CN106747599A - 一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体，具有相对的第一端面与第二端面，自第一端面向第二端面方向凹陷形成的若干第一吸附孔，自第二端面向第一端面方向凹陷形成的若干第二吸附孔，第一吸附孔未贯通至所述第二端面，第二吸附孔未贯通至第一端面，第一吸附孔与第二吸附孔相互交错排列，第一吸附孔与第二吸附孔之间形成令两者相互贯通的若干气孔。该壁流式蜂窝陶瓷过滤体的原料成分按质量分数计为滑石30‑50份，高岭土10‑20份，氧化铝10‑20份，硅微粉10‑20份，堇青石晶体1‑10份，粘合剂3‑5份，增塑剂1‑2份，油脂类润滑剂1‑2份，造孔剂10‑30份。有益效果在于：相比现有的蜂窝陶瓷过滤体，在相同的碳载量的条件下，其压降的上升速度较慢，从而提高过滤器的通透性，降低油耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷过滤体，特别是涉及一种用于柴油颗粒过滤器的蜂窝陶瓷过滤体。
背景技术
蜂窝陶瓷的特点为一种环保陶瓷，陶瓷材料由于其高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨等特异性能可广泛应用于各种环保领域，如汽车尾气排放等。随着人们对空气质量要求越来越高，对汽车尾气排放要求也越高。那么，很多厂商在蜂窝陶瓷的生产工艺方面做了很多研究，来提高尾气排放性能。
如中国专利第CN201610467614.X号专利，揭露了一种耐火的片状蜂窝陶瓷汽车尾气净化材料，TiO2 1-3，黏土1-3，ZrO2粉5-10，CrO2粉5-10，滑石粉10-15，SiC 1-3，碳酸镁3-5，碳酸钠4-8，硬脂酸10-15，1mol/L HNO3溶液适量，纳米氧化铝溶胶50-60，1mol/L La(NO3)3 1-3，1mol/L Sr(NO3)2 1-2，1mol/L Co(NO3)2 0.5-1、1mol/L柠檬酸2-6，去离子水100-200；利用ZrO2粉和CrO2粉来强化蜂窝陶瓷载体的综合性能，使蜂窝陶瓷载体具有抗压强度高、耐高温、化学稳定性好、抗腐蚀能力强等优点；负载的La-Sr-Co-O催化剂提高了对汽车尾气的净化效率
如中国专利第CN201610258086.7号专利，揭露了一种通式蜂窝陶瓷颗粒物过滤器及制备方法，过滤器，是端交叉间隔堵孔、另端不堵孔的蜂窝陶瓷。原料以质量份的组成为：片状高岭土25～30，氧化铝粉15～20，片状滑石37～40，熔融石英粉6～10，造孔剂8～20，水溶性粘结剂3～10和适量的水；将原料充分机械混合、捏合，使之均匀；混合物在真空度为90～95KPa下通过真空练制2～3次后陈腐20～40h，得到塑性泥料；通过模具挤出得到定规格的蜂窝陶瓷湿坯体；通过8～12Kw微波干燥2h、切割修整得到干坯体；通过程序升温高温下烧成得到半成品；再通过机械剥离掉坯体不规整外壁并重新植皮、微波干燥、单端交叉间隔堵孔、微波干燥后即得到成品。
但按照上述方式方法生产的产品，并没有使蜂窝陶瓷应用到使用设备时产生最大的性能，其在相同碳载量的条件下，其的压降较高，导致费油。
因此，有必要提供一种新的蜂窝陶瓷过滤体来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体，目的在于提高柴油颗粒过滤器的通透性，降低油耗，提高过滤效果。
为解决上述技术问题，本发明采用如下了技术方案：一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体，其为纵长形，具有相对的第一端面与第二端面，自所述第一端面向所述第二端面方向凹陷形成的若干第一吸附孔，自所述第二端面向所述第一端面方向凹陷形成的若干第二吸附孔，所述第一吸附孔未贯通至所述第二端面，所述第二吸附孔未贯通至所述第一端面，所述第一吸附孔与第二吸附孔相互交错排列，所述第一吸附孔与所述第二吸附孔之间形成令两者相互贯通的若干气孔。该壁流式蜂窝陶瓷过滤体的原料成分按质量分数计为滑石30-50份，高岭土10-20份，氧化铝10-20份，硅微粉10-20份，堇青石晶体1-10份，粘合剂3-5份，增塑剂1-2份，油脂类润滑剂1-2份，造孔剂10-30份。
具体的，所述粘合剂为甲基纤维素或者聚乙烯醇；所述增塑剂为聚乙烯醇或者聚乙烯二醇；所述造孔剂为具有流动性且具有可燃性；所述造孔剂位石墨或者淀粉。
为解决上述技术问题，本发明还采用了如下技术方案是：一种蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，其步骤如下，第一步骤，按质量分数计，提供滑石30-50份，高岭土10-20份，氧化铝10-20份，硅微粉10-20份，堇青石晶体1-10份，粘合剂3-5份，增塑剂1-2份，油脂类润滑剂1-2份，造孔剂10-30份进行混合成泥状混合物，并陈腐至少48小时；第二步骤，将陈腐后的泥状混合物成型为蜂窝陶瓷过滤体的毛坯；第三步骤，干燥；第四步骤，再用含有40％-60％质量的造孔剂的泥浆对毛坯进行涂敷，涂敷厚度1-5mm，再进行二次烘干；第五步骤，烧制，形成蜂窝陶瓷过滤体；第六步骤，外表面加工，形成光滑表面。
具体的，第二步骤中的毛坯为所述壁流式蜂窝陶瓷过滤体为纵长形，具有相对的第一端面与第二端面，自所述第一端面向所述第二端面方向凹陷形成的若干第一吸附孔，自所述第二端面向所述第一端面方向凹陷形成的若干第二吸附孔，所述第一吸附孔未贯通至所述第二端面，所述第二吸附孔未贯通至所述第一端面，所述第一吸附孔与第二吸附孔相互交错排列。
具体的，所述第四步骤中，所述泥浆成分包括滑石，氧化铝，高岭土中的一种或几种，所述泥浆中造孔剂的粒径小于所述蜂窝陶瓷过滤体的毛坯中的造孔剂的粒径。
具体的，所述粘合剂为甲基纤维素或者聚乙烯醇；所述增塑剂为聚乙烯醇或者聚乙烯二醇；所述造孔剂位石墨或者淀粉。
与现有技术相比，本发明壁流式蜂窝陶瓷过滤体的有益效果在于：再生产过程中，再次通过造孔剂的泥浆涂抹至生产毛坯后加工，致使孔壁上气孔分布多，气孔的隙率高，气孔孔径小，在此结构下，该蜂窝陶瓷过滤体运用至柴油颗粒过滤器(DPF)上，当尾气进入至柴油颗粒过滤器(DPF)的蜂窝陶瓷过滤体后，DPF依靠孔壁疏松状结构对尾气中的碳烟颗粒进行捕集拦截，尾气通过时将颗粒物拦截至孔壁内部，随着尾气不断进入，碳颗粒逐渐在孔壁上堆积，慢慢形成一层致密的滤饼层，对于柴油颗粒过滤器碳载量性能有了较为明显提升，增强过滤效果，同时压降升高，有益效果在于：相比现有的蜂窝陶瓷过滤体，在相同的碳载量的条件下，其压降的上升速度较慢，从而提高过滤器的通透性，降低油耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明壁流式蜂窝陶瓷过滤体的结构示意图；
图2是本发明壁流式蜂窝陶瓷过滤体局部结构示意图；
图3是本发明壁流式蜂窝陶瓷过滤体剖面结构示意图；
图4是本发明壁流式蜂窝陶瓷与现有蜂窝陶瓷应用效果对比图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3，本发明为一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体，其为纵长形，具有相对的第一端面101与第二端面102，自第一端面101向第二端面102方向凹陷形成的若干第一吸附孔12，自第二端面102向第一端面101方向凹陷形成的若干第二吸附孔13，第一吸附孔12未贯通至第二端面102，第二吸附孔13未贯通至第一端面101，第一吸附孔12与第二吸附孔13相互交错排列，第一吸附孔12与第二吸附孔13之间形成若干孔壁14，第一吸附孔12与第二吸附孔13之间形成令两者相互贯通的若干气孔10，及气孔10贯通孔壁14而贯通第一吸附孔12与第二吸附孔13。
通过微观结构分析，孔壁14中间保持原有特性外，改进后的孔壁14还出现如下特性：孔壁14上气孔10分布多，气孔10的隙率高，气孔孔径小(1-10微米)，在此结构下，该蜂窝陶瓷过滤体运用至柴油颗粒过滤器(DPF)上，当尾气进入至柴油颗粒过滤器(DPF)的蜂窝陶瓷过滤体后，DPF依靠孔壁疏松状结构对尾气中的碳烟颗粒进行捕集拦截，尾气通过时将颗粒物拦截至孔壁内部，随着尾气不断进入，碳颗粒逐渐在孔壁上堆积，慢慢形成一层致密的滤饼层，过滤效果增强，同时压降升高，对过滤器进行再生时(将过滤器捕集的碳颗粒燃烧掉)效果较为明显，原因是再生时对于滤饼层燃烧较完全，有益效果在于：相比现有的蜂窝陶瓷过滤体，在相同的碳载量的条件下，其压降的上升速度较慢，从而提高过滤器的通透性，降低油耗。
该壁流式蜂窝陶瓷过滤体为一体式结构，其原料成分按质量分数计为滑石30-50份，高岭土10-20份，氧化铝10-20份，硅微粉10-20份，堇青石晶体1-10份，粘合剂3-5份，增塑剂1-2份，油脂类润滑剂1-2份，造孔剂10-30份。
实施例一：
第一步：提供原料成分按质量分数计为滑石30份，高岭土10份，氧化铝10份，硅微粉10份，堇青石晶体1份，该等物质为粉末固体，其粒径在10-30微米之间，将以上粉末状颗粒经干燥喷雾方式混料。再提供粘合剂3份，增塑剂1份，油脂类润滑剂1份，造孔剂10份与上述粉末进行混合，其中粘合剂为甲基纤维素或者聚乙烯醇中的一种，增塑剂为聚乙烯醇或者聚乙烯二醇，造孔剂位石墨或者淀粉，也可以是其它流动性高且可燃性物质。将上述混合物混合成泥状，并陈腐至少48小时。
第二步：将陈腐后的泥状混合物成型为蜂窝陶瓷过滤体的毛坯，该毛坯采用立式挤压式的方式；
第三步：采用微波线干燥；
第四步：再用含有40％质量的造孔剂的泥浆对毛坯进行涂敷，涂敷厚度1-3mm，再进行二次烘干，所述泥浆成分包括滑石，氧化铝，高岭土中的一种或几种，所述泥浆中造孔剂的粒径小于所述蜂窝陶瓷过滤体的毛坯中的造孔剂的粒径；
第五步：烧制，其烧制温度为1400℃，形成蜂窝陶瓷过滤体；
第六步：外表面加工，形成光滑表面。
如图2至图3所示，其中，该蜂窝陶瓷过滤体的毛坯其大致为纵长的圆柱型，具有相对的第一端面与第二端面，自所述第一端面向所述第二端面方向凹陷形成的若干第一吸附孔，自所述第二端面向所述第一端面方向凹陷形成的若干第二吸附孔，所述第一吸附孔未贯通至所述第二端面，所述第二吸附孔未贯通至所述第一端面，所述第一吸附孔与第二吸附孔相互交错排列。
经过烧制后，孔壁两边气孔分布多，气孔孔隙率高，气孔孔径在1-5微米内。
实施例二：
第一步：提供原料成分按质量分数计为滑石50份，高岭土20份，氧化铝20份，硅微粉20份，堇青石晶体10份，该等物质为粉末固体，其粒径在10-30微米之间，将以上粉末状颗粒经干燥喷雾方式混料。再提供粘合剂5份，增塑剂2份，油脂类润滑剂2份，造孔剂30份与上述粉末进行混合，其中粘合剂为甲基纤维素或者聚乙烯醇中的一种，增塑剂为聚乙烯醇或者聚乙烯二醇，造孔剂位石墨或者淀粉，也可以是其它流动性高且可燃性物质。将上述混合物混合成泥状，并陈腐至少48小时。
第二步：将陈腐后的泥状混合物成型为蜂窝陶瓷过滤体的毛坯，该毛坯采用立式挤压式的方式；
第三步：采用微波线干燥；
第四步：再用含有60％质量的造孔剂的泥浆对毛坯进行涂敷，涂敷厚度3-5mm，再进行二次烘干，所述泥浆成分包括滑石，氧化铝，高岭土中的一种或几种，所述泥浆中造孔剂的粒径小于所述蜂窝陶瓷过滤体的毛坯中的造孔剂的粒径；
第五步：烧制，其烧制温度为1400℃，形成蜂窝陶瓷过滤体；
第六步：外表面加工，形成光滑表面。
实施例三：
第一步：提供原料成分按质量分数计为滑石40份，高岭土15份，氧化铝15份，硅微粉15份，堇青石晶体6份，该等物质为粉末固体，其粒径在10-30微米之间，将以上粉末状颗粒经干燥喷雾方式混料。再提供粘合剂4份，增塑剂1.5份，油脂类润滑剂1.5份，造孔剂20份与上述粉末进行混合，其中粘合剂为甲基纤维素或者聚乙烯醇中的一种，增塑剂为聚乙烯醇或者聚乙烯二醇，造孔剂位石墨或者淀粉，也可以是其它流动性高且可燃性物质。将上述混合物混合成泥状，并陈腐至少48小时。
第二步：将陈腐后的泥状混合物成型为蜂窝陶瓷过滤体的毛坯，该毛坯采用立式挤压式的方式；
第三步：采用微波线干燥；
第四步：再用含有50％质量的造孔剂的泥浆对毛坯进行涂敷，涂敷厚度3-5mm，再进行二次烘干，所述泥浆成分包括滑石，氧化铝，高岭土中的一种或几种，所述泥浆中造孔剂的粒径小于所述蜂窝陶瓷过滤体的毛坯中的造孔剂的粒径；
第五步：烧制，其烧制温度为1400℃，形成蜂窝陶瓷过滤体；
第六步：外表面加工，形成光滑表面。
实验对比：设计实验，确认碳载量情况下对压降的影响。加载工况参数：转速：2000r/min扭矩：148Nm排气流量0.13m3/s排气温度380℃
如图4，采用未经涂层工艺(采用传统的蜂窝陶瓷过滤体)的DPF和经过涂层工艺(采用本发明的蜂窝陶瓷过滤体)的DPF对比，前提条件是原料成型烘干烧成都为同一批次，每种抽取10支样品，在上述工况条件下进行检测，记录下每支载体碳载量和压降的关系。其中，计算值为：y＝2800+2200*x其中y为压降，单位Kpa，x为碳载量，单位g/L。数据点在这条直线附近，x小于等于10。
DPF降压构成比例随微粒层厚度的变化对比第一组(未经涂层工艺)数据与第二组(经涂层工艺)数据，从第一组与第二组两组数据可以看出，在载体使用初期几乎无影响，当负载一定的碳颗粒时，第二组数据压降变化较慢，且碳载量越高时，第一组与第二组区别越明显。说明涂层后对于载体碳载量相同的基础上，本发明的蜂窝陶瓷过滤体受到的压降相对较低，进而促使其通透性能强，能降低油耗量，整体性能有了较为明显提升。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体，其特征在于：所述壁流式蜂窝陶瓷过滤体为纵长形，具有相对的第一端面与第二端面，自所述第一端面向所述第二端面方向凹陷形成的若干第一吸附孔，自所述第二端面向所述第一端面方向凹陷形成的若干第二吸附孔，所述第一吸附孔未贯通至所述第二端面，所述第二吸附孔未贯通至所述第一端面，所述第一吸附孔与第二吸附孔相互交错排列，所述第一吸附孔与所述第二吸附孔之间形成令两者相互贯通的若干气孔，其壁流式蜂窝陶瓷过滤体原料成分按质量分数计为滑石30-50份，高岭土10-20份，氧化铝10-20份，硅微粉10-20份，堇青石晶体1-10份，粘合剂3-5份，增塑剂1-2份，油脂类润滑剂1-2份，造孔剂10-30份。
2.如权利要求1所述的壁流式蜂窝陶瓷过滤体，其特征在于：其特征在于：所述粘合剂为甲基纤维素或者聚乙烯醇。
3.如权利要求1所述的壁流式蜂窝陶瓷过滤体，其特征在于：所述增塑剂为聚乙烯醇或者聚乙烯二醇。
4.如权利要求1所述的壁流式蜂窝陶瓷过滤体，其特征在于：所述造孔剂为具有流动性且具有可燃性。
5.如权利要求5所述的壁流式蜂窝陶瓷过滤体，其特征在于：所述造孔剂位石墨或者淀粉。
6.一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，其特征在于：其步骤如下，
第一步骤，按质量分数计，提供滑石30-50份，高岭土10-20份，氧化铝10-20份，硅微粉10-20份，堇青石晶体1-10份，粘合剂3-5份，增塑剂1-2份，油脂类润滑剂1-2份，造孔剂10-30份进行混合成泥状混合物，并陈腐至少48小时；
第二步骤，将陈腐后的泥状混合物成型为蜂窝陶瓷过滤体的毛坯；
第三步骤，干燥；
第四步骤，再用含有40％-60％质量的造孔剂的泥浆对毛坯进行涂敷，涂敷厚度1-5mm，再进行二次烘干；
第五步骤，烧制，形成蜂窝陶瓷过滤体；
第六步骤，外表面加工，形成光滑表面。
7.如权利要求7所述的壁流式蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，其特征在于：第二步骤中的毛坯为所述壁流式蜂窝陶瓷过滤体为纵长形，具有相对的第一端面与第二端面，自所述第一端面向所述第二端面方向凹陷形成的若干第一吸附孔，自所述第二端面向所述第一端面方向凹陷形成的若干第二吸附孔，所述第一吸附孔未贯通至所述第二端面，所述第二吸附孔未贯通至所述第一端面，所述第一吸附孔与第二吸附孔相互交错排列。
8.如权利要求6或7所述的壁流式蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，其特征在于：所述第四步骤中，所述泥浆成分包括滑石，氧化铝，高岭土中的一种或几种，所述泥浆中造孔剂的粒径小于所述蜂窝陶瓷过滤体的毛坯中的造孔剂的粒径。
9.如权利要求8所述的壁流式蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，其特征在于：所述粘合剂为甲基纤维素或者聚乙烯醇；所述增塑剂为聚乙烯醇或者聚乙烯二醇；所述造孔剂位石墨或者淀粉。
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