[发明专利]堇青石成形批料组合物和由其制造的堇青石主体

说明书

本申请要求2008年11月26日提交的美国临时申请系列号第61/118,176号以及2009年4月14日提交的美国专利申请系列号第12/423317号的权益。

技术领域

本发明涉及多孔堇青石主体以及用于制造该多孔堇青石主体的方法和组合物。更具体来说，本发明涉及多孔堇青石陶瓷，其可以用于催化转化器和微粒过滤器，例如用于发动机排气后处理。

发明概述

本发明提供了具有较高总孔隙率、受控的中值孔径以及改进的强度的堇青石主体，使得这些堇青石主体成为催化转化器基材或微粒过滤器(例如柴油机微粒过滤器(DPF))的极佳的选择。本发明还提供了可以用来制造催化转化器基材和柴油机微粒过滤器的批料组合物。

在一些实施方式中，所述多孔堇青石陶瓷蜂窝主体的总孔隙率(％P)至少为25％，例如约为25％至56％，25％至40％，30％至55％，或者约为40％至56％。在一些实施方式中，所述多孔堇青石陶瓷主体的中值孔径d₅₀可以约为2-10微米，600个孔/平方英寸并且壁板厚度为3密耳(约75微米)的堇青石主体的断裂强度模量(MOR)至少为220磅/平方英寸(1.52MPa)，例如约大于300磅/平方英寸(2.07MPa)。

在各种实施方式提供的一些优点中包括，在特定的孔隙率、孔径、孔径分布和热质量条件下，多孔蜂窝主体的强度高于常规的堇青石陶瓷的强度，使得多孔蜂窝主体非常适合用于需要高强度和高孔隙率基材的应用。所揭示的组合物还提供了灵活的孔结构设计，这可以通过向本文所揭示和所述的批料组合物中引入成孔剂来实现。

根据本发明的其它的实施方式，提供了用来形成多孔陶瓷蜂窝主体的批料组合物。所述批料组合物通常包含堇青石形成无机批料混合物，该混合物包含氧化镁源；二氧化硅源；以及铝源。所述批料组合物还包含任选的成孔剂、无机粘合剂、有机粘合剂和液体载剂。

更进一步，在本发明的其他实施方式中，提供了用来形成本文所揭示的多孔堇青石陶瓷蜂窝主体的方法。所述方法通常包括：将无机原料、有机粘合剂和液体载剂混合起来，形成塑化的批料，由所述塑化的批料形成生坯体，干燥所述生坯体，对所述生坯体进行烧制，提供所述堇青石陶瓷结构。

在以下详细描述和任意权利要求中部分地提出了揭示内容的另外一些实施方式，它们或者可以通过实施本发明来了解。以上的概述和以下的详述仅仅是示例和说明性的，不构成限制。

附图简要说明

附图显示了本发明的某些实施方式。

图1是多孔蜂窝基材的等角图。

图2是多孔蜂窝过滤器的等角图。

图3是用于微粒柴油机过滤器和汽车基材挤出工艺的工艺流程图。

图4是用于薄壁产品的包含成孔剂的批料组合物的孔径分布曲线。

图5A和5B是具有42.5％的孔隙率和2.5微米的mps的示例性批料组合物的内部的SEM图象。图5B是具有42.5％的孔隙率和2.5微米的mps的批料组合物的表面的SEM图象。

图6是(使用糊料条件下)本发明的组合物以及比较组合物的拉伸性能图。

图7是本发明的堇青石糊料的峰值负荷的应变容差-杨氏模量图。

图8A和8B是蜂窝体的SEM图象，其中杨氏模量E_mod＝2.53MPa。图8B是蜂窝体的SEM图象，其中杨氏模量E_mod＝1.7MPa。

图9是柴油机过滤器和汽车基材的烧制曲线图。

发明详述

参考附图(如果有的话)详细描述本发明的各种实施方式。对各种实施方式的谈到的内容不限制本发明的范围，本发明范围仅受所附权利要求书的范围的限制。此外，在本说明书中列出的任何实施例都不是限制性的，且仅列出要求保护的本发明的诸多可能实施方式中的一些实施方式。