CN104402384A - 一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，按照重量份的原料包括堇青石粉70-120份、硅溶胶15-45份、玻璃纤维2-8份、甲基纤维素0.5-2份、硅溶胶增强剂5-20份和外皮泥防水剂15-30份。本发明通过在传统的免烧外皮泥配方中添加硅溶胶增强剂以及外皮泥防水剂后，一方面增强了外皮泥的抗水性，另一方面也防止了大型蜂窝陶瓷载体产品在涂覆催化剂时，催化剂溶液中的其它无机材料吸附到外皮泥中，改变外皮泥的材料组成。通过引入以上两种添加剂后的外皮泥干燥后泡水48小时不剥落开裂，涂覆催化剂焙烧后也不会出现开裂现象，外皮抗热冲击性能达到700℃以上。

Description

一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方

技术领域

本发明涉及大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方领域，具体是一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方。 

背景技术

大型蜂窝陶瓷载体是柴油发动机实现国四及以上排放标准的关键部件，而目前市场上的大型蜂窝陶瓷载体在使用过程中都存在一些技术问题，特别是产品再造的外皮的脱落、开裂问题是目前大型蜂窝陶瓷载体所面临的最主要问题。 

由于大型蜂窝陶瓷载体的产品直径都比较大(直径一般都在150mm以上)，这么大的直径要想保证产品的直径公差在2mm范围内，通过传统蜂窝陶瓷载体的一次塑性挤出成型的方式是不可能实现的。因此大型蜂窝陶瓷载体就需要将烧制成瓷后的半成品按照尺寸要求进行外圆研磨，之后再给研磨后的制品外壁涂覆上一层外皮，此外皮可以给产品提供使用所需的机械强度，同时能防止废气侧漏，而且也能增加产品的美观性。 

目前市场上所采用的大型蜂窝陶瓷载体的外皮泥分为烧制和免烧两种类型。烧制外皮泥是在半成品研磨后，在侧面涂覆上一层泥浆，待泥浆干燥后，在800-1000℃温度下进行再次焙烧，使得外皮具备永久的强度。此方式所制备的产品外皮由于与本体不是一次烧成，其材料性能无法与本体保持一致，导致产品在使用过程中经受热冲击后极容易被破坏，而且此二次焙烧使得产品成本大大提升，因此目前市场上采用此路线的厂家很少。另一种是免烧型外皮泥，是在研磨好的半成品侧面涂覆上一层与本体材料基本一致的泥浆，泥浆在低温(100度以下)干燥后，泥浆中的硬化剂就会使外皮具备一定的硬度，从而满足产品的使用要求。此方式目前是市场上普遍采用的方式。 

在上述的免烧外皮泥配方中，通常采用硅溶胶来作为硬化剂，硅溶胶在干燥失水后，里面纳米级的二氧化硅会通过硅氧键形成一定的网状结构，从而给干燥后的外皮泥提供一定的硬度。但是由于硅溶胶的硅氧键很难形成较长的网状结构，而且硅溶胶所引入的二氧化硅的膨胀系数会远大于本体材料堇青石，从而制约着硅溶胶在外皮泥中的添加量，因此 目前市场上的此类型的大型蜂窝陶瓷载体产品普遍存在外皮泡水剥落、外皮500度焙烧开裂等问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，有效地解决了免烧外皮泥遇水剥落和焙烧开裂的问题。 

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 

一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，按照重量份的原料包括堇青石粉70-120份、硅溶胶15-45份、玻璃纤维2-8份、甲基纤维素0.5-2份、硅溶胶增强剂5-20份和外皮泥防水剂15-30份。 

作为本发明进一步的方案：所述硅溶胶增强剂是一种硅溶胶偶联剂，所述硅溶胶增强剂在整个配方中所占有的质量百分数为0.1-20％。 

作为本发明进一步的方案：所述外皮泥防水剂是一种有机硅类型的防水剂，所述外皮泥防水剂在整个配方中所占有的质量百分数为0.1-10％。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

本发明通过在传统的免烧外皮泥配方中添加硅溶胶增强剂以及外皮泥防水剂后，外皮泥干燥后的强度变成了永久的，在水中浸泡48小时以上都不会出现减弱，同时由于引入了外皮泥防水剂，一方面增强了外皮泥的抗水性，另一方面也防止了大型蜂窝陶瓷载体产品在涂覆催化剂时，催化剂溶液中的其它无机材料吸附到外皮泥中，改变外皮泥的材料组成。通过引入以上两种添加剂后的外皮泥干燥后泡水48小时不剥落开裂，涂覆催化剂焙烧后也不会出现开裂现象，外皮抗热冲击性能达到700℃以上。 

本发明中的硅溶胶增强剂是一种硅溶胶偶联剂，此偶联剂能将硅溶胶中的硅氧键的链状结构大大的延长，同时也提高硅氧键的结合力，本发明所涉及到的偶联剂是一种硅烷类的偶联剂，此偶联剂一端能与硅溶胶硅氧键牢固的结合，另一端能与堇青石粉体及本体材料形成很强的结合键。 

本发明中的外皮泥防水剂是一种有机硅类型的防水剂，在外皮泥干燥后，此防水剂在 外皮泥的粉体颗粒表面形成一层憎水的有机膜，由于引进的是有机硅类型的，一方面能使外皮泥干燥后起到很好的防水效果，避免外皮泥在涂覆催化剂时，催化剂溶液中的无机颗粒侵入外皮泥，同时自身的添加也不会改变外皮泥的组成成分。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

实施例1 

本发明实施例中，一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，按照重量份的原料包括堇青石粉98份、硅溶胶30份、玻璃纤维5份、甲基纤维素1份、硅溶胶增强剂5份和外皮泥防水剂15份。 

实施例2 

本发明实施例中，一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，按照重量份的原料包括堇青石粉98份、硅溶胶30份、玻璃纤维5份、甲基纤维素1份、硅溶胶增强剂10份和外皮泥防水剂15份。 

实施例3 

本发明实施例中，一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，按照重量份的原料包括堇青石粉98份、硅溶胶30份、玻璃纤维5份、甲基纤维素1份、硅溶胶增强剂20份和外皮泥防水剂15份。 

实施例4 

本发明实施例中，一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，按照重量份的原料包括堇青石粉98份、硅溶胶30份、玻璃纤维5份、甲基纤维素1份、硅溶胶增强剂30份和外皮泥防水剂15份。 

实施例5 

本发明实施例中，一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，按照重量份的原料包括堇青石粉98份、硅溶胶30份、玻璃纤维5份、甲基纤维素1份、硅溶胶增强剂20份和外皮泥防水剂10份。 

实施例6 

本发明实施例中，一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，按照重量份的原料包括堇青石粉98份、硅溶胶30份、玻璃纤维5份、甲基纤维素1份、硅溶胶增强剂20份和外皮泥防水剂20份。 

实施例7 

本发明实施例中，一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，按照重量份的原料包括堇青石粉98份、硅溶胶30份、玻璃纤维5份、甲基纤维素1份、硅溶胶增强剂20份和外皮泥防水剂30份。 

对实施例1-7的干燥后的外皮泥进行抗水洗测试，对实施例1-7涂覆催化剂后的大型蜂窝陶瓷载体产品进行抗热冲击性能的测试，测试结果如表1所示。由表1可知，对比实施例1-4，在外皮泥防水剂的用量相等的情况下，随着硅溶胶增强剂的用量的增加，大型蜂窝陶瓷载体产品的抗热冲击性先增强后减弱，在硅溶胶增强剂的用量为10份时出现最好的抗热冲击性能，即实施例2的大型蜂窝陶瓷载体产品在700℃温度下三次不开裂，并且4个实施例的干燥后的外皮泥在水淋情况下皆不湿润。对比实施例3、实施例5-7，在硅溶胶增强剂用量相等的情况下，干燥后的外皮泥在水淋情况下不湿润的时间随着外皮泥防水剂的用量的增加而增加，并且4个实施例的大型蜂窝陶瓷载体产品均在650℃温度下三次不开裂。因此，可以确定硅溶胶增强剂的用量并不是越多越好，硅溶胶增强剂的用量必须在一定范围内才能改善大型蜂窝陶瓷载体产品的抗热冲击性能。 

本发明通过在传统的免烧外皮泥配方中添加20％以下的硅溶胶增强剂以及10％以下的外皮泥防水剂后，外皮泥干燥后的强度变成了永久的，在水中浸泡48小时以上都不会出现减弱，同时由于引入了外皮泥防水剂，一方面增强了外皮泥的抗水性，另一方面也防止了大型蜂窝陶瓷载体产品在涂覆催化剂时，催化剂溶液中的其它无机材料吸附到外皮泥 中，改变外皮泥的材料组成。通过引入以上两种添加剂后的外皮泥干燥后泡水48小时不剥落开裂，涂覆催化剂焙烧后也不会出现开裂现象，外皮抗热冲击性能达到700℃以上。 

表1 实施例1-7的外皮泥配方及其抗水洗、抗热冲击性能 

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。 

Claims (3)

1.一种免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，其特征在于，按照重量份的原料包括堇青石粉70-120份、硅溶胶15-45份、玻璃纤维2-8份、甲基纤维素0.5-2份、硅溶胶增强剂5-20份和外皮泥防水剂15-30份。

2.根据权利要求1所述的免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，其特征在于，所述硅溶胶增强剂是一种硅溶胶偶联剂，所述硅溶胶增强剂在整个配方中所占有的质量百分数为0.1-20%。

3.根据权利要求1所述的免烧高硬度抗水性好的大型蜂窝陶瓷载体外皮泥配方，其特征在于，所述外皮泥防水剂是一种有机硅类型的防水剂，所述外皮泥防水剂在整个配方中所占有的质量百分数为0.1-10%。