CN102614724B - 一种用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料及封堵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，按照质量百分比其基料组成为：低膨胀材料40～70％、加热体积膨胀剂10～35％、矿化剂10～30％、无机塑化剂10～20％；并且，相对基料的质量百分比含有机添加剂6～10％、水18～35％。此外还公开了使用上述堵孔材料对壁流式蜂窝陶瓷进行封堵的方法。本发明堵孔材料膨胀系数可控可调，能够与蜂窝陶瓷材质的膨胀系数相匹配，大大提高了堵孔材料与蜂窝陶瓷孔壁的结合强度，从而有效提高了抗热冲击性能，确保了蜂窝陶瓷被封堵孔道的密封性。而且封堵方法简单易行，生产效率高，性能优异，有利于推广和使用。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷膜分离技术领域，尤其涉及一种用于壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料及封堵方法。
背景技术
壁流式蜂窝陶瓷是过滤孔道的进口与相邻出口前后交替封堵的一种蜂窝陶瓷。当气流从壁流式蜂窝陶瓷过滤孔道的一端进入流向另一端时，可以迫使气体从过滤孔道壁面穿过，从而达到过滤颗粒的目的。壁流式蜂窝陶瓷具有耐高温、过滤效率高、抗腐蚀性好、抗热震性能好等优点，因而广泛应用于柴油机颗粒捕集器(简称DPF)以及高温烟气过滤等场合，使高温气体通过蜂窝陶瓷孔壁而实现截留高温粉尘颗粒的目的。
对于壁流式蜂窝陶瓷的两端，通常是采用堵孔泥料、按照堵孔工艺方法对蜂窝陶瓷载体的两端进行封堵。为提高产品性能以满足使用需求，国内外对此也进行了相关的开发和研究。中国专利公开号为CN101116831A的专利公开了一种壁流式蜂窝陶瓷载体坯堵孔方法，其采用由碳化硅和碳粉组成的泥料作为堵孔材料，用薄膜包住壁流式蜂窝陶瓷载体坯的两个截面，并且在与两截面孔相对的薄膜上交叉开孔且两截面上的薄膜孔互不导通，用挤压的方式将堵孔泥料挤入与两截面薄膜孔相对的壁流式蜂窝陶瓷载体坯的孔内，放置12～36小时后，放入微波炉里进行微波烘干，将堵孔料中的水分烘干。
然而，现有技术所采用的堵孔材料膨胀系数不可调，难以与蜂窝陶瓷载体膨胀系数相匹配，普遍存在着抗热冲击性能差、结合不牢靠等问题，在有高温气体冲击时很容易脱落，不能确保被封堵孔道具备有效的密封性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种膨胀系数可调、结合强度高、适用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，以有效提高抗热冲击性能及适应性，从而确保蜂窝陶瓷被封堵孔道的密封性。本发明的另一目的在于提供使用上述堵孔材料对壁流式蜂窝陶瓷进行封堵的方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，按照质量百分比其基料组成为：低膨胀材料40～70％、加热体积膨胀剂10～35％、矿化剂10～30％、无机塑化剂10～20％；并且，相对基料的质量百分比含有机添加剂6～10％、水18～35％。
上述方案中，本发明所述低膨胀材料为含锂矿物、钛酸铝、堇青石、莫来石中的一种或几种组合，优选为钛酸铝、堇青石、莫来石中的一种或几种组合。所述加热体积膨胀剂为蓝晶石、锂辉石或其组合。所述矿化剂为长石、锂瓷石、锂云母中的一种或几种组合。所述无机塑化剂为高岭土。所述有机添加剂为桐油、甘油、羧甲基纤维素。
本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的封堵方法，将上述堵孔材料制成泥段，置入欲封堵的蜂窝陶瓷孔道内，并挤压使其与孔道周边壁面紧密接触；然后于50～60℃温度下烘干后进行烧成，烧成温度为1150～1250℃，保温10～30分钟。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明堵孔材料的膨胀系数可调，能够与蜂窝陶瓷材质的膨胀系数相匹配，并大大提高了堵孔材料与蜂窝陶瓷孔壁的结合强度，从而有效提高了抗热冲击性能，在有高温气体冲击时不脱落，在急冷急热交换时也不会开裂脱落，确保了蜂窝陶瓷被封堵孔道的密封性。
(2)本发明堵孔材料由于膨胀系数可控可调，因而适合不同膨胀系数的蜂窝陶瓷使用，便于灵活调节，适应性强。而且封堵方法简单易行，有效降低了烧结温度和时间的同时，提高了结合强度和抗热冲击性，生产效率高，性能优异，有利于推广和使用。
下面将结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
具体实施方式
本发明各实施例用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料的配方体系如下：
实施例一：
本实施例用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，按照质量百分比其基料组成为：莫来石40％、锂辉石20％、锂长石30％、高岭土10％；并且，相对基料的质量百分比加入羧甲基纤维素4％、水30％。
实施例二：
本实施例用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，按照质量百分比其基料组成为：堇青石40％、锂辉石25％、锂长石20％、高岭土15％；并且，相对基料的质量百分比加入羧甲基纤维素4％、水35％。
实施例三：
本实施例用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，按照质量百分比其基料组成为：堇青石60％、蓝晶石20％、锂云母10％、高岭土10％；并且，相对基料的质量百分比加入羧甲基纤维素4％、水30％。
实施例四：
本实施例用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，按照质量百分比其基料组成为：堇青石45％、锂辉石30％、锂瓷石10％、高岭土15％；并且，相对基料的质量百分比加入羧甲基纤维素4％、水35％。
实施例五：
本实施例用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，按照质量百分比其基料组成为：堇青石50％、锂辉石20％、锂云母10％、高岭土20％；并且，相对基料的质量百分比加入羧甲基纤维素4％、水35％。
实施例六：
本实施例用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，按照质量百分比其基料组成为：堇青石40％、锂辉石25％、长石20％、高岭土15％；并且，相对基料的质量百分比加入羧甲基纤维素4％、水30％。
实施例七：
本实施例用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，按照质量百分比其基料组成为：堇青石45％、蓝晶石25％、锂瓷石15％、高岭土15％；并且，相对基料的质量百分比加入羧甲基纤维素4％、水33％。
实施例八：
本实施例用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，按照质量百分比其基料组成为：钛酸铝45％、锂辉石20％、锂长石25％、高岭土10％；并且，相对基料的质量百分比加入羧甲基纤维素4％、水25％。
使用上述各实施例堵孔材料封堵蜂窝陶瓷，以规格为150×150×300mm、共625个孔道、孔道为4.2mm×4.2mm方孔的蜂窝陶瓷为例，其封堵方法如下：
将上述堵孔材料各组成搅拌均匀后进行真空练泥，然后用塑料薄膜包裹密封，置于冰箱内确保泥料中的水分不会蒸发掉，陈腐1天，然后真空练泥得到泥段；将泥段装到挤条机，挤出直径为3.5mm的泥条，切成长度为15mm的小泥柱，置入欲封堵的蜂窝陶瓷孔道内，同时在孔道内从蜂窝陶瓷的另一端伸入了一根弹性杆，弹性杆的最上端具有与蜂窝陶瓷孔大小适配的方形弹性端头，稍用力挤压使具有可塑性的泥段与蜂窝陶瓷孔道四周壁面紧密接触；然后于50～60℃的恒温烘箱中烘干，干燥后置于梭式窑中烧成，烧成温度为1150～1250℃，保温10～30分钟。
使用上述各实施例堵孔材料进行封堵的工艺参数如表1所示。
表1本发明各实施例堵孔材料的封堵工艺参数
上述各实施例堵孔材料的性能指标如表2所示。
表2本发明各实施例堵孔材料的性能指标
Claims (5)
1.一种用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，其特征在于按照质量百分比其基料组成为：低膨胀材料40～70%、加热体积膨胀剂10～35%、矿化剂10～30%、无机塑化剂10～20%；并且，相对基料的质量百分比含有机添加剂6～10%、水18～35%；所述低膨胀材料为含锂矿物、钛酸铝、堇青石、莫来石中的一种或几种组合；所述加热体积膨胀剂为蓝晶石、锂辉石或其组合；所述矿化剂为长石、锂瓷石、锂云母中的一种或几种组合；所述堵孔材料置入欲封堵的蜂窝陶瓷孔道内烘干后于1150～1250℃温度下烧结形成。
2.根据权利要求1所述的用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，其特征在于：所述低膨胀材料为钛酸铝、堇青石、莫来石中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，其特征在于：所述无机塑化剂为高岭土。
4.根据权利要求1所述的用于低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的堵孔材料，其特征在于：所述有机添加剂为桐油、甘油、羧甲基纤维素。
5.一种低膨胀壁流式蜂窝陶瓷的封堵方法，其特征在于：将权利要求1-4之一所述堵孔材料制成泥段，置入欲封堵的蜂窝陶瓷孔道内，并挤压使其与孔道周边壁面紧密接触；然后于50～60℃温度下烘干后进行烧成，烧成温度为1150～1250℃，保温10～30分钟。
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