[发明专利]高孔隙率颗粒捕捉器制备方法

说明书

本发明涉及一种高孔隙率颗粒捕捉器制备方法，采用下述步骤制成：采用淀粉类造孔材10‑60％、有机物小球造孔材0.1‑30％、碳源造孔材5‑30％，混合形成造孔材；采用滑石40‑45％、高岭土10‑20％、氧化铝20‑30％和氧化硅10‑15％混合，形成无机原料；然后按照无机原料与造孔材比例10：2‑5的比例混合，并且加入粘结剂6‑10％和润滑剂1‑2％份，再加入水20‑30％份充分搅拌；采用上述物料通过挤出机挤出物料；将蜂窝陶瓷胚体通过干燥机进行干燥处理；将干燥后的蜂窝陶瓷胚体放入烧结炉内，温度为从室温逐步上升至1420℃，按照每小时30℃进行升温，然后在1420℃恒温8小时。利用三元造孔材系统，既达到高孔隙率的需求，又通过错开发热峰的方法，降低烧结时的热量积累，从而减少烧结开裂的发生。

技术领域

本发明涉及一种汽车尾气处理装置，尤其是一种高孔隙率颗粒捕捉器制备方法。

背景技术

蜂窝陶瓷颗粒捕捉器技术已被广泛用于汽车及卡车尾气处理上。一般，蜂窝陶瓷颗粒捕捉器采用壁流式过滤方式以去除尾气中的颗粒。原理就是在入口处每隔一孔堵住，另一孔保持通畅；而在出口处，对应的孔保持相反的堵或通。这样，蜂窝陶瓷呈国际象棋的棋盘式，保证尾气必须从壁上通过，从而达到将尾气中的颗粒截留在壁上的目的。

在应用中，尾气中的颗粒(如碳黑)在入口处未封堵的通道里面聚集，等达到一定的量以后，计算机系统会启动再生工程，将收集的碳黑烧去，从而降低了系统的背压。由于此类碳黑大多数是微米或纳米级小颗粒，其燃烧速度极快，在很短的时间内(十多分钟内)释放出大量热，从而使得颗粒捕捉器内部温度急剧升高。若控制不好，会导致颗粒捕捉器被烧融化。通过计算机控制再生步骤，可以将融化的风险降低。但是，升温过高过快导致的热应力是一直存在，并且是导致颗粒捕捉器开裂的主要原因。因此，一般柴油机用颗粒捕捉器具有很大的热容量，从而使得再生时升温速度减慢。当材料一定时，热容量的提升是依靠材料的重量实现，具体方法是增加壁厚。

与此同时，为使得颗粒捕捉器的背压降低，材料必须具有一定的孔隙率，如50-65％。对于颗粒捕捉器来说，气孔的形成除了材料本身自带的气孔外，还要通过加入造孔材料以增加气孔率到预期的范围。此类造孔材料，在烧结的低温阶段(150-700℃)被烧去，留下气孔。一般的造孔材料有碳类(石墨、活性炭、碳黑)，坚果壳的粉，淀粉类，有机物球体等等。虽然造孔材种类不同，但它们都有一特点：在烧去时会放热。由于颗粒捕捉器配方中造孔材添加量大，并且蓄热多，导致中心在此过程时升温过快，与外围温差变大，从而导致烧结开裂。为减少开裂的可能，一般采用减缓炉子的升温速率，从而让造孔材缓慢燃烧和放热，达到降低颗粒捕捉器升温速率的目的。对于颗粒捕捉器(直径大于10英寸)的烧结过程，一般总时间在120小时以上。

为满足不断严格的尾气排放标准，越来越多的催化剂被涂覆在颗粒捕捉器上。由于孔隙被催化剂填充，从而导致背压的增加。因此，对于高催化剂涂覆的情况，一般采用高孔隙率材料。此类材料的孔隙率在60％以上，从而可以容纳更多的催化剂，并且有很好的背压性能。

为提高孔隙率，一般在配方中加入更多的造孔材。但是，当造孔材含量到一定程度，再增加其含量并不能更多地提高孔隙率。相反，过多的造孔材会导致烧结时放热增多，从而增加烧结开裂的可能性。因此，有必要调节配方中的造孔材比例，从而既可以满足高孔隙率性能的需要，又可以避免烧结开裂的可能性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用三元造孔材系统，既达到高孔隙率的需求，又通过错开发热峰的方法，降低烧结时的热量积累，从而减少烧结开裂的发生的高孔隙率颗粒捕捉器制备方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种高孔隙率颗粒捕捉器制备方法，采用下述步骤制成：

S1：采用淀粉类造孔材10-60％、有机物小球造孔材0.1-30％、碳源造孔材5-30％，其中配方百分比为重量百分比，混合形成造孔材，利用差热扫描量热法分析各种造孔材的放热峰；