一種蜂窩陶瓷載體及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】發(fā)明公開(kāi)了一種大孔徑、高孔隙率蜂窩陶瓷載體及其制備方法，所述的蜂窩陶瓷載體孔隙徑在15-40μm之間，孔隙率為40-65%，制備蜂窩陶瓷載體的原料包括滑石30-50重量份，氧化鋁20-30重量份，氫氧化鋁5-10重量份，氧化硅10-20重量份，高嶺土5-10重量份以及表面活性劑、粘結(jié)劑和造孔劑。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種蜂窩陶瓷載體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于催化劑用蜂窩陶瓷載體領(lǐng)域，涉及到用于多種催化劑負(fù)載的大孔徑、高孔隙率蜂窩陶瓷載體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蜂窩陶瓷作為一種多孔性的陶瓷制品，其內(nèi)部為大量冠通的蜂窩狀平行通道。與一般陶瓷制品相比，蜂窩陶瓷由于具有高抗熱震性、高的機(jī)械強(qiáng)度及低的熱膨脹系數(shù)、大的比表面積，成為各種用途的催化劑的理想載體。而堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷是目前使用最廣泛的催化劑用蜂窩陶瓷材料。但是作為催化劑用載體，為使催化劑涂覆均勻，牢固，涂覆量盡可能多，且使催化反應(yīng)快速發(fā)生并盡可能的減小反應(yīng)擴(kuò)散速度和阻力，很多情況下要求催化劑載體材料具有較大的孔隙率和合適的孔隙徑，如某些柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物脫除，要求蜂窩陶瓷載體具有平均孔徑在20微米以上的較大的冠通的孔徑，且要求孔隙率達(dá)到55%以上，目前國(guó)內(nèi)外的堇 青石質(zhì)蜂窩陶瓷基本都無(wú)法做到孔徑高于16微米。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)蜂窩陶瓷品質(zhì)最好的是美國(guó)的康寧公司和日本的NGK公司，康寧公司申請(qǐng)的專(zhuān)利CN1856398A公開(kāi)的一種高孔隙率蜂窩陶瓷體和制備方法，該方法制備出孔隙率在45-75%之間，優(yōu)選的孔隙率在50-65%之間的高孔隙率蜂窩陶瓷載體，但是該種蜂窩陶瓷壁厚在0.2毫米以下，主要適用于400孔/平方英寸至900孔/平方英寸，節(jié)距非常小，且其孔徑分布在2-10微米，孔徑不夠大，無(wú)法滿(mǎn)足某些催化劑需要以大節(jié)距同時(shí)又要有大孔徑、高孔隙率結(jié)構(gòu)的蜂窩陶瓷做載體的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷載體及其制備工藝。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，擬采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明一方面涉及一種蜂窩陶瓷載體，其特征在于，所述的蜂窩陶瓷載體孔隙徑在15-40 μ m之間，孔隙率為40-65%，制備蜂窩陶瓷載體的原料包括滑石30-50重量份，氧化鋁20-30重量份，氫氧化鋁5-10重量份，氧化硅10-20重量份，高嶺土 5_10重量份以及表面活性劑、粘結(jié)劑和造孔劑，任選地，包括潤(rùn)滑劑。
[0005]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的部分原料的粒徑為滑石300-350目，氧化鋁1000-1500目，氫氧化鋁800-1200目，氧化硅300-350目，高嶺土 1000-1500目，優(yōu)選的，所述的部分原料粒徑為滑石325目，氧化鋁1250目，氫氧化鋁1000目，氧化硅325目，高嶺土 1250目。
[0006]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的蜂窩陶瓷載體由原料燒結(jié)而成。
[0007]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的表面活性劑選自硬脂酸、硬脂酸鈉、硬脂酸鎂中的一種或者多種的組合，加入量為蜂窩陶瓷載體所用各種原料總量的0.5_5%，優(yōu)選為 0.5-1.5%ο
[0008]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的粘結(jié)劑選自甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酰胺中的一種或者多種的組合，加入量為蜂窩陶瓷載體所用各種原料總量的1-10%，優(yōu)選為2-5%。
[0009]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的造孔劑選自活性炭粉、石墨粉、淀粉、木漿纖維中的一種或者多種的組合，加入量為蜂窩陶瓷載體所用各種原料總量的1_20%，優(yōu)選為5-10%，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述造孔劑的粒徑在200目至325目之間。
[0010]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的潤(rùn)滑劑選自甘油、桐油、大豆油、棕櫚油中的一種或者多種的組合，加入量為蜂窩陶瓷所用各種原料總量的1-5%，優(yōu)選為1_3%。
[0011]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述蜂窩陶瓷的壁厚0.4-1.2mm，優(yōu)選的，所述的蜂窩陶瓷每平方英寸中含有30-60孔。
[0012]本發(fā)明另一方面還涉及上述蜂窩陶瓷載體的制備方法，所述方法包括如下步驟:
(1)將蜂窩陶瓷載體用各種原料滑石、氧化鋁、氫氧化鋁、氧化硅、高嶺土與表面活性劑、粘結(jié)劑、造孔劑混合均勻；
(2)將步驟(I)中混合均勻的各種粉料與潤(rùn)滑劑、水混合均勻，得到均一的泥料；
(3)將步驟(2)中的泥料經(jīng)練泥陳腐后擠出為蜂窩體，干燥，燒成，得到蜂窩陶瓷載體。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的步驟(3)中的步驟 (3)所述的泥料陳腐時(shí)間為24-48小時(shí)，干燥方式為微波干燥，燒成溫度為1370-1450°C。
[0014]本發(fā)明提供了一種大孔徑、高孔隙率的堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷載體及其制備工藝，能夠滿(mǎn)足目前某些催化劑用載體的需求，尤其是某些柴油機(jī)NOx脫除催化劑用載體的需求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1和圖2為實(shí)施例3所得蜂窩陶瓷載體的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施方案
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征進(jìn)一步說(shuō)明:
實(shí)施例1
稱(chēng)取45kg滑石，20kg氧化鋁，8kg氫氧化鋁，15kg氧化硅粉，高嶺土 8kg，稱(chēng)取5kg甲基纖維素為表面活性劑，稱(chēng)取8kg 325目玉米淀粉為造孔劑，將各種原料于混煉機(jī)中混合均勻。
[0017]稱(chēng)取2kg甘油，2kg大豆油為潤(rùn)滑劑，與30kg去離子水一起加入到上述混勻的粉料中，攪拌均勻，得蜂窩陶瓷載體用泥料。
[0018]該泥料于20°C環(huán)境陳腐24小時(shí)，擠出為壁厚0.6mm, 50孔/平方英寸的蜂窩陶瓷坯體，微波干燥后，于140(TC煅燒。
[0019]所得蜂窩陶瓷載體中位孔徑24 μ m,孔隙率56%。
[0020]實(shí)施例2
稱(chēng)取35kg滑石，25kg氧化鋁，IOkg氫氧化鋁，20kg氧化硅粉，高嶺土 10kg，稱(chēng)取Ikg聚環(huán)氧乙烷、2kg聚乙烯醇為表面活性劑，稱(chēng)取IOkg 325目石墨粉為造孔劑，將各種原料于混煉機(jī)中混合均勻。
[0021]稱(chēng)取2kg甘油，3kg桐油為潤(rùn)滑劑，與28kg去離子水一起加入到上述混勻的粉料中，攪拌均勻，得蜂窩陶瓷載體用泥料。[0022]該泥料于20°C環(huán)境陳腐24小時(shí)，擠出為壁厚0.9，40孔/平方英寸的蜂窩陶瓷坯體，微波干燥后，于1410°C煅燒。
[0023]所得蜂窩陶瓷載體中位孔徑35 μ m,孔隙率65%。
[0024]實(shí)施例3
稱(chēng)取40kg滑石，20kg氧化鋁，15kg氫氧化鋁，15kg氧化硅粉，高嶺土 10kg，稱(chēng)取2kg聚環(huán)氧乙烷、2kg羥丙基甲基纖維素為表面活性劑，稱(chēng)取IOkg 200目淀粉為造孔劑，將各種原料于混煉機(jī)中混合均勻。
[0025]稱(chēng)取2kg桐油、2kg棕櫚油為潤(rùn)滑劑，與25kg去離子水一起加入到上述混勻的粉料中，攪拌均勻，得蜂窩陶瓷載體用泥料。
[0026]該泥料于20°C環(huán)境陳腐24小時(shí)，擠出為壁厚0.8，40孔/平方英寸的蜂窩陶瓷坯體，微波干燥后，于1420°C煅燒。
[0027]使用壓汞儀汞侵入法測(cè)定蜂窩載體的孔隙率和孔徑，測(cè)得蜂窩陶瓷載體中位孔徑40 μ m,孔隙率63%。
[0028]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所限`定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種蜂窩陶瓷載體，其特征在于，所述的蜂窩陶瓷載體孔隙徑在15-40 μ m之間，孔隙率為40-65%，制備蜂窩陶瓷載體的原料包括滑石30-50重量份，氧化鋁20-30重量份，氫氧化鋁5-10重量份，氧化硅10-20重量份，高嶺土 5-10重量份以及表面活性劑、粘結(jié)劑和造孔劑，任選地，包括潤(rùn)滑劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩陶瓷載體，所述的部分原料的粒徑為滑石300-350目，氧化鋁1000-1500目，氫氧化鋁800-1200目，氧化硅300-350目，高嶺土 1000-1500目，優(yōu)選的，所述的部分原料粒徑為滑石325目，氧化鋁1250目，氫氧化鋁1000目，氧化硅325目，高嶺土 1250目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蜂窩陶瓷載體，所述的蜂窩陶瓷載體由原料燒結(jié)而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩陶瓷載體，所述的表面活性劑選自硬脂酸、硬脂酸鈉、硬脂酸鎂中的一種或者多種的組合，加入量為蜂窩陶瓷載體所用各種原料總量的0.5-5%，優(yōu)選為 0.5-1.5 %。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩陶瓷載體，所述的粘結(jié)劑選自甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酰胺中的一種或者多種的組合，加入量為蜂窩陶瓷載體所用各種原料總量的1-10%，優(yōu)選為2-5 %。
6.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的蜂窩陶瓷載體，所述的造孔劑選自活性炭粉、石墨粉、淀粉、木漿纖維中的一種或者多種的組合，加入量為蜂窩陶瓷載體所用各種原料總量的1_20%，優(yōu)選為5-10%，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述造孔劑的粒徑在200目至325目之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩陶瓷載體，所述的潤(rùn)滑劑選自甘油、桐油、大豆油、棕櫚油中的一種或者多種的組合，加入量為蜂窩陶瓷所用各種原料總量的1_5%，優(yōu)選為1-3%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的蜂窩陶瓷載體，所述蜂窩陶瓷的壁厚0.4-1.2mm,優(yōu)選的，所述的蜂窩陶瓷每平方英寸中含有30-60孔。
9.權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的蜂窩陶瓷載體的制備方法，所述方法包括如下步驟: (1)將蜂窩陶瓷載體用各種原料滑石、氧化鋁、氫氧化鋁、氧化硅、高嶺土與表面活性劑、粘結(jié)劑、造孔劑混合均勻； (2)將步驟(I)中混合均勻的各種粉料與潤(rùn)滑劑、水混合均勻，得到均一的泥料； (3)將步驟(2)中的泥料經(jīng)練泥陳腐后擠出為蜂窩體，干燥，燒成，得到蜂窩陶瓷載體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蜂窩陶瓷載體的制備方法，所述的步驟(3)中的步驟(3)所述的泥料陳腐時(shí)間為24-48小時(shí)，干燥方式為微波干燥，燒成溫度為1370-1450°C。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK103449840SQ201310379848
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】馬少丹, 姜海英, 梅天放, 左方圓, 張雷 申請(qǐng)人:北京中安四海節(jié)能環(huán)保工程技術(shù)有限公司