[发明专利]一种改性硅酸铝耐火陶瓷纤维和一种密封衬垫

说明书

本发明提供了一种改性硅酸铝耐火陶瓷纤维及其制备方法和一种机动车尾气净化装置用密封衬垫。本发明首先对硅酸铝耐火陶瓷纤维进行除渣处理，去除纤维中没有回弹性的渣球，再使用氢氟酸对纤维表面进行刻蚀，在纤维表面形成更多的反应位点，然后通过煅烧在纤维表面形成一层莫来石晶体。本发明通过改性大幅提高了硅酸铝耐火陶瓷纤维的回弹性，使用本发明改性后的硅酸铝耐火陶瓷纤维制备的机动车尾气净化装置用密封衬垫具有优异的耐老化和抗疲劳性能。

技术领域

本发明涉及尾气处理的技术领域，特别涉及一种改性硅酸铝耐火陶瓷纤维及其制备方法和一种机动车尾气净化装置用密封衬垫。

背景技术

近年来，城市空气污染面临空前的挑战，控制汽车(包括汽油车和柴油车)的尾气污染对提高城市空气质量达标率具有重要意义。控制汽车污染物排放的方法可分为两种：一种是从控制污染物产生的源头——燃烧过程，目前这种措施已无法满足不断严格的排放标准；另一种是通过加装尾气净化装置，通过化学反应的方法净化尾气污染物。

汽车尾气净化装置可分为汽油车尾气净化装置和柴油车尾气净化装置，无论其处理尾气的反应机理如何，其设计均包括陶瓷载体(在微粒捕集器，Diesel ParticulateFilter,DPF中为陶瓷滤芯)、密封衬垫、金属壳体三部分。密封衬垫在其中主要起固定、密封、隔热、降噪的功能。

陶瓷载体是脆性的，需要密封衬垫的固定和保护。由于陶瓷与金属的热膨胀系数差异很大，尤其是当金属壳体的材质为奥氏体不锈钢时，陶瓷载体与金属壳体之间的间隙会在工况(高温，eg.650℃)下产生很大的膨胀，膨胀率在某些设计中会大于10％，而该间隙在尾气净化装置回到常温时(车辆熄火)时又回归原值。间隙的这种往复式的特性，使密封衬垫容易疲劳和老化，容易使衬垫中的纤维结构破碎，进而导致纤维不能提供充分的固定作用，继而导致载体窜动、碰撞、破损，堵塞排气系统，引发失效。

目前常见的方法为使用多晶莫来石纤维制作密封衬垫，这种纤维具有充分的回弹性能，在受压后倾向于回弹而非断裂，因而使用其制作的密封衬垫具有出色的抗疲劳、耐老化性能。然而，多晶莫来石纤维非常昂贵，且产量低。硅酸铝耐火陶瓷纤维廉价易得，但是其直接用于制作密封衬垫，其耐老化性和抗疲劳性达不到要求。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种改性硅酸铝耐火陶瓷纤维及其制备方法和一种机动车尾气净化装置用密封衬垫。本发明提供的改性硅酸铝耐火陶瓷纤维廉价易得，回弹性好，用于制作机动车尾气净化装置用密封衬垫，得到的衬垫抗疲劳性和耐老化性好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种改性硅酸铝耐火陶瓷纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)对硅酸铝耐火陶瓷纤维进行除渣处理，控制除渣后纤维的渣球含量低于5wt.％；

(2)将所述除渣后的纤维和氢氟酸溶液混合后进行热处理，使氢氟酸对纤维表面进行刻蚀，得到刻蚀纤维；

(3)将所述刻蚀纤维进行煅烧，得到改性硅酸铝耐火陶瓷纤维。

优选的，所述步骤(2)中氢氟酸溶液的浓度为0.05～0.5mol/L；

所述步骤(2)中热处理的温度为40℃以下，时间为5～120min。

优选的，所述步骤(3)中煅烧的温度为950～1000℃，时间为10～20min。

优选的，所述煅烧前还包括：

在所述刻蚀纤维表面负载晶体成核助剂；所述晶体成核助剂为金属氧化物或金属氧化物前驱体。

优选的，所述金属氧化物为二氧化锆、二氧化钛和三氧化二铝中的一种或几种；

所述金属氧化物前驱体为氢氧化锆、氢氧化钛和氢氧化铝中的一种或几种。