[发明专利]干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷纤维材料技术领域，具体涉及一种干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫及其制备方法。

背景技术

城市中日益严重的大气污染问题在很大程度上是由汽车造成的。汽车对TSP、SO₂、CO、NO_x、Pb的平均分担率分别为15％、3％、81％、41％、80％。据统计，每1000辆车每天排出的CO约3000kg，HC约400kg，NO_x约150kg。平均每燃烧1t汽油，产生约70kg污染物。全世界的汽车每年排放CO约2.2亿t，占全球排放量的1/3以上。汽车是流动源，它排放的有害物分布在近地面的气流中，其浓度与汽车总排放量成正比。最高浓度离地面1m左右，正处在呼吸带内，对人体影响很大。在车流量为每小时1000～2000辆时监测气体排放情况发现，CO、HC、NO_x等有害气体占全部有害气体的80％～90％以上。汽车排放的污染物主要有CO、HC、NO_x、TSP、颗粒物，以及少许的SO₂、醛类、苯并芘等有害气体，约98％CO、NO_x和60％的碳氢化合物和几乎100％的SO₂、醛类、多环芳烃类化合物都是通过汽车的尾气管排入大气的。

目前汽车尾气的净化方法主要有两种，一种是机内净化，另一种是机外净化。机内净化是通过改变发动机的结构，使燃料充分燃烧或使排出的部分废气再次燃烧，以减少废气中的有害物质；机外净化主要采用催化净化法。目前所用的催化法有催化氧化法、催化还原氧化法和三元催化净化法，目前世界各国都趋向于使用三元催化净化法。三元催化净化器主要由催化剂载体、催化剂、密封衬垫和壳体四部分组成。

在国际上，催化转化器经过长期市场应用和竞争，形成了全世界四大催化剂集团，两大陶瓷载体集团，一大汽车衬垫集团，垄断了全球市场。目前主要集团已经进入中国独资或合资建厂。世界上汽车催化转化器用衬垫最大供应商为总部在美国明尼苏达州的3M公司，基本对世界汽车催化转化器用衬垫市场进行了垄断。该公司向世界上主要生产催化转化器的厂家供应合乎用户需求具有高性能的陶瓷密封衬垫，在中国已申请汽车密封衬垫方面的专利四项，原料涉及各种不同含量的硅酸铝纤维、晶体氧化铝纤维、各种膨胀材料及粘结剂，制备工艺有湿法成型、造纸工艺、编织、针刺等，产品为多种形式复合。

催化转化器中的衬垫作用非常重要，它是载体与壳体之间的固结、缓冲装置。由于壳体材料一般选用不锈钢，载体材料为陶瓷，因而壳体的热膨胀系数一般为载体的热膨胀系数的10倍左右，热膨胀系数相差较大。因此将会导致温度变化幅度较大时载体与壳体之间的间隙增大问题，这就需要垫层具有特殊的热膨胀性能，以避免载体在壳体内部发生串动导致载体破碎等后果。

目前，常用的密封衬垫有金属网和陶瓷密封衬垫两种形式，两者各有优缺点。一般选用陶瓷密封衬垫作为催化转化器用衬垫，这种衬垫具有较好的综合使用性能，主要有以下三部分组成：陶瓷纤维，具有良好的抗高温能力；膨胀材料，主要起到热膨胀和隔热作用；粘合剂，具有足够的强度以利于装配操作。目前生产的陶瓷密封衬垫采用湿法造纸工艺生产时具有蛭石分散不均匀、生产成本高等缺点。为此，需要开发一种新配方产品及一条新工艺路线，解决蛭石分散均匀性，同时解决生产成本过高的问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫及其制备方法，使得汽车三元催化转化器密封衬垫结构更加均匀，密度和紧固力更加合理，结合更加紧密，同时提高了密封衬垫的高温强度和紧固力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫，其特征是由如下重量份数的原料组成：

陶瓷纤维                    50～100份

未膨胀蛭石                  5～40份

浓度为30％的钠基膨润土溶液  20～30份

柔性丙烯酸共聚乳液          25～35份

水                          80～120份。

所述的干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫，其特征在于由如下重量份数的原料组成：

陶瓷纤维                      80份

未膨胀蛭石                    20份

浓度为30％的钠基膨润土溶液    25份

纳米二氧化硅与丙烯酸共聚乳液  30份