[发明专利]用于4-路废气处理的高孔隙率过滤体

说明书

本申请是国际申请号为PCT/US2007/015055，国际申请日为2007年6月28日，进入中国国家阶段的申请号为200780024055.4，名称为“用于4-路废气处理的高孔隙率过滤体”的发明专利申请的分案申请。

本申请要求于2006年6月30日提交的、发明名称为“用于4-路废气处理的高孔隙率过滤体”的美国临时申请No.60/817,722的权益。

技术领域

本发明属于工业陶瓷领域并且尤其涉及低热膨胀和高孔隙率耐火堇青石陶瓷，该陶瓷所具有的高强度使其尤其适于生产用于燃烧废气处理的坚固壁流式过滤体。

背景技术

堇青石陶瓷体，尤其是那些作为蜂窝状多孔结构形成的堇青石陶瓷体在许多高温应用中得以利用，例如催化转化器、NO_x吸附器、电热催化剂、熔融金属过滤体、蓄热芯、化学加工基质、用于加氢脱硫、氢化裂解或氢化处理的催化剂以及例如柴油机废气微粒过滤器的过滤体。

在柴油机废气过滤中，堇青石作为同时具有低热膨胀系数（CTE）和低成本的材料已经成为一种选择。从20世纪80年代早期开始，壁流式多孔堇青石陶瓷过滤体已经用于从一些柴油机的废气中除去微粒。柴油机微粒过滤体（DPF）理想地应同时具有低CTE（用于抗热冲击阻力）、低压降（用于发动机效率）、高过滤效率（用于从废气中除去最多的微粒）、高强度（在使用中承受处理、封存和振动）以及低成本。

在需要从柴油机废气中除去氮氧化物、NO_x的应用中，典型地需要大量的催化剂或NO_x吸附剂。为了使压降的增加达到最小，需要高孔隙率和大孔径尺寸以容纳附加的NO_x催化剂/吸附剂。然而，孔隙率和较大孔径尺寸的增加都会减少陶瓷蜂窝的强度。

此外，人们经常希望得到非常低的CTE作为增加抗热冲击阻力（TSR）的方式，而且在堇青石和其它现代陶瓷中，低CTEs通常是通过陶瓷材料中存在微裂纹而实现的。然而，遗憾的是微裂纹也会进一步降低这些高孔隙率体的强度。

人们已经制得了同时具有高孔隙率和大孔径尺寸的堇青石陶瓷，例如孔隙率为64-80%、且中值孔径为10-45μm，这些陶瓷具有非常低或非常高的CTE。高CTE陶瓷势必显示出较差的抗热冲击性能，而与非常低的CTE陶瓷相关的广泛的微裂纹会导致较低强度和较差的机械寿命。在典型的柴油机排气系统的机械恶劣环境下通过测定实际应用中的断裂模数（MOR）表明后者的机械强度不足。

因此，提供具有高孔隙率和大中值孔径的堇青石陶瓷体从而具有低催化压降并且同时具有中等的CTE以确保综合改善抗热冲击阻力和和强度在本领域中是一种进步。

发明内容

本发明提供了新型的同时具有高体积百分数孔隙率与可控中值孔径和平均热膨胀系数的堇青石陶瓷蜂窝制品。令人意想不到地发现控制中值孔径和平均热膨胀系数二者基本上可改善这些高孔隙率陶瓷的断裂强度模数（MOR）和抗热冲击性（TSR）。在特定的实施方案中，本发明的堇青石陶瓷制品的体积孔隙率为至少64％并且小于80％，但是强度和平均热膨胀系数通常高于依照现有技术生产的高孔隙率陶瓷。