揭示的本发明专利技术提供一种组合物，该组合物包含本文定义的多孔堇青石蜂窝体，该蜂窝体具有优异的强度、高耐热冲击性和减少微裂纹的性质。揭示的本发明专利技术还提供制备该组合物的方法以及使用该组合物例如作为催化剂载体的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在本文中述及的出版物、专利和专利文献的全部内容通过参考结合于本文。 相关共同待审申请的交叉参考本申请要求于2006年8月29日提交、标题为"无微裂纹的耐热性多孔陶 瓷"的美国临时申请序列第60/840806号的权益。
技术介绍
揭示的本专利技术一般性涉及组合物以及堇青石体的制备方法和使用方法，所述 堇青石陶瓷体能用作例如具有高耐热冲击性和优异强度的催化剂载体。专利技术概述一般而言，揭示的本专利技术涉及提高了强度和高耐热冲击性的多孔堇青石体， 制造陶瓷体的方法以及形成具有高耐热冲击性和优异强度的有用制品(例如催化 剂载体)的应用。附图简述附图说明图1示出在揭示的本专利技术的实施方式中，无微裂纹的堇青石蜂窝陶瓷在加热 至120(TC再冷却回到室温期间的弹性模量与温度的性能图。图2示出在揭示的本专利技术的实施方式中，有微裂纹的堇青石蜂窝陶瓷在加热 和冷却期间的弹性模量与温度的性能图。图3示出在揭示的本专利技术的实施方式中，对陶瓷体和较低碱含量的比较陶瓷 体的挠曲强度与闭合前缘面积的比值(M0R/CFA)与孔隙率％的关系。图4示出在揭示的本专利技术的实施方式中，对陶瓷体和较低碱含量的比较陶瓷 体的应变容许度(strain tolerance) (M0R/E)与孔隙率％的关系。图5示出在揭示的本专利技术的实施方式中，对陶瓷体和较低碱含量的比较陶瓷4体的E卿。。/E肌比值与孔隙率％的关系。图6示出在揭示的本专利技术的实施方式中，对陶瓷体和较低碱含量的比较陶瓷体的微裂纹参数(Nb3)与孔隙率％的关系。图7示出在揭示的本专利技术的实施方式中，表5和表6中列出的一些陶瓷体的 dr 二 (d5。-山。)/d5。值与Laponite⑧RD的重量百分数的关系。图8示出在揭示的本专利技术的实施方式中，表5和表6中列出的一些陶瓷体的 dh = (d"10)/d50值与Laponite⑧RD的重量百分数的关系。图9示出在揭示的本专利技术的实施方式中，对于陶瓷体和比较陶瓷体的例子， 预测的耐热冲击性(TSR)与M0R/CFA值的关系。图IO示出在揭示的本专利技术的实施方式中，陶瓷体和比较陶瓷体的MOR/CFA与 E，。c/E^的关系图。图11示出在揭示的本专利技术的实施方式中，陶瓷体和比较陶瓷体的MOR/E与E，。e/EM的关系图。图12示出并比较了在揭示的本专利技术的实施方式中，陶瓷体的应变容许度、 Eg,/E^与微裂纹参数(Nb3)值的关系。专利技术详述下面参见附图详细描述揭示的本专利技术的各实施方式。对各实施方式的参考不 构成对揭示的本专利技术的范围的限制，它们只限于所附权利要求书的范围。此外， 在本说明书中提供的所有实例都不用于限制，而仅仅提供要求的本专利技术的许多可 能的实施方式中的一些实施方式。在实施方式中，揭示的本专利技术提供组合物和形成保持高强度和无微裂纹或有 少量微裂纹的多孔堇青石蜂窝体的方法。所述堇青石蜂窝体尽管在无微裂纹情况 下增大了热膨胀系数，但是仍能保持高耐热冲击性。在实施方式中，揭示的本专利技术提供具有提高的强度和高耐热冲击性的含碱 多孔堇青石陶瓷蜂窝体。具体而言，所述陶瓷体具有例如至少45%孔隙率，含有不 小于约0. 40重量％ M20 + Ca0，其中"重量％ M20 + Ca0"二 (重量％ Li20 +重量％ Na20 +重量％ K20 +重量％ Ca0 +重量％ Rb20 +重量％ Cs20); M0R/CFA比值不小于 的量；按照(M0R/E)25'c(CTE5。。，。'C广'定义的热冲击参数至 少为50(TC。 M0R是断裂模量，CFA是闭合前缘面积，E是按下面定义的弹性模量。在实施方式中，揭示的本专利技术提供制备高强度多孔堇青石体的方法，该方 法包括将至少一种含碱组分组合在原料混合物中，在烧制体中提供至少约0.40重量％ M20 + Ca0。在实施方式中，碱源可以是例如1^口011"6@粘土或类似的含碱的 天然或合成层状硅酸盐矿物。具有高耐热冲击性的多孔堇青石陶瓷蜂窝结构能用于例如污染控制装置，如 催化转化基材、选择催化还原(SCR)基材和柴油机微粒过滤器(DPF)。在催化转化 器和SCR基材中，孔隙提供了将修补基面涂层或催化剂"锚定"在通道壁表面或 者内部的方式。在壁流DPF中，孔隙为排放的气体提供从过滤器的入口通道和出 口通道之间的壁透过的路径，还提供承载催化剂的空间。过去，是通过保持低的 热膨胀系数(CTE)实现堇青石蜂窝陶瓷的高耐热冲击性，而低的热膨胀系数是通过 微裂纹和堇青石晶体的结构取向实现的，这种结构取向的负热膨胀z-轴(也称作c -轴)在蜂窝体壁的平面内取向。实现低CTE的这些方法的例子包括美国专利 3,979,216; 4'869， 944; 5, 114， 643和5， 275， 771 。为保持低的热膨胀系数的进一 步的工作中，以前的方法也强调使用钠、钾、钙、铁等含量低的高纯度原料，以 使二次相、特别是玻璃相的存在最小化，参见例如美国专利3,531,307; 3,954,672 和4, 745， 092。汽油和柴油发动机的排放后处理方面的最新趋势对转化器和DPF提出了更高 的要求。对转化器，已转向更高孔密度和更薄的壁(如，900/2)，这种转向在满足 强度和耐腐蚀性的要求方面将面临许多挑战。最近为了降低背压而要求低孔密度 和薄壁(400/3， 300/4)的应用提出了类似的挑战。而且，具有较低热质量的较高 孔隙率的转化器是更快速燃尽以满足排放标准所需要的。同样，对过去用于改型 应用的DPF而言约50%孔隙率已经足够，而趋于催化的DPF的发展动向要求更高孔 隙率和更粗孔径，以将催化剂容纳在多孔壁内，可能需要高至60-70%的孔隙率和 约15-25微米(pm)的孔径。这两种应用的潮流都要求提高强度。但是，高孔隙率 和高微裂纹产生程度具有导致多孔、产生了微裂纹的堇青石陶瓷的强度和机械耐 久性下降的不利作用。由产生了微裂纹的堇青石陶瓷构成的转化器和DPF面临的另一个挑战是非常 细小的催化剂修补基面涂层颗粒穿透进入堇青石基质中的微裂纹。微裂纹中存在 颗粒会干扰加热期间微裂纹的闭合，主要是撑开微裂纹。这导致热膨胀系数(CTE) 增大，还增加弹性模量(E)，这两个因素都会降低耐热冲击性。这一问题可以通过以下方式减少保证修补基面涂层只保留在蜂窝体的壁上(参见美国专利 4,451,517)或者修补基面涂层不含可能沉淀在微裂纹中的溶解组分(参见美国专利5, 334， 570)。或者，其他方法试图用例如缓冲剂水溶液使过滤器"钝化"(参见 美国专利5， 346，722)或者用聚合物的溶液或悬浮液使过滤器"钝化"，所述聚合 物在修补基面涂层之前沉积在微裂纹中，例如参见美国专利4,532,228; 5,139,993; 7， 122， 612; 7,132,150;和美国专利申请公开第20050037147号；第 20050191480号和W02006088699。所述聚合物防止聚合物颗粒在随后的修补基面 涂布期间进入微裂纹，并在催化剂煅烧步骤期间燃尽，使得微裂纹不会在加热期 间再闭合。但是，DPF在用于柴油发动机排放系统期间，灰和烟炱中的极细颗粒或 溶解组分也可能沉积在DPF的微裂纹中。这些颗粒同样会增大CTE和E模量并降 低耐热冲击性，可以导致过滤器过早失效。虽然以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种堇青石蜂窝体，该蜂窝体包含： 重量％（Ｍ↓［２］Ｏ＋ＣａＯ）不小于约０．４０％； ＭＯＲ／ＣＦＡ比值（ｐｓｉ）至少约３，５００－４０（孔隙率％）； 孔隙率至少为４５％；和 ＴＳＰ至少为５００℃； 其中，“重 量％（Ｍ↓［２］Ｏ＋ＣａＯ）”是（重量％Ｌｉ↓［２］Ｏ＋重量％Ｎａ↓［２］Ｏ＋重量％Ｋ↓［２］Ｏ＋重量％ＣａＯ＋重量％Ｒｂ↓［２］Ｏ＋重量％Ｃｓ↓［２］Ｏ）的量，ＴＳＰ是定义为（ＭＯＲ／Ｅ）↓［２５℃］（ＣＴＥ↓［５００－９００℃］）↑［－１］的热冲击参数，ＭＯＲ是四点法断裂模量，Ｅ是弹性模量，ＣＴＥ是热膨胀系数，ＣＦＡ是闭合前缘面积。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：YA布罗谢顿，DK查特济，M弗雷德霍姆，GA莫克尔，SB奥古米，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。