[发明专利]一种窄孔径分布的堇青石陶瓷蜂窝体及其制备方法

说明书

本申请公开了一种堇青石陶瓷蜂窝体及其制备方法，属于过滤催化材料领域。该堇青石陶瓷蜂窝体的制备原料包括：用于形成堇青石的原料组合物、造孔剂、粘结剂和润滑剂；其中，所述造孔剂包括平均粒径为20‑60μm的有机聚合物颗粒；所述堇青石陶瓷蜂窝体的总孔隙率不小于60％，孔径分布Df小于0.5。该堇青石陶瓷蜂窝体的孔隙率高、孔分布窄、小孔少、热膨胀系数优良和等静压强度高；故该堇青石陶瓷蜂窝体作为过滤器使用时的过滤效率高、背压低，保证其在运输、催化剂涂覆、封装等过程不易产生缺陷，并且在使用过程耐热冲击性较高。

技术领域

本申请涉及一种堇青石陶瓷蜂窝体及其制备方法，属于过滤催化材料领域。

背景技术

颗粒过滤器用于过滤汽油和柴油车排放的细微颗粒物(PM)。颗粒过滤器结构由蜂窝本体和堵孔部分构成。多孔壁间隔的隔室构成蜂窝本体，堵孔部在蜂窝本体的进口端和出口端形成“国际象棋”式交叉。发动机排出的尾气通过蜂窝过滤器的进口端，气体携带的细微颗粒物被封孔部截留，气体穿过多孔隔壁进入相邻隔室流出。蜂窝颗粒过滤器分为汽油颗粒过滤器(GPF)和柴油颗粒过滤器(DPF)，蜂窝颗粒过滤器的材料成熟为堇青石陶瓷蜂窝体。

随着排放法规对PM和PN的严格限制，为了提高过滤效率、降低背压，要求颗粒过滤器具有较高的气孔率、窄孔分布，但传统的堇青石陶瓷蜂窝体的孔隙很难实现窄孔分布，并且容易造成烧结开裂；且气孔率增大其等静压强度大幅降低，在生产过程、产品运输、催化剂涂覆、以及封装过程中都可能造成缺陷，严重的会造成开裂，导致产品的报废。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种堇青石陶瓷蜂窝体，该堇青石陶瓷蜂窝体的孔隙率高、孔分布窄、小孔少、热膨胀系数优良和等静压强度高；故该堇青石陶瓷蜂窝体作为过滤器使用时的过滤效率高、背压低，保证其在运输、催化剂涂覆、封装等过程不易产生缺陷，并且在使用过程耐热冲击性较高。

该堇青石陶瓷蜂窝体，其制备原料包括：用于形成堇青石的原料组合物、造孔剂、粘结剂和润滑剂；其中，所述造孔剂包括平均粒径为20-60μm的有机聚合物颗粒；所述堇青石陶瓷蜂窝体的总孔隙率不小于60％，孔径分布Df 小于0.45。可选地，所述有机聚合物颗粒为聚合物树脂。

可选地，所述有机聚合物颗粒选自聚苯硫醚、聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。优选地，所述有机聚合物颗粒为聚苯硫醚。

可选地，所述有机聚合物颗粒为均匀实心球形。

可选地，所述有机聚合物颗粒的平均粒径为30-50μm。优选地，所述有机聚合物颗粒的平均粒径为35-45μm。更优选地，所述有机聚合物颗粒的平均粒径为40-50μm。最优选地，所述有机聚合物颗粒的平均粒径为45μm。

可选地，所述堇青石陶瓷蜂窝体的孔隙率大于60％，孔径分布Df小于0.42。

优选地，所述堇青石陶瓷蜂窝体的孔隙率不大于70％。更优选地，所述堇青石陶瓷蜂窝体的孔隙率不大于65％。

优选地，所述孔径分布Df小于0.4。更优选地，孔径分布Df小于0.39。

可选地，所述堇青石陶瓷蜂窝体中孔径小于D₅的孔占总孔隙的5％，其中 D₅不小于7μm。优选地，所述D₅为7μm-13μm。进一步地，所述D₅为9 μm-13μm。

可选地，所述堇青石陶瓷蜂窝体的平均孔径为20-25μm。优选地，所述堇青石陶瓷蜂窝体的平均孔径为21-24μm。更优选地，所述堇青石陶瓷蜂窝体的平均孔径为21.5-23.5μm。