CN108439967A - 一种低压降、低膨胀系数的大尺寸柴油颗粒过滤器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种低压降、低膨胀系数的大尺寸柴油颗粒过滤器及其制备方法，该过滤器包括如下原料：无机组分、石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂和粘结剂；其中，无机组分按质量百分比计包括如下组分：滑石30‑50％，高岭土5‑30％，氧化铝10‑25％，水合氧化铝5‑30％，二氧化硅5‑25％；石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂的量分别为无机组分质量的2‑15％、5‑10％、5‑15％；粘结剂的量为无机组分、石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂总质量的2‑10％。本发明提供的过滤器可用于汽车尾气净化，尤其是柴油车尾气中颗粒物净化，解决了目前过滤器存在的高压降和高热膨胀系数的问题，同时解决了制备过滤器过程中合格率较低的问题，降低了生产成本，提高了生产效率。

Description

一种低压降、低膨胀系数的大尺寸柴油颗粒过滤器及其制备 方法
技术领域
本发明属于柴油颗粒过滤器技术领域，具体涉及一种低压降、低膨胀系数、大尺寸柴油颗粒过滤器及其制备方法，尤其涉及利用石墨烯前驱体的低压降、低膨胀系数、大尺寸柴油车碳烟颗粒捕集器及其制备方法。
背景技术
随着环保法规的日益严格，汽车尾气作为空气污染的重要途径之一也面临着巨大的挑战。柴油颗粒过滤器被应用于柴油车尾气排放系统中，通过过滤来降低排气中颗粒物(PM)的装置。柴油颗粒过滤器(DPF)对炭烟颗粒的过滤效率较高，可达到60％～90％。这类过滤器一般设计成壁流式结构，孔道的进气端为开口模式，出气端通常用陶瓷堵塞、水泥堵塞，使端面形成棋盘模式的堵塞格局，在废气通过过滤器进气道与相邻的出气道的多孔陶瓷壁时，将烟灰捕集在蜂窝状过滤体的多孔通道壁上，从而将烟灰从柴油机废气流中分离。
捕集的烟灰聚集在过滤器进气道的表面及表面的微孔中，捕集量的增多会导致壁的渗透性降低，流过过滤器壁的气流阻力上升，过滤器的压降升高，柴油机废气循环中的反压随着提高，对柴油机的工作效率造成不利影响，如中国专利CN 101784324A中提到的。当压降升高到限定值时，如当排气背压达到16kPa～20kPa时，柴油机性能开始恶化，因此必须定期地除去颗粒，使颗粒过滤器恢复到原来的工作状态，即再生。对过滤器进行再生处理以降低压降，提高柴油机的工作效率。柴油颗粒过滤器的再生方法有主动再生和被动再生。常用的主动再生方法有燃烧器喷油加热再生、电加热再生、微波加热再生和红外加热再生。常用的被动再生方法有燃料添加剂催化再生过滤器系统、CRT(连续再生过滤器)系统和CCRT系统。
柴油颗粒过滤器对压降和过滤效率要求较高，而较低的压降是实现较高过滤效率的基础。过滤器中压降的来源主要为入口压力损失、流过孔道的摩擦损失、流过壁的压力损失、出口扩张压力损失四部分，流过壁的压力损失为主要压力损失。通常，低压降、高过滤效率的柴油颗粒过滤器通常具有较为优异的微孔孔径分布及连通性。优异的孔径分布不仅能够降低流过壁的压力损失，提高柴油机的工作效率，同时也能够延长过滤器的再生周期，降低过滤器材料的热膨胀系数。
目前，柴油颗粒过滤器同时兼顾低压降和高过滤效率已经非常困难，因此，要同时兼顾较长的再生周期更为困难。此外，此类过滤器一般具有较大尺寸，大尺寸柴油颗粒过滤器的制备合格率较低。
发明内容
为此，本发明的目的之一在于提供一种低压降、低膨胀系数、大尺寸柴油颗粒过滤器，可用于汽车尾气净化，尤其是柴油车尾气中颗粒物净化，解决了目前过滤器存在的高压降和高热膨胀系数的问题，同时解决了制备过滤器过程中合格率较低的问题，降低了生产成本，提高了生产效率。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低压降、低膨胀系数的大尺寸柴油颗粒过滤器，包括如下原料：无机组分、石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂和粘结剂；
其中，无机组分按质量百分比计包括如下组分：滑石30-50％，例如为33％、36％、40％、44％、48％等，高岭土5-30％，例如为7％、9％、12％、15％、20％、23％、26％、29％等，氧化铝10-25％，例如为12％、15％、20％、23％等，水合氧化铝5-30％，例如为7％、9％、12％、15％、20％、23％、26％、29％等，二氧化硅5-25％，例如为7％、9％、12％、15％、20％、23％等；
石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂的量分别为无机组分质量的2-15％，例如为4％、7％、11％、14％等、5-10％，例如为7％、9％等、5-15％，例如为7％、9％、11％、14％等；
粘结剂的量为无机组分、石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂总质量的2-10％，例如为4％、6％、8％等。
石墨晶体是由碳元素组成的六角网平面层状结构，层平面上的碳原子以共价键结合，层与层间以范德华力结合，这种结合力很弱，只有17kJ/mol左右，层间距离较大。在适当条件下，酸、碱金属、盐类等多种化学物可插入石墨层间，并与碳原子结合形成新的化学相—石墨层间化合物。这种层间化合物在加热到适当温度时，可瞬间迅速分解，使石墨沿C轴方向膨胀成蠕虫状的新物质，即为石墨烯前驱体。
聚合物树脂可为聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸、聚丁烯等中1种或2种以上的组合。
粘结剂可为纤维素，主要包括甲基纤维素(MC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素(CMC)等中1种或2种以上的组合。
作为优选，高岭土包含高岭土a和/或高岭土b，高岭土a为煅烧高岭土，高岭土b为未煅烧高岭土，具有片状结构。煅烧高岭土是高岭土在1300摄氏度下煅烧，高岭土片状结构被破坏。
优选地，高岭土a在无机组分中的质量百分含量为0-15％，高岭土b在无机组分中的质量百分含量为0-30％。
作为优选，无机组分按质量百分比计包括如下组分：滑石30-45％，高岭土6-25％，氧化铝15-21％，水合氧化铝5-30％，二氧化硅5-25％。
作为优选，石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂的量分别为无机组分质量的4-10％、7-10％、7-13％。
本发明提供的柴油颗粒过滤器具有较低的压降、较低的膨胀系数和较大的尺寸。此类滤器的孔隙率一般为40～65％，高孔隙率主要是由造孔剂实现，造孔剂烧结后留下孔洞达到造孔的目的。对于大尺寸过滤器而言，造孔剂烧结过程由于过滤器内部存在温差，容易造成开裂，降低烧成合格率，所以采用易烧结的造孔材料对大尺寸过滤器非常重要。石墨烯前驱体是一种耐高温，导电、导热性能良好，化学稳定性强、耐酸碱腐蚀，无毒无害的绿色环保新材料，该材料体积密度较小，具有的疏松多孔的蠕虫状结构具有较为优异的造孔效果，不仅易烧结，而且其烧结温度与普通有机造孔剂的烧结温度区间不同，这样造孔剂在不同的温度区间烧结有利于降低过滤体内的温差，大大提高了烧成合格率。同时石墨烯前驱体造孔效果显著，微孔连通性较好，因此能够降低过滤器的背压和热膨胀系数。所以石墨烯前驱体的使用不仅能够满足使用需求，同时降低了生产成本，提高了生产效率。
本发明的目的之一还在于提供一种本发明所述柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合无机组分、石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂和粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物后与水和添加剂进行捏合；
(2)将步骤(1)捏合的具有塑性的泥料练制成泥段后挤出成蜂窝状结构，烘干；
(5)将步骤(2)烘干后的坯体切割成固定高度后进行烧结得到所述柴油颗粒过滤器。烧结完毕后可进行打孔、堵孔、围边。
作为优选，步骤(1)中水的量为混合物质量的20-40％，例如为23％、26％、29％、33％、36％、39％等，优选为30％。
优选地，添加剂为混合物质量的0.5-2％，例如为0.7％、0.9％、1.2％、1.5％、1.8％等，优选为1％。
捏合可在捏合机器中进行。
作为优选，步骤(2)中烘干利用微波进行。
作为优选，步骤(3)中烧结的温度为1425-1445℃，例如为1430℃、1435℃、1440℃、1443℃等，该温度范围有利于保证烧成合格率。
本发明的制备方法提高了烧成合格率，同时降低了生产成本，提高了生产效率。
本发明通过利用石墨烯前驱体制备得到了低背压、低膨胀系数、大尺寸堇青石柴油颗粒过滤器，该过滤器具有较低的压降、较低的膨胀系数和较大的尺寸。本发明的制备方法烧成合格率较高；同时降低了生产成本，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明中使用的石墨烯前驱体的微观图像；
图2为实施例7制备的柴油颗粒过滤器的微观图像；
图3为本发明的大尺寸柴油颗粒过滤器的制备工艺流程图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
图3为本发明的大尺寸柴油颗粒过滤器的制备工艺流程图。DPF在烧成工序之后有堵孔工序，堵孔工序使用堵孔材料，回烧是为了烧掉烧堵孔材料中的水分和有机物，增加堵孔材料的强度，保障使用过程中足够安全。
实施例和比较例中将滑石、高岭土、氧化铝、水合氧化铝和二氧化硅作为无机组分，淀粉和聚合物树脂为有机造孔剂。本发明中使用的石墨烯前驱体的微观图像见图1所示，从图中可以看出石墨烯前驱体为疏松多孔的蠕虫状结构，这种结构作为造孔材料制备的微孔具有较好的连通性。
实施例1
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合34.13％重量的滑石，7.89％重量的高岭土a，7.89％重量的高岭土b，20.05％重量的氧化铝，20.05％重量的水合氧化铝，10％重量的二氧化硅，10％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，7％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
实施例2
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合34.13％重量的滑石，7.89％重量的高岭土a，7.89％重量的高岭土b，20.05％重量的氧化铝，20.05％重量的水合氧化铝，10％重量的二氧化硅，7％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，10％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
实施例3
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合34.13％重量的滑石，7.89％重量的高岭土a，7.89％重量的高岭土b，20.05％重量的氧化铝，20.05％重量的水合氧化铝，10％重量的二氧化硅，4％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，13％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
实施例4
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合41.84％重量的滑石，11.98％重量的高岭土a，11.98％重量的高岭土b，16.21％重量的氧化铝，8％重量的水合氧化铝，10％重量的二氧化硅，10％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，7％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
实施例5
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合41.84％重量的滑石，11.98％重量的高岭土a，11.98％重量的高岭土b，16.21％重量的氧化铝，8％重量的水合氧化铝，10％重量的二氧化硅，7％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，10％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
实施例6
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合41.99％重量的滑石，22.29％重量的高岭土b，10.72％重量的氧化铝，15％重量的水合氧化铝，10％重量的二氧化硅，10％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，7％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
实施例7
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合40.29％重量的滑石，13.19％重量的高岭土b，16.52％重量的氧化铝，15％重量的水合氧化铝，15％重量的二氧化硅，7％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，10％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
实施例7中过滤器的微观图像如图2所示，其中左侧为表面，右侧为筋的断面。从表面图像可以看出微孔的数量较多；从断面图像可以看出微孔的连通性较好，这是压降较低的原因，而石墨烯前驱体的使用可使得微孔连通性较好。
实施例8
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合41.17％重量的滑石，12.07％重量的高岭土a，16.76％重量的氧化铝，15％重量的水合氧化铝，15％重量的二氧化硅，7％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，10％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
实施例9
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合40.30％重量的滑石，6％重量的高岭土a，12.70％重量的氧化铝，23％重量的水合氧化铝，18％重量的二氧化硅，7％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，10％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
比较例1
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合34.13％重量的滑石，7.89％重量的高岭土a，7.89％重量的高岭土b，20.05％重量的氧化铝，20.05％重量的水合氧化铝，10％重量的二氧化硅，10％重量的淀粉，15％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
与实施例1相比，没有加入石墨烯前驱体，且淀粉、聚合物树脂的量调整为总量与实施例1中石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂总量相同，即造孔剂使用量相同。
比较例2
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合41.84％重量的滑石，11.98％重量的高岭土a，11.98％重量的高岭土b，16.21％重量的氧化铝，8％重量的水合氧化铝，10％重量的二氧化硅，10％重量的淀粉，15％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
与实施例4相比，没有加入石墨烯前驱体，且淀粉、聚合物树脂的量调整为总量与实施例1中石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂总量相同，即造孔剂使用量相同。
比较例3
一种柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合40.29％重量的滑石，13.19％重量的高岭土b，16.52％重量的氧化铝，15％重量的水合氧化铝，15％重量的二氧化硅，10％重量的淀粉，15％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂，制得具有紧密堆积的均匀混合物，其中淀粉和聚合物树脂的添加量均在无机组分的基础上添加，粘结剂的添加量在总混合组分的基础上添加；(2)将混合完毕的粉料置于捏合机器中加入总粉料的30％重量的水进行捏合7分钟，加入1％重量的添加剂捏合10分钟，添加剂的添加量是在总混合组分的基础上添加；(3)练制步骤(2)中捏合的泥料成泥段；(4)将具有塑性的泥段挤出成蜂窝状结构，然后进行微波、烘干；(5)烘干后的坯体切割成固定高度后在1425-1445℃的高温中进行烧结，完毕后进行打孔、堵孔、围边。
与实施例7相比，没有加入石墨烯前驱体，且淀粉、聚合物树脂的量调整为总量与实施例1中石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂总量相同，即造孔剂使用量相同。
比较例4
与实施例1相同，除了步骤(1)中原料为：34.13％重量的滑石，7.89％重量的高岭土a，7.89％重量的高岭土b，40.1％重量的水合氧化铝，10％重量的二氧化硅，10％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，7％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂。没有加入氧化铝。
比较例5
与实施例1相同，除了步骤(1)中原料为：34.13％重量的滑石，7.89％重量的高岭土a，7.89％重量的高岭土b，40.1％重量的氧化铝，10％重量的二氧化硅，10％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，7％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂。没有加入水合氧化铝。
比较例6
与实施例1相同，除了步骤(1)中原料为：34.13％重量的滑石，7.89％重量的高岭土a，7.89％重量的高岭土b，25.05％重量的氧化铝，25.05％重量的水合氧化铝，10％重量的石墨烯前驱体，8％重量的淀粉，7％重量的聚合物树脂和5％重量的粘结剂。没有加入二氧化硅。
对实施例和比较例制得的柴油颗粒过滤器进行性能检测，结果见表1中所示。
表1
背压的测试条件为室温、常压，流量为400Nm3/h。
CTE测试温度范围为室温-800℃。
对比表1中的测试结果知，石墨烯前驱体对过滤器的性能有非常显著的影响。对比实施例1-3可以看出石墨烯前驱体对产品的孔隙率有非常明显的影响，在造孔剂总添加量为25％的情况下，石墨烯前驱体添加量越多产品的孔隙率越高，背压越低，这是由于产品较好的微孔连通性造成了较低的背压。比较例1也是造孔剂的总添加量为25％，但是未添加石墨烯前驱体，微孔的连通性较差，从而导致背压明显高于实施例1-3。
通过实施例1-3与比较例1，实施例4-5与比较例2，实施例7与比较例3的比较可以看出，添加石墨烯前驱体较多的实施例比未添加的实施例以及比较例的烧成合格率高，这是因为石墨烯前驱体的烧结温度与有机造孔剂和添加剂的烧结温度不在同一温区，把烧结温度分散到各个不同的范围能够降低大尺寸载体的烧结难度，提高烧结合格率。而且，石墨烯前驱体的添加量越多微孔的连通性越高，背压越低，同时过滤器的烧成合格率也有明显改善。
对比实施例1-3和比较例1可以看出，石墨烯前驱体对CTE也有显著影响，添加量越多则CTE越低，这是由于石墨烯前驱体的造孔效果好，微孔连通性好，受热时连通缝隙起伸缩缝作用降低了堇青石的热膨胀，使得膨胀系数低于微孔连通性不好的堇青石体，在冷却过程中，连通缝隙可逆的打开。同样的，实施例4-5和比较例2，以及实施例7和比较例3也证明了这一结论。除了石墨烯前驱体对CTE有一定影响，各种原材料的配比搭配石墨烯前驱体对CTE也有显著影响。实施例2、5、7、8和9除无机组分的配比不同，其余组分均相同，对比结果说明不同的无机组分配比对CTE也有影响，当然较低的CTE也与石墨烯前驱体的使用有很大关系。对比例4-8说明，本发明的所有无机组分与石墨烯前驱体及有机造孔剂等相互配合才能取得较好的效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种低压降、低膨胀系数的大尺寸柴油颗粒过滤器，包括如下原料：无机组分、石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂和粘结剂；
其中，无机组分按质量百分比计包括如下组分：滑石30-50％，高岭土5-30％，氧化铝10-25％，水合氧化铝5-30％，二氧化硅5-25％；
石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂的量分别为无机组分质量的2-15％、5-10％、5-15％；
粘结剂的量为无机组分、石墨烯前驱体、淀粉和聚合物树脂总质量的2-10％。
2.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，高岭土包含高岭土a和/或高岭土b，高岭土a为煅烧高岭土，高岭土b为未煅烧高岭土。
3.根据权利要求2所述的过滤器，其特征在于，高岭土a在无机组分中的质量百分含量为0-15％，高岭土b在无机组分中的质量百分含量为0-30％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的过滤器，其特征在于，无机组分按质量百分比计包括如下组分：滑石30-45％，高岭土6-25％，氧化铝15-21％，水合氧化铝5-30％，二氧化硅5-25％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的过滤器，其特征在于，石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂的量分别为无机组分质量的4-10％、7-10％、7-13％。
6.一种权利要求1-5任一项所述柴油颗粒过滤器的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用干法混合无机组分、石墨烯前驱体、淀粉、聚合物树脂和粘结剂，制得混合物后与水和添加剂进行捏合；
(2)将步骤(1)捏合的泥料练制成泥段后挤出成蜂窝状结构，烘干；
(5)将步骤(2)烘干后的坯体切割后进行烧结得到所述柴油颗粒过滤器。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中水的量为混合物质量的20-40％，优选为30％。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中添加剂为混合物质量的0.5-2％，优选为1％。
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中烘干利用微波进行。
10.根据权利要求6-9任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中烧结的温度为1425-1445℃。
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