一種機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶 瓷及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，以柴油、汽油和天然氣等為燃料的機(jī)動車尾氣催化凈化裝置中普遍使用堇 青石蜂窩陶瓷作為催化劑載體，蜂窩陶瓷既是催化劑的載體又是機(jī)動車尾氣的排放通道。 不同機(jī)動車催化劑的工作溫度通常在650~800°C 土。因發(fā)動機(jī)在使用中的頻繁啟動和熄 火，使蜂窩陶瓷載體長期、反復(fù)承受從室溫h650~800 °C的熱震沖擊;如果抗熱震性(ΛΤ) 差，蜂窩陶瓷載體很快就會碎裂，以致催化凈化器失效。目前，汽油車和天然氣車的催化劑 的最佳工作溫度< 800°C，柴油車催化劑的最佳工作溫度< 650°C。因此，催化劑的上述工況 要求汽油車和天然氣車的載體能承受800°C及以上的熱震，而柴油車用的載體能承受2 650 °C的熱震即可。國內(nèi)、外現(xiàn)役的催化劑載體主要是堇青石蜂窩陶瓷，它主要由滑石、高嶺石、 偏高嶺石、氧化鋁和石英粉等合成而成；堇青石蜂窩陶瓷的燒結(jié)溫度在1400°C±，保溫時間 長。石英玻璃的熱脹系數(shù)為〇.55Xl(T 6/°C;采用石英玻璃為主要原料制備的蜂窩陶瓷不僅 熱脹系數(shù)低，燒結(jié)溫度也低。因此，磷酸硅蜂窩陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)成本低，性能滿足所載催化 劑的工況要求，是部分堇青石蜂窩陶瓷的替代品，尤其適用作柴油車的尾氣催化劑的載體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對現(xiàn)有載體產(chǎn)品的選擇性小，目的在于提供一種機(jī)動車尾氣催化凈化器 用磷酸硅蜂窩陶瓷及其制備方法。
[0004] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷，是由陶瓷原料經(jīng)陶瓷成型和燒結(jié) 工藝制備而成，所述磷酸硅蜂窩陶瓷的化學(xué)組成特征為SiO 2 80~98wt%，P205 20~2wt%。
[0006] 上述方案中，所述陶瓷原料的各組分按重量份數(shù)計為:石英玻璃粉48~75份，磷酸 硅凝膠25~50份。
[0007] 上述方案中，所述石英玻璃粉的Si〇2含量為97~99.9wt % ;粒度特征為D5Q = 5~35 μηι〇
[0008] 上述方案中，所述磷酸硅凝膠是由硅溶膠和磷酸溶液配制而成，磷酸硅凝膠中干 物質(zhì)的質(zhì)量百分比為25%~40%，水的質(zhì)量百分比為60%~75%。
[0009] 上述方案中，所述干物質(zhì)的化學(xué)組成特征為：Si〇235wt%~78wt%，P2〇5 22wt%~ 65wt%。
[0010] 上述方案中，所述娃溶膠的濃度為20wt%~40wt% ;所述磷酸的濃度為85wt%~ 98wt%。
[0011] 上述機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷的制備方法，包括如下步驟：
[0012] (1)按各組分配比稱取石英玻璃粉和磷酸硅凝膠，將陶瓷原料充分混勻后形成配 合料，然后在配合料中加入陶瓷成型輔料和水，在真空條件下充分混煉成均勻的泥料；
[0013] (2)將混煉好的泥料投入到陶瓷真空擠出機(jī)成型為蜂窩陶瓷坯體并烘干；
[0014] (3)將烘干的蜂窩陶瓷坯體置于窯內(nèi)燒結(jié)后得到石英蜂窩陶瓷。
[0015]上述方案中，所述真空條件的真空度為3 X 10-2Pa~6 X 10-2Pa。
[0016] 上述方案中，所述燒結(jié)的燒結(jié)制度為:燒結(jié)溫度750~900°C，保溫0.5~3小時。
[0017] 上述方案中，所述陶瓷真空擠出機(jī)為立式陶瓷真空擠出機(jī)或臥式陶瓷真空擠出 機(jī)。
[0018] 本發(fā)明的有益效果如下：（1)本發(fā)明以石英玻璃作為制備磷酸硅蜂窩陶瓷的主要 原料，制備得到的磷酸硅蜂窩陶瓷(平行蜂窩孔道)的熱脹系數(shù)為0.55~0.9X1(T 6/°C(25~ 800°C)，保持低熱脹系數(shù)(0.55~0.9X 1(T6/°C)不變的工作溫度< 1100°C ; (2)本發(fā)明所述 磷酸硅蜂窩陶瓷的原料易得、產(chǎn)品的燒成溫度低、燒結(jié)時間短，其制造成本遠(yuǎn)低于現(xiàn)役的堇 青石蜂窩陶瓷，是一種性能優(yōu)良、尤其適用作柴油車尾氣催化凈化器中催化劑的載體。
【具體實施方式】
[0019] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0020] 以下實施例中，所述石英玻璃粉中SiO2的含量2 97 · Owt %，D5Q = 5~35μπι(激光粒 度分析方法，后同），所述磷酸硅凝膠是由硅溶膠和磷酸配制而成，其中硅凝膠的濃度為 20wt %~40wt % ;磷酸的濃度為98wt %~85wt %。所述磷酸娃凝膠中干物質(zhì)的質(zhì)量百分比 為20%~40 %，水的質(zhì)量百分比為60%~80%，其中干物質(zhì)的化學(xué)組成特征為：SiO2 35wt% ~78wt%，P2〇5 22wt% ~65wt%。
[0021] 實施例1
[0022] -種機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷，主要由石英玻璃粉（SiO2含量 99.90wt%，D5〇 = 7ym)、磷酸娃凝膠（由濃度為30wt%的娃溶膠和濃度為85wt%的磷酸配制 而成，其中Si02、P 2〇5和水的質(zhì)量百分含量分別是26wt%、10wt%和64wt%)、陶瓷成型輔料 和適量水組成，所述原料的配比按重量份數(shù)計為:石英玻璃粉66份，磷酸硅凝膠25份，聯(lián)結(jié) 劑4份，潤滑劑2份;水量以方便成型即可。
[0023] 上述機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷的制備方法，包括如下步驟：（1)按 各組分配比稱取原料，充分混勻后形成配合料，然后在真空條件下（真空度為6X I(T2Pa)充 分混煉成均勻的泥料；（2)將混煉好的泥料投入立式陶瓷真空擠出機(jī)成型為蜂窩陶瓷坯體， 濕坯經(jīng)微波烘干后，直接進(jìn)入窯中燒結(jié);燒結(jié)制度為:750°C下保溫3小時，燒結(jié)后得到磷酸 硅蜂窩陶瓷。
[0024] 本實施例制備得到的磷酸硅蜂窩陶瓷的化學(xué)組成特征為：SiO2 96.34wt %，P2O5 3 · 325wt % ;熱脹系數(shù)為0 · 55 X 10-VcC (25~800 cC)。
[0025] 實施例2
[0026] -種機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷，主要由石英玻璃粉（SiO2含量 99.9wt % ,D5Q= 19μηι)、磷酸娃凝膠（由濃度為20%的娃溶膠和濃度為85%的磷酸配制而成， 其中Si02、P 2〇5和水的質(zhì)量百分含量分別是16wt%、21wt%和63%)、陶瓷成型輔料和適量水 組成;所述原料的配比按重量份數(shù)計為:石英玻璃粉60份，磷酸硅凝膠35份，聯(lián)結(jié)劑2份，潤 滑劑1份;水量以方便成型為宜。
[0027]上述機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷的制備方法，包括如下步驟：（1)按 各組分配比稱取原料，充分混勻后形成配合料，然后在真空條件下（真空度為5X I(T2Pa)充 分混煉成均勻的泥料；（2)將混煉好的泥料投入立式臥式陶瓷真空擠出機(jī)成型為蜂窩陶瓷 坯體，濕坯經(jīng)微波烘干后，直接進(jìn)入窯中燒結(jié);燒結(jié)制度為:800 °C下保溫1小時，燒結(jié)后得到 磷酸硅蜂窩陶瓷。
[0028] 本實施例制備得到的磷酸硅蜂窩陶瓷的化學(xué)組成特征為：SiO2 89.84wt%，P2O5 10 · 07wt % ;熱脹系數(shù)為0 · 75 X 10-VcC (25~800 cC)。
[0029] 實施例3
[0030] -種機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷，主要由石英玻璃粉（SiO2含量 99.9wt%，D5〇 = 30ym)、磷酸娃凝膠（由濃度為40wt%的娃溶膠和濃度為85wt%的磷酸配制 而成，其中Si02、P 2〇5和水的質(zhì)量百分含量分別是14wt%、26wt%和60wt%)、陶瓷成型輔料 和適量水組成;所述原料的配比按重量份數(shù)計為:石英玻璃粉48份，磷酸硅凝膠45份，聯(lián)結(jié) 劑2.5份，潤滑劑1份，水量以方便成型為宜。
[0031] 上述機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷的制備方法，包括如下步驟：（1)按 各組分配比稱取原料，充分混勻后形成配合料，然后在真空條件下（真空度為3X I(T2Pa)充 分混煉成均勻的泥料；（2)將混煉好的泥料投入立式陶瓷真空擠出機(jī)成型為蜂窩陶瓷坯體， 濕坯經(jīng)微波烘干后，直接進(jìn)入窯中燒結(jié);燒結(jié)制度為 :900°C下保溫0.5小時，燒結(jié)后得到磷 酸硅蜂窩陶瓷。
[0032] 本實施例制備得到的磷酸硅蜂窩陶瓷的化學(xué)組成特征為：Si02 82.2wt%，P205 17 · 7wt% ;熱脹系數(shù)為0 · 9 X 10-6/°C (25~800°C)。
[0033]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的實例，而并非對實施方式的限制。對 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或 變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而因此所引申的顯而易見的變化或變 動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷，其特征在于，所述磷酸硅蜂窩陶瓷 是由陶瓷原料經(jīng)陶瓷成型和燒結(jié)工藝制備而成，所述磷酸硅蜂窩陶瓷的化學(xué)組成特征為 Si0280~98wt%，P2〇5 2~20wt%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷，其特征在于，所述陶 瓷原料的各組分按重量份數(shù)計為:石英玻璃粉48~75份，磷酸硅凝膠25~50份。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷，其特征在于，所述石 英玻璃粉的Si〇2含量為97~99.9wt% ;粒度特征為D5Q = 5~35μπι。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷，其特征在于，所述磷 酸硅凝膠是由硅溶膠和磷酸溶液配制而成，磷酸硅凝膠中干物質(zhì)的質(zhì)量百分比為25%~ 40%，水的質(zhì)量百分比為60%~75%。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷，其特征在于，所述干 物質(zhì)的化學(xué)組成特征為：Si〇2 35wt%~78wt%，P2〇5 22wt%~65wt%。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷，所述硅溶膠的濃度 為20wt%~40wt% ;所述磷酸溶液的濃度為85wt%~98wt%。7. 權(quán)利要求1~6任一所述機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷的制備方法，其特 征在于，包括如下步驟： (1) 將陶瓷原料充分混勻后形成配合料，在配合料中加入陶瓷成型輔料和水，然后置于 真空條件下充分混煉成均勻的泥料； (2) 將混煉好的泥料投入到陶瓷真空擠出機(jī)成型為蜂窩陶瓷坯體并烘干； (3) 將烘干的蜂窩陶瓷坯體置于窯內(nèi)燒結(jié)后得到磷酸硅蜂窩陶瓷。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)的燒結(jié)制度為:燒結(jié)溫度750 ~900 °C，保溫0.5~3小時。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述真空的真空度為3 X l(T2Pa~6 X 10-2Pa〇10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述陶瓷真空擠出機(jī)為立式陶瓷真 空擠出機(jī)或臥式陶瓷真空擠出機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)動車尾氣催化凈化器用磷酸硅蜂窩陶瓷及其制備方法。所述磷酸硅蜂窩陶瓷是由陶瓷原料經(jīng)陶瓷成型和燒結(jié)工藝制備而成，所述磷酸硅蜂窩陶瓷的化學(xué)組成特征為SiO280～98wt％，P2O52～20wt％；所述陶瓷原料的各組分按重量份數(shù)計為：石英玻璃粉48～75份，磷酸硅凝膠25～50份。本發(fā)明采用石英玻璃為主要原料之一，所制磷酸硅蜂窩陶瓷的燒結(jié)溫度低、時間短，可以明顯降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明制備得到的磷酸硅蜂窩陶瓷(平行蜂窩孔道)的熱脹系數(shù)0.55～0.9×10-6/℃(25～800℃)，而其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于現(xiàn)役相同熱脹系數(shù)水平的堇青石蜂窩陶瓷。
【IPC分類】B01D53/94, B01J27/182, B01J32/00
【公開號】CN105597838
【申請?zhí)枴緾N201511024685
【發(fā)明人】何涌, 何毅
【申請人】何涌
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月30日