合材料的成分的总干重具有范围从0.2重量％至30重量％的颗粒浓度。3.可挤出陶瓷复合材料，其包括：陶瓷基体，所述陶瓷基体包括：选自粉末状13X沸石和粉末状A沸石的至少一种粉末状沸石；和第二粉末状材料，所述第二粉末状材料不是沸石并且包括无机氧化物；和嵌入所述基体的多个颗粒，所述多个颗粒具有范围从4至100的长径比，并且所述多个颗粒包括导热性改进颗粒，其中所述导热性改进颗粒包括选自硅、金属氮化物、无机硼化物、耐火金属或耐火金属合金中的至少一种材料，其中，当所述多个颗粒包括耐火金属时，所述多个颗粒的耐火金属选自铌、铌合金、钼、钼合金、钽、钽合金、钨、钨合金、铼、铼合金、钒、钒合金、铬、铬合金、锆、锆合金、铪、铪合金、钌、钌合金、锇、锇合金、铱和铱合金、以及其混合物。4.根据权利要求3所述的复合材料，其中所述挤出的陶瓷复合材料具有挤出的形状，所述形状包括横截面，所述横截面沿着所述挤出的形状的整个尺寸是相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：