[发明专利]一种薄壁大孔径的堇青石蜂窝陶瓷载体及其制备方法

说明书

本发明公开一种薄壁大孔径的堇青石蜂窝陶瓷载体，堇青石蜂窝陶瓷载体中堇青石晶相含量＞90％，堇青石蜂窝陶瓷载体的中值孔径≥4.3μm，孔隙率≥32.7％，热膨胀系数≤0.35×10‑6/℃，A轴抗压≥5.5MPa。本发明还公开了陶瓷载体的制备方法，包括如下步骤：(1)将无机物料与有机粘结剂干混均匀，得干混物料；(2)在干混物料中加入表面活性剂、润滑剂以及分散剂，湿混，得具有塑性的颗粒；(3)将塑性的颗粒除去杂质后，在抽真空状态下连续挤出；(4)将挤出成型后的半成品采用微波处理，同时进行吸风干燥，切割，烧结后，得蜂窝陶瓷载体。

技术领域

本发明涉及一种车用堇青石蜂窝陶瓷体及其制备方法，具体地，涉及到一种薄壁，大孔径，低膨胀，高强度，且烧成合格率高，利于催化剂涂覆的车用堇青石制品及其制备方法。

背景技术

近年来汽车行业的排放法规不断升级，对污染物排放限制越来越严格，要求后处理系统必须对气态污染物氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO) 具有更高的低温转化效率。为获得良好的低温转化能力，需要使用壁厚4mil、 3mil、2mil比热容更低的薄壁蜂窝陶瓷载体。

生产薄壁蜂窝陶瓷载体产品需要降低原材料粒度，但粒度的降低，特别是滑石粒度的降低，会增加产品的热膨胀系数(CTE)(专利CN 108178652A)，为此，在原材料中引入勃姆石，但由于勃姆石是亚微米甚至是纳米级的材料，会导致产品的收缩增加，孔径降低到1.5μm左右，如日本特表2001-524452公开的技术，这不利于催化剂的涂覆(通常，孔径≥3μm有利于催化剂涂覆)。因此为增加产品的孔径，专利CN100410206C中采用使用部分粗氧化铝代替勃姆石，同时提高高岭土的粒径的方法提高产品的孔径，产品孔径最大在4.3μm。专利CN 102292309B中引入5-20％左右的造孔剂(玉米淀粉)继续增加产品的孔径，将中值孔径提高到更高的值，为2-10μm。但是通过引入造孔剂不仅会增加产品生产的成本，还会降低产品烧成的合格率，大尺寸的产品如直径≥10.5英寸，高度≥6英寸，甚至无法烧结。

另外严苛的法规除了需要蜂窝陶瓷载体有优良的涂覆性能，还需要蜂窝陶瓷载体具备较低的膨胀系数以应对极冷极热的环境，本公司在之前申请的专利CN 108178652A中披露了一种特殊制法氢氧化铝(水解铝法)，粒径D50在0.2μ m-4.0μm，利用该氢氧化铝可以起到降低产品的CTE，同时降低产品的微裂纹数量，制备出低CTE且强度较高，且成本低廉的堇青石蜂窝陶瓷制品的方法。但是该产品的孔径较小约2.5-3.0微米。

发明内容

本专利的目的是披露一种超薄壁、大孔径、低膨胀、高强度、高烧成合格率，且利于催化剂涂覆的车用堇青石蜂窝陶瓷的制备配方与制备工艺。该方法能在较低的生产成本下获得超薄壁(2-4mil)，大孔径(4-11μm)，低膨胀(≤0.35× 10^-6/℃)，高强度(A轴抗压≥5.5MPa)，且烧成合格率高(≥98.7％)的堇青石蜂窝陶瓷制品。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种薄壁大孔径的堇青石蜂窝陶瓷载体，所述堇青石蜂窝陶瓷载体中堇青石晶相含量＞90％，按质量分数计，其化学成分组成为48.0-52.0％的SiO2， 33.8-37.4％的Al2O3，13.0-15.5％的MgO，

所述堇青石蜂窝陶瓷载体的中值孔径≥4.3μm，孔隙率≥32.7％，热膨胀系数≤0.35×10-6/℃，A轴抗压≥5.5MPa。

进一步地，所述堇青石蜂窝陶瓷载体中堇青石晶相含量≥95％，按质量分数计，其化学成分组成为48.0-52.0％的SiO2，33.8-37.4％的Al2O3，13.0-15.5％的MgO，

所述堇青石蜂窝陶瓷载体的中值孔径≥5.4μm，孔隙率至≥34.1％，热膨胀系数≤0.28×10^-6/℃，A轴抗压≥8.1MPa。