一种大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于蜂窝陶瓷材料技术领域，具体涉及一种大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体及其制备方法和应用，该方法包括以下步骤：1)取选定量的无机主料和添加剂充分干混，得到混合粉料；2)将步骤1)所得的混合粉料加添加剂进行捏合，并经过真空练泥处理，挤制成蜂窝陶瓷催化剂载体，再经干燥处理，制得坯体；3)将步骤2)所得的坯体进行烧制，即得所述的大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体。根据该方法制备得到的催化剂载体，较现有技术，规格更大，厚度更薄。厚度更薄。厚度更薄。

【技术实现步骤摘要】
一种大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于蜂窝陶瓷材料
，具体涉及一种大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着法规升级，内燃机配备后处理系统成为必然。所述尾气后处理系统利用具有氧化还原能力的催化剂把发动机排气中的污染物一氧化碳CO、碳氢化合物HC和氮氧化物NOx转化成无害的二氧化碳CO2、氮气N2和水H2O，使尾气符合国家排放标准。
[0003]现有技术中，内燃机后处理系统多使用蜂窝陶瓷材料承载催化剂(催化剂载体)进行污染物的处理，如选择性催化还原SCR催化剂载体、氧化催化转化DOC催化剂载体、汽油车三元催化器TWC催化剂载体等。现有蜂窝陶瓷载体的制备工艺路线多为“泥料制备
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塑性挤出成型
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干燥
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切割
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烧制
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磨边
‑
围边”。泥料制备工艺过程中一般需要加入粘结剂(如纤维素醚、聚乙烯醇)、分散剂(如醇醚)和润滑剂(如高品质油类)等有机物，这就使得催化剂制备原料中的有机物含量比较高，6
‑
20％。蜂窝陶瓷载体在烧制过程中，由于蜂窝陶瓷多孔结构，特别是高孔密度蜂窝陶瓷(600
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900孔/平方英寸)，这即限制了蜂窝陶瓷内所含大量有机物分解及燃烧过程急剧产生热量的传递，使蜂窝陶瓷载体内外产生非常大的温度梯度，产生热应力，极易造成蜂窝陶瓷开裂，使烧制合格率下降。
[0004]为解决该问题，目前多采用严格控制气氛、烧制温度速率等复合手段控制有机物挥发段的分解挥发速率，实现蜂窝陶瓷载体内外温度场均匀控制，以避免烧制过程中蜂窝陶瓷载体的开裂，但即便如此，还存在当烧有机粘结剂分解后(200
‑
800℃)，蜂窝陶瓷载体坯体没有发生烧结，坯体的强度只能依靠颗粒堆积形成的强度，强度非常低(特别是蜂窝陶瓷载体壁厚比较薄2
‑
3mil时候)，烧成过程温度波动、窑炉内气体流动会造成坯体变形、开裂。据统计传统蜂窝陶瓷载体烧制工艺产品合格率也很难达到95％。为了控制有机物挥发段温升速率，使蜂窝陶瓷载体烧制周期长，严重制约着生产线生产效率的提高，同时，燃料的大量消耗及烧制废品，也使降低蜂窝陶瓷载体生产成本成为难题。因此，需要开发一种可实现快速烧制的大规格、超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体，以确保产品的合格率和生产效率。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术所提供的技术方案如下：
[0007]一种大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体的制备方法，包括以下步骤：
[0008]1)取选定量的无机主料和添加剂充分干混，得到混合粉料；
[0009]2)将步骤1)所得的混合粉料加添加剂进行捏合，并经过真空练泥处理，挤制成蜂窝陶瓷催化剂载体，再经干燥处理，制得坯体；
[0010]3)将步骤2)所得的坯体进行烧制，即得所述的大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载
体；
[0011]其中：
[0012]所述无机主料包括如下质量百分含量的各组分：氧化铝23.2
‑
32.2wt％，氧化镁12.9
‑
13.4wt％，电熔石英35
‑
46wt％，针状生高岭土8.5
‑
28.9wt％；
[0013]所述添加剂包括高温粘结剂，所述高温粘结剂与所述无机主料的质量百分比为1.0
‑
4.0wt％。
[0014]上述技术方案中，高温粘结剂低温热塑流动时，可以包裹易燃的有机物(甲级羟丙基纤维素醚、复合成型助剂等)，能够有效抑制蜂窝陶瓷载体中的有机物燃烧，避免载体内外温差，提高烧成合格率；同时，其中温热固性能够提供蜂窝陶瓷载体中温强度(有机粘结剂分解后蜂窝陶瓷载体坯体没有了强度)，能够有效抵抗升温过程中由于温差产生的热应力。使用高温粘结剂可以使蜂窝陶瓷载体烧制过程中迅速升温，有助于提高生产效率，具有节能环保的优势。
[0015]优选的，当高温粘结剂与所述无机主料的质量百分比为3.5
‑
4.0％时，蜂窝陶瓷载体的烧制合格率可高达100％。
[0016]具体的，所述高温粘结剂选自D50＝1.0
‑
10.0μm的耐热酚醛树脂、D50＝1.0
‑
10.0μm的聚酰亚胺树脂中的任意一种或两种。
[0017]上述技术方案中，耐热酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等高温粘结剂，为低温(100
‑
130℃)热塑性、中温(200
‑
800℃)热固性(见图3)、耐高温、难燃的高温粘结剂，较其他的高温粘结剂，更匹配本专利技术的烧成工艺。具体来讲，所选择的高温粘结剂能保持生坯强度，抑制有机物分解速度，降低烧成时间，提高产品合格率。
[0018]具体的，所述添加剂还包括：
[0019]甲基羟丙基纤维素，其与所述无机主料的质量百分比为4
‑
8.7wt％；
[0020]复合成型助剂，其包括与所述无机主料的质量百分比为0.2
‑
1.5wt％的聚醚多元醇分散剂，以及与所述无机主料的质量百分比为3.0
‑
8.0wt％的基础矿物油；
[0021]水，其与所述无机主料的质量百分比为30
‑
40wt％。
[0022]上述技术方案中：
[0023]甲基羟丙基纤维素的加入，赋予泥料可塑性，可以确保较低挤出压力下，顺利挤制成大规格且超薄的胚体；
[0024]聚醚多元醇分散剂的加入，可以对泥料进行均匀分散，从而确保挤出成型外观一致、外观无缺陷的大规格且超薄的胚体；
[0025]基础矿物油的加入，赋予泥料流动性，从而确保较低挤出压力下，顺利挤制成大规格且超薄的胚体。
[0026]具体的：
[0027]所述氧化铝为D50＝0.5
‑
4.0μm，且径厚比为(6:1)
‑
(16:1)的片状氧化铝(见图4)；
[0028]所述氧化镁为D50＝0.2
‑
4.0μm的高活性氧化镁；
[0029]所述电熔石英的D50＝2.0
‑
10.0um；
[0030]所述针状生高岭土的D50为1.0
‑
10μm且径厚比为60
‑
100倍；
[0031]所述高温粘结剂选自D50＝1.0
‑
10.0μm的耐热酚醛树脂、D50＝1.0
‑
10.0μm的聚酰亚胺树脂中的任意一种或两种。
[0032]具体的，所述催化剂的类型为SCR、DOC、ASC或TWC。
[0033]具体的，步骤3)中，所述的烧制包括依次进行的如下步骤：吸附水脱附、高温粘结剂热塑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取选定量的无机主料和添加剂充分干混，得到混合粉料；2)向步骤1)所得的混合粉料添加添加剂进行捏合，并经过真空练泥处理，挤制成蜂窝陶瓷催化剂载体，再经干燥处理，制得坯体；3)将步骤2)所得的坯体进行烧制，即得所述的大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体；其中：所述无机主料包括如下质量百分含量的各组分：氧化铝23.2
‑
32.2wt％，氧化镁12.9
‑
13.4wt％，电熔石英35
‑
46wt％，针状生高岭土8.5
‑
28.9wt％；所述添加剂包括高温粘结剂，所述高温粘结剂与所述无机主料的质量百分比为1.0
‑
4.0wt％。2.根据权利要求1所述的大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体的制备方法，其特征在于，所述添加剂还包括：甲基羟丙基纤维素，其与所述无机主料的质量百分比为4
‑
87wt％；复合成型助剂，其包括与所述无机主料的质量百分比为0.2
‑
1.5wt％的聚醚多元醇分散剂，以及与所述无机主料的质量百分比为3.0
‑
8.0wt％的基础矿物油；水，其与所述无机主料的质量百分比为30
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40wt％。3.根据权利要求1所述的大规格超薄壁蜂窝陶瓷催化剂载体的制备方法，其特征在于：所述氧化铝为D50＝0.5
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4.0μm，且径厚比为(6:1)
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(16:1)的片状氧化铝；所述氧化镁为D50＝0.2
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4.0μm的高活性氧化镁；所述电熔石英的D50＝2.0
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10.0um；所述针状生高岭土的D50为1.0
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10μm且径厚比为60
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100倍；所述高温粘结剂选自D50＝1.0
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10.0μm的耐热酚醛树脂、D50＝1.0
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10.0μm的聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘吉庆，黄妃慧，刘洪月，张兆合，程国园，邢延岭，郝立苗，焦雪燕，齐晓亮，陈一韬，关洋，
申请(专利权)人：重庆奥福精细陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：