CN105503235A - 一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法 - Google Patents

一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：按照质量百分比计，称取70-90％的堇青石粉末和10-30％的氧化锆陶瓷纤维组成混合粉体；向混合粉体中加入的混合粉体质量的20-50％的硅溶胶乳液、0.4-1.0％的增稠剂以及10-20％的去离子水混练成泥料；将上述混练好的泥料贴附于蜂窝陶瓷坯体外围表面进行植皮；将上述植皮好的蜂窝陶瓷坯体置于空气中干燥，即得蜂窝陶瓷外皮。该方法得到的蜂窝陶瓷外皮在600℃下冷热急变3次无裂纹，抗热冲击能力强，其制备工艺简单，大大提高了生产效率，适于大规模批量生产。

Description

一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法
技术领域
本发明涉及蜂窝陶瓷的制备领域，具体涉及到一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法。
背景技术
蜂窝陶瓷载体广泛应用于机动车尾气净化领域，为一种具有外皮的蜂窝结构的陶瓷产品。现有的蜂窝陶瓷外皮的加工方法，均为用手工的方式在陶瓷坯体外壁涂抹一层塑性泥料，坯体经干燥和1300℃以上的高温窑炉烧成后才能成为最终产品。现有的这种工艺复杂，能耗很高，效率很低。
中国专利公开号CN102276288A公开了具有外皮的蜂窝陶瓷的制备方法，该方法不需要对植皮后的蜂窝陶瓷进行烧制即可得到具有不溶于水，软化温度高，热稳定性好的成品。但该方法中蜂窝陶瓷外皮的抗热冲击能力差，只有500℃，在恶劣的机动车使用环境下存在外皮开裂的风险。
中国专利公开号CN103044031B公开了外皮牢固度高的蜂窝陶瓷的制备方法，该方法不需要对植皮后的蜂窝陶瓷进行烧制即可得到具有高强度，热稳定性好的成品。虽能够实现强度增强，550℃热冲击不开裂，但要满足更高温度的抗热震性能仍是个挑战。
中国专利公开号CN101456746B公开了一种适用于陶瓷产品的不定形耐火物。该不定形耐火物是将堇青石粉末、水及氧化铝溶胶或硅溶胶溶液构成的溶剂混练而成。虽具有低膨胀性、高强度、耐裂纹扩展性的优点，但是否能满足550℃以上高温抗热冲击性能并未说明。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法，使成品具有更优异的抗热震性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。
一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按照质量百分比计，称取70-90％的堇青石粉末和10-30％的氧化锆陶瓷纤维组成混合粉体；向混合粉体中加入的混合粉体质量的20-50％的硅溶胶乳液、0.4-1.0％的增稠剂以及10-20％的去离子水混练成泥料；
(2)将步骤(1)中混练好的泥料贴附于蜂窝陶瓷坯体外围表面进行植皮；
(3)将步骤(2)中植皮好的蜂窝陶瓷坯体置于空气中干燥，即得蜂窝陶瓷外皮。
其中，步骤(2)中进行植皮作业时，还包括在泥料尚未固化仍然柔软时，进行刮边修整作业。
步骤(1)中所述的堇青石粉末的中位粒径为30-80μm，0.5-20μm的粒子的含量为1-20％之间。氧化锆陶瓷纤维的中位粒径为5-20μm，长径比为2-5。
步骤(1)中所述的硅溶胶乳液由纳米二氧化硅和硅油乳化而成，硅油与SiO2的质量比为1/10～1/50。纳米二氧化硅的中位粒径为10-30nm，SiO2含量为30-50％；硅油包括氨基硅油、羟基硅油、甲基硅油、乙烯基硅油或其组合物中的至少一种。
步骤(1)中所述的增稠剂包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙二醇、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或其组合物中的至少一种。
本发明由于将具有特殊粒径分布的堇青石粉料、氧化锆陶瓷纤维以及硅溶胶乳液应用于蜂窝陶瓷的外皮，使制得的蜂窝陶瓷外皮具有优异的抗热冲击性能，其在600℃下冷热急变3次无裂纹，使其在恶劣的使用环境中具有更高的热稳定性。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明，列举以下实施例，但其对本发明的范围没有任何限制。
该方法中的蜂窝陶瓷坯体为Φ330.2*152.4mm的蜂窝陶瓷坯体。
实施例
由表1所示的组成构成，称取堇青石粉末和氧化锆陶瓷纤维；加入硅溶胶乳液、增稠剂以及去离子水进行混练；提供蜂窝陶瓷坯体，将上述混练好的泥料贴附于坯体外围表面进行植皮；将上述植皮好的坯体置于空气中干燥，即得蜂窝陶瓷外皮。在表1中显示得到的蜂窝陶瓷产品600℃抗热震性试验的测试结果。
表1本发明方法制得的耐火材料的抗热冲击能力试验结果
从表1可以看出，本发明的一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷具有优异的抗热冲击能力，符合产品的要求。本方法的制备工艺简单，大大提高了生产效率，适于大规模批量生产。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按照质量百分比计，称取70-90％的堇青石粉末和10-30％的氧化锆陶瓷纤维组成混合粉体；向混合粉体中加入的混合粉体质量的20-50％的硅溶胶乳液、0.4-1.0％的增稠剂以及10-20％的去离子水混练成泥料；
(2)将步骤(1)中混练好的泥料贴附于蜂窝陶瓷坯体外围表面进行植皮；
(3)将步骤(2)中植皮好的蜂窝陶瓷坯体置于空气中干燥，即得蜂窝陶瓷外皮。
2.根据权利要求1所述的一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中植皮作业时，还包括在泥料尚未固化仍然柔软时，进行刮边修整作业。
3.根据权利要求1所述的一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的堇青石粉末的中位粒径为30-80μm，0.5-20μm的粒子的含量为1-20％之间。
4.根据权利要求1所述的一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的氧化锆陶瓷纤维的中位粒径为5-20μm，长径比为2-5。
5.根据权利要求1所述的一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的硅溶胶乳液由纳米二氧化硅和硅油乳化而成，硅油与SiO2的质量比为1/10～1/50。
6.根据权利要求5所述的一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于：所述的纳米二氧化硅的中位粒径为10-30nm，SiO2含量为30-50％；硅油包括氨基硅油、羟基硅油、甲基硅油、乙烯基硅油或其组合物中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种外皮牢固度高、抗热震性强的蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的增稠剂包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙二醇、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或其组合物中的至少一种。
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