CN109796221A - 一种汽油机尾气颗粒捕集器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽油机尾气颗粒捕集器，包括主体料和封孔料，其中，主体料和封孔料均包括氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水，封孔料的造孔剂含量是主体料的造孔剂含量的1.05～1.10倍。主体料按照重量份数的配比为15～20:15～25:35～45：15～20:10～20:10～20。所述造孔剂包括有机树脂微球和石墨中的至少一种，且粒径在3～10μm。本发明用于汽油机尾气颗粒捕集器的制备，其主体料和封孔料的气孔程度存在差距，使得孔与孔之间能够存在一个压差，采用本发明的设计，膨胀系数低，气孔率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种颗粒捕集器的组分，特别是一种汽油机尾气颗粒捕集器。
背景技术
随着人们对环境保护的重视，越来越严格的汽油车排放法规将会被制定和实施。2015年5月6日机动车排放控制技术与监管国际研讨会在武汉召开，在国六实施日期方面，2020年争取在全国范围内实施(采用中国工况体系)，参照欧5、欧6标准为安装有直接点燃式发动机的强制点火车辆引入微粒质量排放标准。汽油机尾气颗粒较小、浓度较低、温度较高，应用于汽油机颗粒过滤器(GPF)载体需要承受800℃以上的热冲击性能，低的初始背压，合适的积碳量。
之前的汽油机尾气颗粒捕集器一般采用耐高温、低膨胀系数、高气孔率、大孔径的堇青石材料作为GPF材料，如ZL201310433042XCN一种陶瓷催化剂载体的制备方法，其公开了一种陶瓷催化剂载体的制备方法，包括以下步骤：将60～70重量份的堇青石粉，10～25重量份的高岭土，5～15重量份的滑石粉以及5～10重量份的二氧化硅混合搅拌均匀；在上一步骤得到的粉末中加进30～40重量份的水；再在上一步骤得到的混合物中加入8～10重量份的粘结剂；将上一步骤得到的混合物在模具中挤压成型；将得到的半成品在1200～1500℃温度下，保温32～40小时获得成品。但是采用此种材料存在的缺陷也很明显，由于堇青石为矿物，内含杂质较多，会影响到产品的使用状态，导致寿命较短，耐磨性较低。
现有的陶瓷过滤器为了克服此种缺陷，采用碳化硅替代堇青石作为原料，以提高载体的使用寿命。如ZL2012101638538CN一种柴油发动机排气碳化硅颗粒捕集器滤芯的制造方法，其公开了采用黑碳化硅、硅粉、烧结助剂、脱蜡助剂、水、成型助剂、润滑剂和造孔剂制备的滤芯，烧结温度低、使用温度高、孔隙率高、强度高，使用寿命长。但是此种设计存在的缺陷为，在制备滤芯的过程中需要进行造孔，但是采用一般的造孔剂进行造孔会由于无法在烧结时将造孔剂分离出来，导致后来的滤芯上仍残存造孔剂的成分，导致滤芯的材质在其整体上受到造孔剂杂质的影响，使其内表面的平滑度较差，耐磨性没有达到预期值。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有的壁流式过滤器组分采用堇青石为原料的话，杂质含量高，耐磨性底，寿命短，采用碳化硅为原料的话，造孔剂会在烧结过程有残存导致主体存在杂质而导致产品的平滑度较差，耐磨性无法达到计算的预期值的问题。
技术方案：本发明提供以下技术方案：
一种汽油机尾气颗粒捕集器，包括主体料和封孔料，主体料和封孔料均包括氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水，封孔料的造孔剂含量是主体料的造孔剂含量的1.05～1.10倍。
首先，本申请采用的原料为氧化铝和氢氧化铝，获取简单，成本相对于之前的采用二氧化硅等降低了50％以上，市场上的活性氧化铝粉末25KG价格在5～20元，而二氧化硅粉末的价格在30～50元，同时，由于采用二氧化硅为主材料，在制备滤芯的过程中需要进行造孔，但是采用一般的造孔剂进行造孔会由于无法在烧结时将造孔剂分离出来，导致后来的滤芯上仍残存造孔剂的成分，导致滤芯的材质在其整体上受到造孔剂杂质的影响，使其内表面的平滑度较差，耐磨性没有达到预期值，故本申请在使用氧化铝和氢氧化铝为主材料后，可以很好的消除此影响。
由于本申请的主体料和封孔料适用于汽油机尾气颗粒捕集器，也就是市面上通用的壁流式过滤器，其工作的原理是通过主体料塑造相邻排布设置的孔洞，再使用封孔料进行交叉封孔，即相邻的两个孔洞，一个封孔，一个不封孔，然后在尾气通过的时候，相邻的两个孔洞，有个气流速度快，一个气流速度无/慢，使得气流速度快产生的低压和气流速度无/慢产生的相对高压就能够将粉尘吸附在孔洞的内壁上，而如果直接采用气流速度无的设计方案，那就是在封孔料中不加入造孔剂，封孔的孔洞内的气流就无法流通/流通速度相当的慢，采用的是同一个进口换气的方式，吸附的效率就很慢，而此处封孔料采用更高比率的造孔剂是因为封孔料其主要的作用于能够在相邻的孔洞间产生压差，而非堵塞，在具有压差的前提下，且能够保证此压强能够吸附粉尘，封孔的孔洞应该具有尽量快的一个流通速率，使得吸附的效率提高，而此处采用1.05～1.10的比率，也是我们不断试验，改良并总结得到的结果。
进一步地，主体料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:15～25:35～45：15～20:10～20:10～20：25～35。
进一步地，封孔料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:15～25:35～45：15～20:10～20:11～22:25～35。
进一步地，所述造孔剂包括有机树脂微球和石墨中的至少一种，且粒径在3～10μm。
进一步地，所述滑石的粒径在20～40μm，氢氧化铝的粒径在3～8μm，石英粉的粒径在18～30μm。
进一步地，主体料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:20～25:35～40：15～20:15～20:10～15:25～30。
进一步地，封孔料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:20～25:35～40：15～20:15～20:11～16:25～30。
进一步地，所述造孔剂为有机树脂微球和石墨组成的混合物。
最佳的方案是采用有机树脂微球和石墨组成的混合物，如果仅采用其中的一种，其造孔的气孔率最终决定于采用造孔剂的重量份数，而如果采用混合物，有机树脂微球和石墨的分子直径并不相同，能够起到互补的作用，而调整两种组分的比例，就可以在制造的过程中加入并更好的调整气孔率，而勿需从一开始就计算好精确的重量份数进行调整，生产制造过程中也肯定存在损耗，影响产品质量。
有益效果：本发明相对于现有技术：本发明采用新的主材料，取代了二氧化硅为主材料的设计，降低了生产成本，且通过设计封孔的孔洞的造孔剂的比率，使得封孔的孔洞能够具有一个尽量快的流通速率，加快了吸附的效率，同时，造孔剂也进行了改良，本申请能够在生产的过程中加入造孔剂的其中一个组分来调整气孔率，防止仅采用一个组分而生产制造存在损耗影响最终气孔率的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种汽油机尾气颗粒捕集器，包括主体料和封孔料，主体料和封孔料均包括氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水，封孔料的造孔剂含量是主体料的造孔剂含量的1.05～1.10倍。
首先，本申请采用的原料为氧化铝和氢氧化铝，获取简单，成本相对于之前的采用二氧化硅等降低了50％以上，市场上的活性氧化铝粉末25KG价格在5～20元，而二氧化硅粉末的价格在30～50元，同时，由于采用二氧化硅为主材料，在制备滤芯的过程中需要进行造孔，但是采用一般的造孔剂进行造孔会由于无法在烧结时将造孔剂分离出来，导致后来的滤芯上仍残存造孔剂的成分，导致滤芯的材质在其整体上受到造孔剂杂质的影响，使其内表面的平滑度较差，耐磨性没有达到预期值，故本申请在使用氧化铝和氢氧化铝为主材料后，可以很好的消除此影响。
由于本申请的主体料和封孔料适用于汽油机尾气颗粒捕集器，也就是市面上通用的壁流式过滤器，其工作的原理是通过主体料塑造相邻排布设置的孔洞，再使用封孔料进行交叉封孔，即相邻的两个孔洞，一个封孔，一个不封孔，然后在尾气通过的时候，相邻的两个孔洞，有个气流速度快，一个气流速度无/慢，使得气流速度快产生的低压和气流速度无/慢产生的相对高压就能够将粉尘吸附在孔洞的内壁上，而如果直接采用气流速度无的设计方案，那就是在封孔料中不加入造孔剂，封孔的孔洞内的气流就无法流通/流通速度相当的慢，采用的是同一个进口换气的方式，吸附的效率就很慢，而此处封孔料采用更高比率的造孔剂是因为封孔料其主要的作用于能够在相邻的孔洞间产生压差，而非堵塞，在具有压差的前提下，且能够保证此压强能够吸附粉尘，封孔的孔洞应该具有尽量快的一个流通速率，使得吸附的效率提高，而此处采用1.05～1.10的比率，也是我们不断试验，改良并总结得到的结果。
主体料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:15～25:35～45：15～20:10～20:10～20：25～35。
封孔料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:15～25:35～45：15～20:10～20:11～22:25～35。
造孔剂包括有机树脂微球和石墨中的至少一种，且粒径在3～10μm。
滑石的粒径在20～40μm，氢氧化铝的粒径在3～8μm，石英粉的粒径在18～30μm。
主体料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:20～25:35～40：15～20:15～20:10～15:25～30。
封孔料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:20～25:35～40：15～20:15～20:11～16:25～30。
造孔剂为有机树脂微球和石墨组成的混合物。
最佳的方案是采用有机树脂微球和石墨组成的混合物，如果仅采用其中的一种，其造孔的气孔率最终决定于采用造孔剂的重量份数，而如果采用混合物，有机树脂微球和石墨的分子直径并不相同，能够起到互补的作用，而调整两种组分的比例，就可以在制造的过程中加入并更好的调整气孔率，而勿需从一开始就计算好精确的重量份数进行调整，生产制造过程中也肯定存在损耗，影响产品质量。
实施例1
一种汽油机尾气颗粒捕集器，包括主体料和封孔料，主体料和封孔料均包括氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水，封孔料的造孔剂含量是主体料的造孔剂含量的1.05倍。
主体料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15:15:35：15:10:10：25。
封孔料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15:15:35：15:10:11:25。
造孔剂为有机树脂微球，且粒径在3～10μm。
滑石的粒径在20～40μm，氢氧化铝的粒径在3～8μm，石英粉的粒径在18～30μm。
成品在20～800℃温度上升过程中，热膨胀系数≦0.61×10-7，气孔率≧58％，主体料的气孔孔径在15～18μm。
实施例2
一种汽油机尾气颗粒捕集器，包括主体料和封孔料，主体料和封孔料均包括氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水，封孔料的造孔剂含量是主体料的造孔剂含量的1.10倍。
主体料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为20:25:45：20:20:20：35。
封孔料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为20:25:45：20:20:22：35。
造孔剂为石墨，且粒径在3～10μm。
滑石的粒径在20～40μm，氢氧化铝的粒径在3～8μm，石英粉的粒径在18～30μm。
成品在20～800℃温度上升过程中，热膨胀系数≦0.59×10-7，气孔率≧59％，主体料的气孔孔径在16～18μm。
实施例3
一种汽油机尾气颗粒捕集器，包括主体料和封孔料，主体料和封孔料均包括氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水，封孔料的造孔剂含量是主体料的造孔剂含量的1.05倍。
滑石的粒径在20～40μm，氢氧化铝的粒径在3～8μm，石英粉的粒径在18～30μm。
主体料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15:20:35：15:15:10:25。
封孔料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15:20:35：15:15:11:25。
造孔剂为有机树脂微球和石墨组成的混合物。
成品在20～800℃温度上升过程中，热膨胀系数≦0.55×10-7，气孔率≧63％，主体料的气孔孔径在17～20μm。
实施例4
一种汽油机尾气颗粒捕集器，包括主体料和封孔料，主体料和封孔料均包括氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水，封孔料的造孔剂含量是主体料的造孔剂含量的1.10倍。
滑石的粒径在20～40μm，氢氧化铝的粒径在3～8μm，石英粉的粒径在18～30μm。
主体料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为20:25:40：20:20:15:30。
封孔料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为20:25:40：20:20:16:30。
造孔剂为有机树脂微球和石墨组成的混合物。
成品在20～800℃温度上升过程中，热膨胀系数≦0.53×10-7，气孔率≧68％，主体料的气孔孔径在17～20μm。
Claims (8)
1.一种汽油机尾气颗粒捕集器，其特征在于：包括主体料和封孔料，主体料和封孔料均包括氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水，封孔料的造孔剂含量是主体料的造孔剂含量的1.05～1.10倍。
2.根据权利要求1所述的汽油机尾气颗粒捕集器，其特征在于：主体料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:15～25:35～45：15～20:10～20:10～20：25～35。
3.根据权利要求1所述的汽油机尾气颗粒捕集器，其特征在于：所述滑石的粒径在20～40μm，氢氧化铝的粒径在3～8μm，石英粉的粒径在18～30μm。
4.根据权利要求1所述的汽油机尾气颗粒捕集器，其特征在于：所述造孔剂包括有机树脂微球和石墨中的至少一种，且粒径在3～10μm。
5.根据权利要求2所述的汽油机尾气颗粒捕集器，其特征在于：封孔料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:15～25:35～45：15～20:10～20:11～22:25～35。
6.根据权利要求2所述的汽油机尾气颗粒捕集器，其特征在于：主体料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:20～25:35～40：15～20:15～20:10～15:25～30。
7.根据权利要求4所述的汽油机尾气颗粒捕集器，其特征在于：所述造孔剂为有机树脂微球和石墨组成的混合物。
8.根据权利要求6所述的汽油机尾气颗粒捕集器，其特征在于：封孔料中，氧化铝、滑石、氢氧化铝、高岭土、石英粉、造孔剂和水按照重量份数的配比为15～20:20～25:35～40：15～20:15～20:11～16:25～30。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190524 |
|
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