CN103145439A - 一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷 - Google Patents
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Abstract
一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，涉及硅酸盐工业技术领域，以稀土混合物、磷钨酸钾、氧化锆及非晶态石英颗粒作为烧结助剂、膨胀系数和热导率调节剂获得陶瓷在宽温度范围内的低热膨胀系数甚至负膨胀系数及高热导率，其结构为高度定向片状堇青石结构，具有良好催化剂涂覆性能及力学强度；采用不同分子量的氧化乙烯为陶瓷成型粘结剂，以菜籽油或花生油等作为成型主润滑剂，泥料通过高压挤出机定向挤压流道和晶体定向梳理模具及蜂窝多孔模具获得晶体高度定向排列的生坯，然后采用特殊烧成曲线获得陶瓷，整个陶瓷制备工艺流程和配方经济、稳定和环保。
Description
技术领域
本发明涉及硅酸盐工业技术领域，具体涉及陶瓷生产制备领域，利用该技术生产的陶瓷主要应用于化工和内燃机气体催化支撑体、气体过滤、蓄热体材料、耐磨材料、防弹装甲材料等方面。
背景技术
蜂窝多孔陶瓷是一种结构似蜂窝形状的多孔陶瓷产品，具有广泛的用途，其中用量较大的领域为汽车尾气净化和脱硫脱硝催化剂支撑体，如公开号为CN1457920、CN1413769、CN1401416、CN102424569A等的中国专利，均公开了多孔陶瓷方面的相关技术。
蜂窝多孔陶瓷作为各种催化剂支撑体或高温气体过滤材料时，需要应对温度急剧变化，陶瓷发生不会破裂，即耐热冲击力，其衡量重要参数为陶瓷热膨胀系数和导热率的大小。很多发明专利提出降低蜂窝多孔陶瓷热膨胀系数和提高蜂窝多孔陶瓷热导率方法、成型工艺、配方，如公开号为CN102424569A、CN102365119A、CN101374786 、CN102249656A 、CN102731106A、 CN144778等专利。虽然以上这些专利多从配方角度提出降低蜂窝多孔陶瓷热膨胀系数方法，如使用堇青石作为陶瓷主晶相，陶瓷成型时加入石墨粉末或羟丙基甲基纤维素，或配方中加入钨酸锆、锂辉石及石英粉，达到降低热膨胀系数的目的，如中国专利CN102249656A 、CN1903796 、CN1785895等，但存在很多局限如低膨胀率温度范围窄、实际工艺过程缺乏可操作性及蜂窝多孔陶瓷的热导率没有得到显著提高等一系列问题。
另外，一些中国专利如CN102276287A、CN101550022等及文献所代表的蜂窝多孔陶瓷成型工艺存在着添加剂种类繁多，工艺复杂等问题且缺乏具体可操作的烧成工艺。如何使细度达0.3～5微米极易团聚颗粒和配比只有0.1%的配料称量精确及混合均匀，获得成分均一的泥料，得到膨胀系数、热导率、矿物化学成分一致的蜂窝多孔陶瓷是各个厂家必须良好解决的问题。一些中国专利如CN101074161、CN102399082A 、CN101374786、CN101565324提出采用球磨 、多次炼泥、陈腐等方式均化泥料，虽然这些方式在一定程度上可以起到均化泥料，但带来很多弊病，如球磨破坏了粒度级配和有机添加剂高分子的链长，和采用单纯搅拌混合、多次炼泥不能完全有效打开矿物团聚颗粒混合均匀，同样也破坏了有机添加剂高分子的链长等。
且中国专利CN102365119A、 CN101460230、 CN101374786、CN101646637和很多国内外文献等提出了堇青石蜂窝多孔陶瓷制造方式，皆为挤压成型，虽然挤压成型可以有利矿物晶体定向排列，有助于形成高度定向排列的堇青石晶体，有利降低堇青石蜂窝多孔陶瓷但上述专利都缺乏如何使矿物晶体高度定向排列的工艺方法、技术及流程等。
因此，必须寻找一种新的堇青石蜂窝多孔陶瓷制备工艺和制备配方，获得宽温度范围内低热膨胀、高热导率窝陶瓷，其工艺流程和配方要求简单、经济环保且具高度可操作性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种蜂窝多孔陶瓷为具有低热膨胀系数或负膨胀系数的堇青石相的蜂窝多孔陶瓷，其具有以下性质：
在-30～1200℃温度范围内的低膨胀系数或负膨胀系数为－2×10－6／℃～0.6×10－6／℃；
20～1000℃的热导率为2.4～5.0W/m.K；
陶瓷坯体的成型膨胀率、干燥收缩率和烧成收缩率达到总收缩率≤2.5%，
尺寸≥350毫米、高度≥200毫米，具有良好的催化剂涂覆性能和力学性能；
堇青石相的蜂窝多孔陶瓷具有沿轴方向高度定向片状堇青石结构，且堇青石相的蜂窝多孔陶瓷晶体之间充以不同温度范围内具有低膨胀系数或负膨胀系数的矿物晶体，其轴向弯曲强度和径向弯曲强度比＞4，轴向和径向方向主要衍射峰强度比≥5。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，由主料和烧成助剂组成，所述的主料和烧成助剂的质量比为100：1～5，所述的主料由以下质量百分比的组分组成，
所述的烧成助剂是由占主料质量百分比为：0～0.8wt%的稀土混合物、0～1wt%的氧化锆、0～1wt％的磷钨酸钾、0～1wt％的钾长石、0～2wt%的非晶态石英颗粒、2~5wt%的成型粘结剂、5～10wt％的润滑剂中的一种或多种组合而成。
所述的成型粘结剂为聚氧乙烯树脂，所述的聚氧乙烯树脂采用分子量为600-40000的聚氧乙烯树脂。
所述的润滑剂为菜籽油或花生油。
一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷制备工艺，包括如下工艺步骤，
（1）首先采用精度为0.01g的电子称，分多次配量称量主料，烧成助剂采用精度精度0.001g的天平称量，先将烧成助剂中的稀土混合物、磷钨酸钾、硅钨酸或钾长石、氧化锆及非晶态石英颗粒和一部分的主料进行初次混合形成一次混合物，然后将一次混合物再与部分主料混合形成二次混合物，然后将二次混合物与其余的主料进行高速无重力混合，混合后经检查合格后放料入搅拌式高速混机；
（2）将分子量为600的聚氧乙烯树脂与温度为60～80°C水混合，配置成浓度为0.5～0.8wt%溶液；
（3）将0.5～0.8wt%聚氧乙烯树脂溶液加入至搅拌式高速混机，形成含水35～42%的均匀浆料，放入浆料池，再进行搅拌混合；
（4）料浆送入喷雾干燥塔进行喷干造粒，粒径8～20微米，含水率4～5%，送入小型陈腐均化仓进行48～72小时均化陈腐；
（5）将分子量为20000-40000的聚氧乙烯树脂与温度为60～80°C水混合，配置成浓度为0.8～1.2%聚氧乙烯树脂溶液；
（6）均化后的料粉加入0.8～1.2%聚氧乙烯树脂溶液和菜籽油或花生油高速混合形成含水24～25%和含油8%的泥料，泥料经高速捏泥机、高压炼泥机捏泥和炼泥获得均匀的泥料；
（7）泥料经8～12小时陈腐均化，送入泥料通过高压挤出机的长度达2.2-2.4米高压（20MPa）定向挤压流道和晶体定向梳理模具及蜂窝多孔模具获得矿物晶体高度定向排列的蜂窝多孔陶瓷生坯，经微波－热风联合干燥后轴向抗压强度：轴向抗压强度≥4-4.5；
（8）干燥后的坯体送入梭式窑中烧成，烧成曲线如下：0～600℃采用氧气浓度≤8vol%，升温速度0.5-2℃／分；600～800℃以1-2℃／分升温；800℃～1390℃以1-4℃／分快速升温，1390℃保温4～10小时；1390℃～1200℃以5-20℃／分快速降温，再以1-5℃／分升温至1250℃，保温2-7小时进行高温晶化；再以10-20℃／分快速冷却至1000℃，1000℃～500℃以3-8℃／分冷却；最后5-20℃／分快速冷至室温，获得堇青石蜂窝多孔陶瓷；
（9）烧成获得具有高度定向结构、低膨胀系数的片状堇青石的堇青石蜂窝多孔陶瓷；
（10）堇青石蜂窝多孔陶瓷表面包浆和包皮的制作采用凝石技术进行操作，具体操作方法为：
按质量百分比计算，取堇青石粉85wt%、氧化硅-氧化铝胶10%及氯氧镁5%，再加入浓度0.8wt%PVA溶液，制成含水35～40wt%浆料，再涂覆在堇青石蜂窝多孔陶瓷外皮后，在空气经24小时后自动固化，无需加热。
本发明采用类似土木工程领域使用的凝石技术获得无需烧结的致密（吸水率≤2％）、高强度外皮，堇青石蜂窝多孔陶瓷表面包浆，此配方主要矿物化学成分为堇青石、无定型氧化硅-氧化铝、氯氧镁等，制成浆料涂覆堇青石蜂窝多孔陶瓷外皮后，在空气经24～48小时后自动固化，无需加热，节能省工，且热膨胀系数和与堇青石蜂窝多孔陶瓷类似，抗热冲击性好；此外，采用此技术获得外皮具有高度化学稳定性，耐酸性和耐水性优良。
本发明的有益效果是：
1、可获得低热膨胀系数或负膨胀系数的堇青石蜂窝多孔陶瓷，具有－30～1200℃内低热膨胀系数(－2×10－6／℃～0.6×10－6／℃)、高热导率 (20～1000℃，2.4～5.0W/m.K)、可获得尺寸≥350毫米、高度≥200毫米的大尺寸堇青石蜂窝多孔陶瓷，具有良好的催化剂涂覆性能和力学性能。
2、 获得堇青石蜂窝多孔陶瓷具有沿轴方向高度定向片状堇青石结构，且堇青石晶体之间充以不同温度范围内具有低膨胀系数或负膨胀系数的矿物晶体如白榴石、石英、重稀土－钨酸盐－磷酸盐晶体或极微量稀土－钨酸盐玻璃、稀土－磷酸盐玻璃。其轴向弯曲强度和径向弯曲强度比大于4，轴向和径向方向主要衍射峰强度比≥5，陶瓷晶体沿轴向高度定向排列导致堇青石蜂窝多孔陶瓷物理、化学性能高度各向异性。
3、采用高精度配料、包裹混料均化技术，可使细度达0.3～5微米极易团聚颗粒和配比只有0.1％添加剂的配料称量精确及混合均匀，获得成分均一的泥料：配料相对误差平均值≤0 .05%，混合均匀度变异系数≤1%，混合均匀度≥99.4％，即一种高度均匀的泥料；此外，喷雾干燥后的颗粒≤80微米，不会发生团聚和极易二次分散，可以应用于制备900孔／平方英寸的泥料。
4、本发明采用不同分子量的聚氧乙烯树脂作为成型粘结剂、润滑剂、表面包裹改性剂，以菜籽油、花生油等天然油类作为成型润滑剂，成型过程环保，且在干燥或烧成过程中聚氧乙烯树脂或菜籽油、花生油的挥发或分解物，无毒无害，可以确保烧成或干燥过程的环保性和安全性。此外，使用不同分子量的聚氧乙烯树脂和菜籽油、花生油等天然油类可以使干燥、烧成过程中的物质分解或挥发温度范围变宽、收缩变小和陶瓷致密度的提高，有利于干燥或烧成的成品率提高。
5、采用矿物晶体高度定向排列成型技术，泥料通过高压挤出机的长度达2～2.4米高压（15～20MPa）定向挤压流道和晶体定向梳理模具及蜂窝多孔模具获得矿物晶体高度定向排列的蜂窝多孔陶瓷生坯，干燥后轴向抗压强度：轴向抗压强度≥3。
6、采用配方颗粒等级分布控制技术和配方添加剂技术及高真空稳定控制技术，陶瓷坯体的成型膨胀率、干燥收缩率和烧成收缩率达到总收缩率≤2.5％， 获的堇青石蜂窝多孔陶瓷（尺寸≥350毫米、高度≥200毫米）轴向尺寸偏差≤± 0.1毫米，径向尺寸偏≤±0.2毫米。
7、本发明采用使用的凝石技术获得无需烧结堇青石蜂窝多孔陶瓷致密外皮：吸水率≤2％、硬度>5H，完全固化时间24～48小时，表干≤5分钟， 实干≤30分钟（温度25°C、空气湿度≤70%），耐0～600°C抗热震试验≥8次。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
（1）主料配置：滑石43wt%、氧化铝19%、高岭土18wt%，煅烧高岭土11wt%、石英9wt%；烧成助剂配置（按占主料的质量百分比计算）：0.5 wt%稀土混合物、0.1wt%磷钨酸钾、0.1 wt%氧化锆、2wt%非晶态石英颗粒、2wt%分子量为600的聚氧乙烯树脂、2wt%分子量为20000的聚氧乙烯树脂及5wt%菜籽油。
（2）批次总重量为500kg，采用精度0.01g的电子称，分5次配量称量每次100kg，而添加剂采用精度精度0.001g的天平称量。添加剂先和5kg的主料进行初次混合，然后再与100kg的主料混合，然后与其余的料进行高速无重力混合，混合后经检查合格后放料入搅拌式高速混机。
（3）将分子量为600的聚氧乙烯树脂与温度为60～80°C水混合，配置成浓度为0.5～0.8wt%溶液。
（4）将聚氧乙烯树脂溶液加入至搅拌式高速混机，形成含水35～42%的均匀浆料，放入浆料池，再进行搅拌混合。
（5）料浆送入喷雾干燥塔进行喷干造粒，粒径8～10微米，含水率4～5%，送入小型陈腐均化仓进行48～72小时均化陈腐。
（6）将分子量为20000的聚氧乙烯树脂与温度为60～80°C水混合，配置成浓度为0.8～1.2wt%聚氧乙烯树脂溶液。
（7）均化后的料粉加入聚氧乙烯树脂溶液和菜籽油高速混合形成含水24～25%和含油8%的泥料。泥料经高速捏泥机、高压炼泥机捏泥和炼泥获得均匀的泥料。
（8）泥料经8～12小时陈腐均化，送入泥料通过高压挤出机的长度达2.4米高压（20MPa）定向挤压流道和晶体定向梳理模具及蜂窝多孔模具获得矿物晶体高度定向排列的蜂窝多孔陶瓷生坯，经微波－热风联合干燥后轴向抗压强度：轴向抗压强度≥4.5。
（9） 干燥后的坯体送入体积为2米3的梭式窑中烧成。烧成曲线如下： 0～600℃采用氧气浓度≤5vol%），升温速度2℃／分；600～800℃以2℃／分升温；800℃～1390℃以4℃／分快速升温1390℃，保温4～8小时；1390℃～1200℃以20℃／分快速降温，再以5℃／分升温至1250℃，保温2小时进行高温晶化；再以20℃／分快速冷却至1000℃，1000℃～500℃以5℃／分冷却；最后10℃／分快速冷至室温，获得堇青石蜂窝多孔陶瓷。
（10）获得800孔／平方英寸、直径420毫米、高180毫米的堇青石蜂窝多孔陶瓷，－30～1200℃内热膨胀系数－2×10－6／℃、 20～1000℃的热导率5.0W/m.K。
（11）堇青石蜂窝多孔陶瓷表面包浆和包皮的制作：堇青石粉85wt%、氧化硅-氧化铝胶10%、氯氧镁5%，再加入浓度0.8wt%PVA溶液，制成含水35～40wt%浆料，再涂覆堇青石蜂窝多孔陶瓷外皮后，在空气经24小时后自动固化，无需加热。
实施例2
（1）主料配置：滑石43wt%、氧化铝20%、高岭土17%，煅烧高岭土10wt%、石英10%；烧成助剂配置（按占主料的质量百分比计算）：0.5wt%稀土混合物、0.1wt%磷钨酸钾、0.1 wt%氧化锆、1.5wt%非晶态石英颗粒、2wt%分子量为800的聚氧乙烯树脂、2wt%分子量为40000的聚氧乙烯树脂及5wt%花生油。
（2）批次总重量为100kg，采用精度0.01g的电子称，分4次配量称量每次25kg，而添加剂采用精度精度0.001g的天平称量。添加剂先和1kg的主料进行初次混合，然后再与25kg的主料混合，然后与其余的料进行高速无重力混合，混合后经检查合格后放料入搅拌式高速混机。
（3）将分子量为800的聚氧乙烯树脂与温度为60～80°C水混合，配置成浓度为0.5～0.8wt%溶液。
（4）将聚氧乙烯树脂溶液加入至搅拌式高速混机，形成含水35～42%的均匀浆料，放入浆料池，再进行搅拌混合。
（5）料浆送入喷雾干燥塔进行喷干造粒，粒径15微米，含水率4～5%，送入小型陈腐均化仓进行48小时均化陈腐。
（6）将分子量为40000的聚氧乙烯树脂与温度为60～80°C水混合，配置成浓度为0.8～1.2wt%聚氧乙烯树脂溶液。
（7）均化后的料粉加入聚氧乙烯树脂溶液和花生油高速混合形成含水24～25%和含油8%的泥料。泥料经高速捏泥机、高压炼泥机捏泥和炼泥获得均匀的泥料。
（8）泥料经12小时陈腐均化，送入泥料通过高压挤出机的长度达2.2米高压（18MPa）定向挤压流道和晶体定向梳理模具及蜂窝多孔模具获得矿物晶体高度定向排列的蜂窝多孔陶瓷生坯，经微波－热风联合干燥后轴向抗压强度：轴向抗压强度≥4。
（9） 干燥后的坯体送入体积为8米3的梭式窑中烧成。烧成曲线如下： 0～600℃采用氧气浓度≤5vol%，气温速度；600～800℃以2℃／分升温；800℃～1390℃以4℃／分快速升温1390℃，保温4～8小时；1390℃～1200℃以20℃／分快速降温，再以5℃／分升温至1250℃，保温2小时进行高温晶化；再以10℃／分快速冷却至1000℃，1000℃～500℃以5℃／分冷却；最后10℃／分快速冷至室温，获得产品。
（10）获得600孔／平方英寸、直径350毫米、高240毫米的堇青石蜂窝多孔陶瓷，－30～1200℃内热膨胀系数0.3×10－6／℃、 20～1000℃热导率3W/m.K。
（11）堇青石蜂窝多孔陶瓷表面包浆和包皮的制作：堇青石粉85wt%、氧化硅-氧化铝胶10%、氯氧镁5%，再加入浓度0.8wt%PVA溶液，制成含水35～40wt%浆料，再涂覆堇青石蜂窝多孔陶瓷外皮后，在空气经24小时后自动固化，无需加热。
实施例3
（1）主料配置：滑石42wt%、氧化铝20%、高岭土18%，煅烧高岭土11wt %、石英wt9%；烧成助剂配置（按占主料的质量百分比计算）：0.5 wt%稀土混合物、0.1wt%硅钨酸、1wt％的钾长石、0.1 wt%氧化锆、1wt%非晶态石英颗粒、2wt%分子量为1000的聚氧乙烯树脂、2wt%分子量为40000的聚氧乙烯树脂及5wt%菜籽油。
（2）批次总重量为1000kg，采用精度0.01g的电子称，分10次配量称量每次100kg，而添加剂采用精度精度0.001g的天平称量。添加剂先和10kg的主料进行初次混合，然后再与100kg的主料混合，然后与其余的料进行高速无重力混合，混合后经检查合格后放料入搅拌式高速混机。
（3）将分子量为1000的聚氧乙烯树脂与温度为60～80°C水混合，配置成浓度为0.5～0.8wt%溶液。
（4）将聚氧乙烯树脂溶液加入至搅拌式高速混机，形成含水35～42%的均匀浆料，放入浆料池，再进行搅拌混合。
（5）料浆送入喷雾干燥塔进行喷干造粒，粒径10微米，含水率4～5%，送入小型陈腐均化仓进行48～72小时均化陈腐。
（6）将分子量为30000的聚氧乙烯树脂与温度为60～80°C水混合，配置成浓度为0.8～1.2wt%聚氧乙烯树脂溶液。
（7）均化后的料粉加入聚氧乙烯树脂溶液和菜籽油高速混合形成含水24～25%和含油8%的泥料。泥料经高速捏泥机、高压炼泥机捏泥和炼泥获得均匀的泥料。
（8）泥料经24小时陈腐均化，送入泥料通过高压挤出机的长度达2.4米高压（20MPa）定向挤压流道和晶体定向梳理模具及蜂窝多孔模具获得矿物晶体高度定向排列的蜂窝多孔陶瓷生坯，经微波－热风联合干燥后轴向抗压强度：轴向抗压强度≥4。
（9） 干燥后的坯体送入体积为15米3的梭式窑中烧成。烧成曲线如下： 0～600℃采用氧气浓度≤3vol%气氛、0.5～1℃／分升温；600～800℃以2℃／分升温；800℃～1390℃，以3℃／分快速升温1390℃保温4～8小时；1390℃～1200℃以10℃／分快速降温，再以3℃／分升温至1250℃，保温7小时进行高温晶化；再以10℃／分快速冷却至1000℃，1000℃～500℃以3℃／分冷却；最后5℃／分快速冷至室温，获得产品。
（10）获得400孔／平方英寸、直径400毫米、高200毫米的堇青石蜂窝多孔陶瓷，具有－30～1200℃内热膨胀系数－1×10－6／℃、 20～1000℃热导率4.0W/m.K。
（11）堇青石蜂窝多孔陶瓷表面包浆和包皮的制作：堇青石粉85wt%、氧化硅-氧化铝胶10%、氯氧镁5%，再加入浓度0.8wt%PVA溶液，制成含水35～40wt%浆料，再涂覆堇青石蜂窝多孔陶瓷外皮后，在空气经24小时后自动固化，无需加热。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，其特征在于：所述的蜂窝多孔陶瓷为具有低膨胀系数或负膨胀系数的堇青石相的蜂窝多孔陶瓷，其具有以下性质：
在-30～1200℃温度范围内的低膨胀系数或负膨胀系数为－2×10－6／℃～0.6×10－6／℃；
20～1000℃的热导率为2.4～5.0W/m.K；
陶瓷坯体的成型膨胀率、干燥收缩率和烧成收缩率达到总收缩率≤2.5%，
尺寸≥350毫米、高度≥200毫米，具有良好的催化剂涂覆性能和力学性能；
堇青石相的蜂窝多孔陶瓷具有沿轴方向高度定向片状堇青石结构，且堇青石相的蜂窝多孔陶瓷晶体之间充以不同温度范围内具有低膨胀系数或负膨胀系数的矿物晶体，其轴向弯曲强度和径向弯曲强度比＞4，轴向和径向方向主要衍射峰强度比≥5。
2.根据权利要求1所述的一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，其特征在于：所述的矿物晶体为白榴石、石英、重稀土－钨酸盐－磷酸盐晶体或极微量稀土－钨酸盐玻璃、稀土－磷酸盐玻璃。
3.根据权利要求2所述的一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，其特征在于：所述的堇青石蜂窝多孔陶瓷晶体之间存在大量的微裂纹结构。
4.根据权利要求1所述的一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，其特征在于：所述的蜂窝多孔陶瓷由主料和烧成助剂组成，其主料与烧成助剂的质量比为100:1-5。
5.根据权利要求5所述的一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，其特征在于：所述的主料由以下质量百分比的组分组成，
6.根据权利要求5所述的一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，其特征在于：所述的烧成助剂是由占主料质量百分比为：0～0.8wt%的稀土混合物、0～1wt%的氧化锆、0～1wt％的磷钨酸钾、0～1wt％的钾长石、0～2wt%的非晶态石英颗粒、2~5wt%的成型粘结剂、5～10wt％的润滑剂中的一种或多种组合而成。
7.根据权利要求7所述的一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，其特征在于：所述的成型粘结剂为聚氧乙烯树脂，所述的聚氧乙烯树脂采用分子量为600-40000的聚氧乙烯树脂。
8.根据权利要求7所述的一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，其特征在于：所述的润滑剂为菜籽油或花生油。
9.一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，
a.首先采用精度为0.01g的电子称，分多次配量称量主料，烧成助剂采用精度精度0.001g的天平称量，先将烧成助剂中的稀土混合物、磷钨酸钾、硅钨酸或钾长石、氧化锆及非晶态石英颗粒和一部分的主料进行初次混合形成一次混合物，然后将一次混合物再与部分主料混合形成二次混合物，然后将二次混合物与其余的主料进行高速无重力混合，混合后经检查合格后放料入搅拌式高速混机；
b.将分子量为600的聚氧乙烯树脂与温度为60～80°C水混合，配置成浓度为0.5～0.8wt%溶液；
c.将0.5～0.8wt%聚氧乙烯树脂溶液加入至搅拌式高速混机，形成含水35～42%的均匀浆料，放入浆料池，再进行搅拌混合；
d.料浆送入喷雾干燥塔进行喷干造粒，粒径8～20微米，含水率4～5%，送入小型陈腐均化仓进行48～72小时均化陈腐；
e.将分子量为20000-40000的聚氧乙烯树脂与温度为60～80°C水混合，配置成浓度为0.8～1.2%聚氧乙烯树脂溶液；
f.均化后的料粉加入0.8～1.2%聚氧乙烯树脂溶液和菜籽油或花生油高速混合形成含水24～25%和含油8%的泥料，泥料经高速捏泥机、高压炼泥机捏泥和炼泥获得均匀的泥料；
g.泥料经8～12小时陈腐均化，送入泥料通过高压挤出机的长度达2.2-2.4米，高压20MPa的定向挤压流道和晶体定向梳理模具及蜂窝多孔模具获得矿物晶体高度定向排列的蜂窝多孔陶瓷生坯，经微波－热风联合干燥后轴向抗压强度：轴向抗压强度≥4-4.5；
h.干燥后的坯体送入梭式窑中烧成，烧成曲线如下：0～600℃采用氧气浓度≤8vol%，升温速度0.5-2℃／分；600～800℃以1-2℃／分升温；800℃～1390℃以1-4℃／分快速升温，1390℃保温4～10小时；1390℃～1200℃以5-20℃／分快速降温，再以1-5℃／分升温至1250℃，保温2-7小时进行高温晶化；再以10-20℃／分快速冷却至1000℃，1000℃～500℃以3-8℃／分冷却；最后5-20℃／分快速冷至室温，获得堇青石蜂窝多孔陶瓷；
i.烧成获得具有高度定向结构、低膨胀系数的片状堇青石的堇青石蜂窝多孔陶瓷；
j.堇青石蜂窝多孔陶瓷表面包浆和包皮的制作采用凝石技术进行操作，具体操作方法为：
按质量百分比计算，取堇青石粉85wt%、氧化硅-氧化铝胶10%及氯氧镁5%，再加入浓度0.8wt%PVA溶液，制成含水35～40wt%浆料，再涂覆在堇青石蜂窝多孔陶瓷外皮后，在空气经24小时后自动固化，无需加热。
10.根据权利要求1-11任一项所述的一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，其特征在于：所述的具有低膨胀系数或负膨胀系数的堇青石相的蜂窝多孔陶瓷在化工和内燃机气体催化支撑体、气体过滤、蓄热体材料、耐磨材料、防弹装甲材料方面的应用。
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Denomination of invention: A honeycomb porous ceramic with high thermal conductivity and ultra-low coefficient of expansion Granted publication date: 20140917 Pledgee: Guangde Licheng Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: ANHUI ZHONGDING MEIDA ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980006274 |
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