[发明专利]抗热震性薄壁堇青石蜂窝陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂载体技术领域，尤其是涉及一种抗热震性能高的堇青石蜂窝陶瓷。

背景技术

汽车在行进时，其排气管路的头段温度最高，在平坦公路上行进时排气管头段温度约为300~400℃，走山路时其温度约为500~650℃，高速行驶时最高温度可达700~750℃。这就要求作为汽车尾气净化的催化剂载体具有优良的抗热震性，另外汽车刚启动时尾气较浓，这就要求催化剂反应速度快，故而催化剂载体的壁厚要小。

堇青石蜂窝陶瓷是常规的净化汽车尾气的催化剂载体，其基本组成为2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂。目前生产的堇青石蜂窝陶瓷具有较低的热膨胀性和较高的机械强度，但是其抗热震性不够。申请号为CN200510037910.8的专利文献公开了一种薄壁堇青石蜂窝陶瓷催化剂载体及制备方法，该法制备得到的催化剂载体的比表面积大、膨胀系数低，但是其抗热震性仅为650℃三次不裂，可以达到欧Ⅲ标准，还达不到欧Ⅳ标准。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明在上述对比文献的基础上进行改进，提供了一种抗热震性薄壁堇青石蜂窝陶瓷及其制备方法。本发明既保持了对比文献中堇青石蜂窝陶瓷的机械强度高、孔隙率适中、膨胀系数低的优点，又将其热震性提高到750℃三次不裂，从而满足了欧Ⅳ排放标准。

本发明的技术方案如下：

抗热震性薄壁堇青石蜂窝陶瓷，其组成的各组分及各组分重量份数、平均粒径为：

抗热震性薄壁堇青石蜂窝陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

      （1）将双峰α-氧化铝微粉与活性氧化铝微粉混合均匀；       

（2）将步骤（1）得到的产物与表面活性剂混合均匀；

（3）将步骤（2）得到的产物与滑石混合均匀；

（4）将步骤（3）得到的产物与片状高岭土、煅烧高岭土、熔融石英、粘结剂、润滑剂和水混合均匀；

（5）将步骤（4）得到的产物成型、干燥后烧结，并在烧结温度下保温，随后冷却到室温即可；

（6）上述步骤中各添加剂及水的重量份数为：

所述烧结温度为1390~1420℃，所述保温时间为小6~12时。所述表面活性剂为植物或动物的脂肪酸或其脂肪酸盐。所述表面活性剂为油酸、硬脂酸、硬脂酸钠的一种。所述润滑剂为C原子数为12~18的轻质矿物油。所述润滑剂为聚α烯烃、航空柴油或液体石蜡。所述润滑剂为玉米油。所述粘结剂为甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素。

本发明有益的技术效果在于：

      首先，本发明相对于对比文献（CN200510037910.8）所作出的改进及其有益的技术效果有：

      1、本发明在对比文献使用的各种组分的基础上，添加了双峰α-氧化铝微粉。这种氧化铝微粉为α-Al₂O₃晶型，属于六方紧密堆积构型，其特点是具有两个粒径分布的峰值。其中粒径为0.4~3.5μm的颗粒占38~48%，3.5~7μm的颗粒占25~35%，平均粒径为3μm。双峰α-氧化铝微粉有助于提高成型后的蜂窝陶瓷坯体在高温烧结过程中的反应活性，提高产品中堇青石晶相的含量，从而提高产品的抗热震性能。但如果原料的颗粒太细，在生产过程中坯体容易产生开裂，用双粒径峰结构的氧化铝既提高了产品的性能又保证了产品坯体不易开裂。

2、表面活性剂有利于细粉物料的分散，防止细粉物料的团聚，使各物料充分均匀，从而有利于固相反应获得更多堇青石晶相，还有利于物料与水的亲和，减少成型过程中可能出现的气孔、裂纹。本发明在制备过程中，首先将双峰α-氧化铝微粉和活性氧化铝微粉与表面活性剂混合，不仅可以使氧化铝经过改性、混合表面活性剂后与其他物料的共混性提高，而且可以提高氧化铝微粉的反应活性，提高产品成活率，使之更适合薄壁堇青石蜂窝体的生产。

3、本发明在制备过程中，双峰α-氧化铝微粉和活性氧化铝微粉经表面活性剂改性后，与滑石充分混合均匀，这是为了克服氧化铝颗粒润滑性较差的缺点。滑石颗粒的润滑性较好，与氧化铝微粉预混可以使氧化铝微粉与其他组分的混合均匀性较好，在煅烧过程中受热均匀，得到的蜂窝陶瓷的堇青石晶相提高，从而提高了产品的抗热震性。