[发明专利]堇青石纤维基底及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及多孔堇青石基底，更为具体地说，涉及用非堇青石纤维材料 制备多孔堇青石基底。

背景技术

多孔基底可用于各种过滤和分离工艺。例如，基底上沉积有催化材料的 多孔基底常用于减少微粒排放并将有毒废气转化为毒性较低的气体。具有较 高孔隙率(即空隙空间占材料体积的比例)和较高抗热震性(例如由于低热 膨胀性)的基底可提供最高效率和最佳效果。尽管微粒过滤器和催化转化器 中已使用过各种材料，堇青石经证实能很好地适合这种应用。

堇青石通常由包括氧化镁、氧化铝和二氧化硅的粉末状原料形成。陶瓷 粉末材料的挤出已被证明是一种制造用于环境控制行业的陶瓷基底的高效 和经济的方法。但是，挤出的陶瓷粉末材料的孔隙率存在上限。如果用粉末 状陶瓷材料制成的挤出的基底的孔隙率超过上限，则基底的强度和功能性将 会减弱。

因此，需要一种堇青石基底，它具有高孔隙率和渗透性，同时又保持其 原有强度，可适应各种应用。

发明内容

本发明提供了一种由非堇青石纤维材料形成的多孔堇青石基底。

通常来说，在一方面，本发明的特征在于一种形成多孔堇青石基底的方 法，包括提供一种纤维，此纤维包含至少一种堇青石前体材料，并提供至少 一种有机粘合剂材料。此纤维和有机粘合剂材料用一种流体混合。纤维、有 机粘合剂材料和流体的混合物被挤出成为一种坯体基底。此坯体基底经过烧 制形成纤维间的粘合，从而形成一种多孔堇青石纤维基底。

此方法的特征可能在于下列一个或多个方面。在一些实施方式中，可能 提供氧化铝并与纤维、有机粘合剂和流体混合。同样地，可能提供二氧化硅 并与纤维、粘合剂和流体混合。同样地，可能提供氧化镁并与纤维、粘合剂 和流体混合。氧化铝可能以胶体氧化铝的形式提供。二氧化硅可能以胶体二 氧化硅的形式提供。氧化镁可能以碳酸镁的形式提供。在一些实施方式中， 可能提供一种造孔剂材料，并与纤维、粘合剂和流体混合。

在一些实施方式中，纤维可能包含生物可溶性硅酸镁纤维。或者，纤维 可能包含氧化镁-氧化铝-硅酸盐玻璃纤维。同样地，纤维可能包含一种铝硅 酸盐纤维。在一些实施方式中，纤维可能至少包含氧化铝纤维、二氧化硅纤 维、和氧化镁纤维中的一种。多孔堇青石纤维基底的孔隙率可能大于40％。

在一些实施方式中，坯体基底的烧制可能包含干燥坯体基底以除去绝大 部分流体。可能要加热坯体基底以烧掉粘合剂材料。可能要烧结坯体基底以 形成纤维间的粘合。烧结可能在堇青石形成温度下进行，此温度以纤维的相 形成数据为基础。坯体基底的烧结温度可能低于1400℃。

通常来说，在另一方面，本发明的特征在于一种多孔堇青石纤维基底， 包括一种挤出的基底，此基底具有挤出组合物，包括一种流体、至少一种有 机粘合剂材料和包含至少一种堇青石前体材料的纤维。此挤出的基底经烧结 使纤维间的区域固结，并形成一种包含堇青石组合物的烧制基底。

可能包含下列一项或多项特征。在一些实施方式中，挤出组合物中可能 混合有氧化铝。同样地，挤出组合物中可能混合有二氧化硅。同样地，在一 些实施方式中，挤出组合物中可能混合有氧化镁。在一些实施方式中，挤出 组合物中可能混合有一种造孔剂材料。

在一些实施方式中，当挤出的基底被加热烧结时，有机粘合剂材料和流 体可能会被大量烧掉。在其他实施方式中，当挤出的基底被加热烧结时，造 孔剂材料和流体可能会被大量烧掉。挤出的基底可能会在堇青石形成温度下 烧结，此温度以纤维的相形成数据为基础。

在一些实施方式中，纤维间至少形成固态粘合、玻璃-陶瓷粘合和晶态 粘合中的一种。在其他实施方式中，纤维间可形成玻璃粘合。

通常来说，在另一方面，本发明的特征在于一种多孔堇青石基底，此基 底包含一种非堇青石挤出基底，这种基底包含生物可溶性二氧化硅-氧化镁 纤维或氧化镁-氧化铝-硅酸盐玻璃纤维中的一种、至少一种有机粘合剂材料 和一种流体。非堇青石挤出基底经烧结形成纤维间的粘合，并形成一种包含 堇青石组合物的基底。

在一些实施方式中，非堇青石挤出的基底可能还含有一种造孔剂材料。 流体可能为去离子水。