【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在整料制品上形成无机氧化物涂层的方法。特别地，该涂覆的整料制品适用于处理废气。更特别地，该方法包括喷雾作为干微粒气溶胶的无机颗粒和有机硅树脂，以形成涂层。本专利技术还涉及一种用于形成用于处理废气的整料制品的未煅烧多孔整料制品。特别地，该未煅烧整料制品包括含有无机颗粒和有机硅树脂的干微粒组合物。
技术介绍
1、存在关于从内燃机，尤其是从汽车应用中的柴油和汽油发动机排放微粒物质(pm)(通常称为烟灰)的问题。主要问题与潜在的健康影响相关联，特别是与大小在纳米范围内的非常微小的颗粒相关联。
2、柴油微粒过滤器(dpf)和汽油微粒过滤器(gpf)已经使用多种材料(包括烧结金属、陶瓷或金属纤维等)制造，其中实际大规模生产中的最常见类型是由多孔陶瓷材料制成的壁流式种类，该多孔陶瓷材料以沿主体长度延伸的许多小通道的单片阵列形式制造。交替的通道在一端被堵塞，因此废气被迫通过多孔陶瓷通道壁，该多孔陶瓷通道壁防止大部分微粒穿过，因此仅经过滤的气体进入环境。商业生产中的陶瓷壁流式过滤器包括由堇青石、各种形式的碳化硅和钛酸铝制成的那些陶瓷壁流式过滤器。车辆上的实用过滤器的实际形状和尺寸以及诸如通道壁厚度和其孔隙率等特性取决于所关注的应用。气体所通过的陶瓷壁流式过滤器的过滤器通道壁中的孔的平均尺寸通常在5μm至50μm的范围内并且通常为约20μm。鲜明对比的是，来自现代乘用车高速柴油发动机的大多数柴油微粒物质的大小小得多得多，例如为10nm至200nm。
3、一些pm可能保留在过滤器壁中的孔结构内，并且这可以在一
4、对于一些过滤器，例如轻型柴油微粒过滤器，需要定期从过滤器中去除捕获的pm以防止过大背压的积聚，过大背压的积聚对发动机性能有害并且可能导致燃料经济性差。因此，在柴油应用中，保留的pm通过在某一过程中在空气中将其燃烧而从过滤器中去除，在该过程期间，达到点燃保留的pm所需的高温所使用的可用的空气量和过量燃料的量被非常小心地控制。在通常称为再生的此过程将要结束时，去除过滤器中最后剩余的微粒可能导致过滤效率显著降低，并且将许多小颗粒的突发释放到环境中。因此，过滤器在首次使用时和随后在每个再生事件之后并且还在每个再生过程的后一部分期间使用时可能具有低过滤效率。
5、因此，期望随时改进和/或维持过滤效率—例如在过滤器首次使用时的早期寿命期间，和/或在再生期间和再生之后立即，和/或当过滤器装载有烟灰时。
6、wo 2011/151711(其全部内容通过引用并入本文)描述了一种制造过滤器的方法，该过滤器用于从贫燃内燃机所排放的废气过滤微粒物质。过滤器包括具有入口表面和出口表面的多孔基底，其中入口表面通过含有第一平均孔径的孔的多孔结构与出口表面分离。入口表面包括桥接网络，该桥接网络包括在多孔结构的孔上的互连的耐火材料颗粒。该方法包括使过滤器基底的入口表面与包括干粉形式的耐火材料的气溶胶接触的步骤。
7、wo 2021/028692(其全部内容通过引用并入本文)描述了一种车辆排气过滤器，该车辆排气过滤器包括具有入口面和出口面的多孔基底，该多孔基底包括从该入口面延伸的入口通道和从该出口面延伸的出口通道；该入口通道和该出口通道由具有多孔结构的多个过滤器壁分开；该车辆排气过滤器装载有耐火粉末，该耐火粉末在装载之前的振实密度小于0.10g/cm3；该车辆排气过滤器具有小于10g/l的耐火粉末的质量装载；并且其中大于40％的耐火粉末位于多个过滤器壁的多孔结构内，并且小于60％的耐火粉末涂覆在多个过滤器壁的外表面上。wo 2021/028692还描述了用于将诸如干微粒气溶胶的干耐火粉末喷雾到多孔基底的通道上的合适的方法和设备，优选地其中大于50％的耐火粉末、可选地至多100％的耐火粉末可与多个过滤器壁的多孔结构一起定位。
8、wo 2020/047708公开了包括诸如多孔陶瓷蜂窝体的多孔体的制品以及用于制造这种制品和多孔体的方法，该多孔体包括诸如过滤材料的材料，该材料例如为设置在多孔体的至少一部分上的多孔无机层。该方法包括使悬浮液中的无机材料与气态载液接触，该悬浮液可为水基的或有机基的，例如诸如乙醇或甲醇的醇。
9、本专利技术人已经发现，用如wo 2021/028692中描述的耐火粉末材料处理的多孔过滤器基底具有不良的耐水性和粘附性。例如，用热解法氧化铝(例如，alu130)处理的多孔过滤器基底未能提供用于在某些发动机条件下(特别是在连续的发动机冷启动期间)使用所需的耐水性。如上所述，例如，对于重型柴油(hdd)催化烟尘过滤器(csf)应用，过滤器必需能够经受住几次灰清洁循环。
10、专利技术人为了减轻和/或克服现有技术中观察到的问题而开发了本专利技术。本专利技术提供了一种用于生产更高效的涂覆的整料制品的改进方法，该涂覆的整料制品有利地表现出更高的耐水性和改进的过滤效率。
技术实现思路
1、根据本专利技术的第一方面，提供了一种在用于处理废气的整料制品上形成无机氧化物涂层的方法，该方法包括：
2、提供多孔整料制品，该多孔整料制品包括用于废气通过的多个通道，每个通道具有气体接触表面；
3、将无机颗粒和有机硅树脂作为干微粒气溶胶喷雾到该气体接触表面上，以形成涂层；以及
4、煅烧该涂层以提供涂覆的整料制品。
5、在另外的方面，提供了一种用于形成用于处理废气的整料制品的未煅烧多孔整料制品，该整料制品能够通过包括以下步骤的方法获得：
6、提供多孔整料制品，该多孔整料制品包括用于废气通过的多个通道，每个通道具有气体接触表面；
7、将无机颗粒和有机硅树脂作为干微粒气溶胶喷雾到该气体接触表面上，以形成涂层。
8、在另一个方面，提供了一种用于处理废气的涂覆的整料制品，该废气能够通过如本文关于第一方面描述的方法获得。涂覆的整料制品具有比已知的涂覆的整料制品增强的耐水性，并且如本文所述，该制品优选地是催化制品和/或壁流式过滤器。这种制品特别适用于处理废气，特别是车辆的废气。专利技术人已经发现，存在于涂覆的整料制品中的高度交联的二氧化硅在将无机颗粒结合到多孔整料制品的通道的气体接触表面方面是非常有效的。
9、在本专利技术的另外的方面，提供了包括涂覆的整料制品的车辆排气系统。
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1.一种在用于处理废气的整料制品上形成无机氧化物涂层的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述整料制品是整料过滤器、优选地壁流式过滤器，和/或催化剂制品、优选地催化剂壁流式过滤器。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中包括以下中的任一者：
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述有机硅树脂具有大于1,000、优选地大于2,000、优选地大于5,000、优选地大于10,000的分子量，和/或小于500,000、优选地小于200,000的分子量。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述有机硅树脂具有大于30℃、优选地大于35℃，和/或小于100℃、优选地小于80℃的玻璃化转变温度(Tg)。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述有机硅树脂具有式[RxSiXyOz]n，其中R为烷基或芳基，X为键合至硅的官能团，并且其中z大于1且小于2。
7.根据权利要求6所述的方法，其中y小于1，和/或其中y小于x。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中所述有机硅
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中R为C1-C6烷基和苯基中的一者或多者、优选地直链烷基和苯基中的一者或多者、优选地甲基和苯基中的一者或两者、更优选地甲基。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中X为H、OH、Cl和C1-C6烷氧基中的一者或多者、优选地OH和C1-C6烷氧基中的一者或多者、更优选地OH和乙氧基中的一者或两者。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述有机硅树脂的二氧化硅含量大于50重量％、优选地大于60重量％、优选地大于70重量％、优选地大于80重量％。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述无机颗粒选自由沸石、耐火氧化物以及它们的混合物组成的组。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述无机颗粒是耐火氧化物颗粒，所述耐火氧化物颗粒包括铝酸钙、热解法氧化铝、热解法二氧化硅、热解法二氧化钛、热解法氧化锆、热解法二氧化铈、氧化铝气凝胶、二氧化硅气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化锆气凝胶、二氧化铈气凝胶或它们的混合物。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述无机颗粒具有按体积计大于0.2μm和/或小于50μm、优选地小于25μm的d50。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中煅烧包括加热到至少200℃、优选地至少300℃、更优选地至少400℃的温度，和/或至多600℃、优选地至多550℃、更优选地至多530℃的温度。
16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述整料制品包含一种或多种铂族金属。
17.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述干微粒气溶胶由振实密度小于1.5g/cm3的干微粒组合物形成。
18.根据任一前述权利要求所述的方法，其中将所述无机颗粒和所述有机硅树脂的混合物作为干微粒气溶胶喷雾到所述气体接触表面上以形成所述涂层，并且其中在所述混合物中，无机颗粒与有机硅树脂的重量比大于0.5、优选地大于0.7、优选地大于0.9，和/或小于4、优选地小于3、优选地小于2.5。
19.一种用于形成用于处理废气的整料制品的未煅烧多孔整料制品，所述未煅烧多孔整料制品包括多个通道并且包含含有无机颗粒和有机硅树脂的干微粒组合物，所述干微粒组合物位于所述未煅烧多孔整料的所述通道和/或孔内。
20.根据权利要求19所述的未煅烧多孔整料制品，其中所述干微粒组合物的质量装载小于50g/L、优选地小于30g/L。
21.一种用于形成用于处理废气的整料制品的未煅烧多孔整料制品，所述整料制品能够通过包括以下步骤的方法获得：
22.一种用于处理废气的涂覆的整料制品，所述涂覆的整料制品能够通过根据权利要求1至18中任一项所述的方法获得。
23.一种车辆排气系统，所述车辆排气系统包括根据权利要求22所述的涂覆的整料制品。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种在用于处理废气的整料制品上形成无机氧化物涂层的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述整料制品是整料过滤器、优选地壁流式过滤器，和/或催化剂制品、优选地催化剂壁流式过滤器。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中包括以下中的任一者：
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述有机硅树脂具有大于1,000、优选地大于2,000、优选地大于5,000、优选地大于10,000的分子量，和/或小于500,000、优选地小于200,000的分子量。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述有机硅树脂具有大于30℃、优选地大于35℃，和/或小于100℃、优选地小于80℃的玻璃化转变温度(tg)。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述有机硅树脂具有式[rxsixyoz]n，其中r为烷基或芳基，x为键合至硅的官能团，并且其中z大于1且小于2。
7.根据权利要求6所述的方法，其中y小于1，和/或其中y小于x。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中所述有机硅树脂具有大于55％、优选地大于60％、更优选地大于65％的交联度，和/或小于85％、优选地小于80％的交联度。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中r为c1-c6烷基和苯基中的一者或多者、优选地直链烷基和苯基中的一者或多者、优选地甲基和苯基中的一者或两者、更优选地甲基。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中x为h、oh、cl和c1-c6烷氧基中的一者或多者、优选地oh和c1-c6烷氧基中的一者或多者、更优选地oh和乙氧基中的一者或两者。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述有机硅树脂的二氧化硅含量大于50重量％、优选地大于60重量％、优选地大于70重量％、优选地大于80重量％。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述无机颗粒选自由沸石、耐火氧化物以及它们的混合物组成的组。
13.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡内沙林姆·阿鲁拉吉，P·贝尔汉姆，A·德布鲁因，盖伊·理查德·钱德勒，C·科里根，D·马维尔，J·特纳，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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