[发明专利]一种堇青石质壁流式蜂窝陶瓷过滤体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种堇青石质壁流式蜂窝陶瓷过滤体及其制备方法。本发明的堇青石质壁流式蜂窝陶瓷过滤体，按重量份计，包括如下组分：堇青石基础原料100份，有机树脂微胶囊2～8份，石墨粉2～8份。本发明的堇青石质壁流式蜂窝陶瓷过滤体具有强度高、气孔率高、热膨胀系数低且孔径可调的特点，可用于不同环境下对机动车柴油机碳烟颗粒的捕集；本发明堇青石质壁流式蜂窝陶瓷过滤体的制备工艺稳定可靠，易于控制，原材料价格低廉，易于实现。

技术领域

本发明属于尾气净化技术领域，涉及一种堇青石质壁流式蜂窝陶瓷过滤体及其制备方法。

背景技术

柴油机由于具有热效率高、燃油经济性好、使用寿命长等优点，近年来得到越来越广泛的应用。但柴油机在使用过程中会排放大量的微粒(PM)，它们能长时间悬浮在空中，严重污染环境，影响人类的健康。因此，世界许多国家先后制定了限制柴油车微粒排放的法规，而且排放限值越来越低。

微粒捕集技术是实现柴油机微粒排放控制最为有效和简单的技术之一，其中，壁流式蜂窝陶瓷过滤体是目前最常用的颗粒捕集器(简称DPF)，其原理是利用过滤器的孔道进口与相邻出口前后交替封堵技术，使排气从壁面穿过而达到过滤颗粒的目的。目前，堇青石具有原材料广泛且便宜且技术设备要求低等特点被广泛用作DPF的制作材料，综合性能优异的堇青石质DPF一直是国内各企业和蜂窝陶瓷科研单位研究的课题。

CN101612499A公开了一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，采用堇青石质蜂窝陶瓷材质与碳颗粒或有机树脂颗粒专用造孔剂相结合，蜂窝陶瓷过滤体坯料原料的成分、质量份和粒径如下：高岭土(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)35～45份、平均粒径≤5μm；滑石(3MgO·4SiO₂·H₂O)20～30份、平均粒径为15μm；α-氧化铝4～9份、平均粒径≤2μm；碳颗粒或/与有机高分子颗粒构成的造孔剂共5～15份、平均粒径为10～20μm；粘结剂3～7份；将上述成分和水20～30份经均匀混合制备坯料；坯料在真空度为0.09MPa以下真空脱气练制2～3次后完成向塑性泥料转变，塑性泥料陈腐24±8h后通过挤压机的模具挤出，模具孔密度为100～250孔/平方英寸；泥料挤出后切割成一定长度的湿坯体，经微波干燥后得到干坯体，再对干坯体交叉堵孔、干燥、植皮和修边，最后经烧成工序制成产品。该发明制得的壁流式蜂窝陶瓷过滤体产品孔隙率为50％～52％，微孔平均孔径为8～13μm，但是其热膨胀系数偏高，抗压强度偏低。

CN105833620A公开了一种半通式蜂窝陶瓷颗粒物过滤器及其制备方法，原料以质量份的组成为：片状高岭土25～30，氧化铝粉15～20，片状滑石37～40，熔融石英粉6～10，造孔剂8～20，水溶性粘结剂3～10和适量的水；其制备工艺：将原料充分机械混合、捏合，使之均匀；混合物在真空度为90～95KPa下通过真空练制2～3次后陈腐20～40h，得到塑性泥料；通过模具挤出得到一定规格的蜂窝陶瓷湿坯体；通过8～12Kw微波干燥2h、切割修整得到干坯体；通过程序升温高温下烧成得到半成品；再通过机械剥离掉坯体不规整外壁并重新植皮、微波干燥、单端交叉间隔堵孔、微波干燥后即得到成品。该发明所用的造孔剂为天然纤维，或聚氯乙烯，或聚乙烯醇，或甲基丙烯酸甲酯，或淀粉等。该发明制得的半通式蜂窝陶瓷颗粒物过滤器主要性能指标为：孔隙率为40％～65％，微孔平均孔径为8～20μm，抗压强度大于18MPa，热膨胀系数小于1.0×10^-6/℃，但是，该发明的烧成工艺较难控制，因此进行大规模生产具有较大的难度。

CN105294145A公开了一种柴油机用壁流式微粒捕集器陶瓷过滤体制备方法，带有波浪形进气口通道的陶瓷过滤体，该方法首先用选择性激光烧结成型内部包含有骨架的石墨模具，然后将水基陶瓷浆料浇注到石墨模具中，待陶瓷浆料固化成型，获得陶瓷坯体，经过冷冻干燥、烧蚀石墨模具、高温烧结处理，最后获得壁流式微粒捕集器陶瓷过滤体。但此方法制作工艺复杂，运用在实际生产中具有较大的难度。

发明内容