CN111527054B

CN111527054B - 包含球形预反应过的无机颗粒和球形造孔剂的批料组合物及由其制造蜂窝体的方法

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Publication number: CN111527054B
Application number: CN201880084773.9A
Authority: CN
Inventors: M·贝克豪斯-里考特; C·克拉德; B·N·特维克夫
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2023-09-01
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: EP3694824A1; US11447422B2; US20200255338A1; JP2021502948A; WO2019089735A1; US11591265B2; WO2019089731A1; JP2023160939A; CN111527055A; JP7396989B2; EP3704077A1; CN111527054A; JP2021501118A; US20210363064A1

Abstract

包含预反应过的无机球形颗粒和造孔剂球形颗粒的批料组合物。所述预反应过的无机球形颗粒具有粒度分布，其中，10μm≤DI₅₀<50μm，并且DIb≤2.0，并且造孔剂球形颗粒具有粒度分布，其中，0.40DI₅₀≤DP₅₀<0.90DI₅₀，并且DPb≤1.32，其中，DI₅₀是预反应过的无机球形颗粒的分布的中位颗粒直径，DP₅₀是造孔剂粒度分布的中位颗粒直径，DIb是预反应过的无机球形颗粒的预反应后的粒度分布的宽度因子，并且DPb是造孔剂粒度分布的宽度因子。还提供了由所述批料组合物制造的生坯蜂窝体，以及使用所述批料组合物制造蜂窝体的方法。

Description

包含球形预反应过的无机颗粒和球形造孔剂的批料组合物及由其制造蜂窝体的方法

相关申请

本申请根据35 U.S.C.§119要求2017年10月31日提交的系列号为62/579,579的美国临时申请和2017年10月31日提交的系列号为62/579,585的美国临时申请的优先权权益，本文以它们的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文中。

技术领域

本公开涉及包含预反应过的无机颗粒的批料组合物混合物以及由其制造蜂窝体的方法。

背景技术

含堇青石、碳化硅和钛酸铝的陶瓷蜂窝体已经用于催化转化器和微粒过滤器以用于柴油和汽油发动机排气后处理。

这些陶瓷蜂窝体可以通过将无机和有机材料以及液体载剂(LV)(例如去离子水)的增塑批料组合物挤出通过挤出机的挤出模头来制造。

在一些批料组合物中，在批料中使用预反应过的球形颗粒。然而，这些批料组合物可能遭受某些性能问题。

发明内容

本公开的例示的实施方式涉及一种批料组合物。所述批料组合物包含预反应过的无机球形颗粒，其具有预反应后的粒度分布，其中：

10μm≤DI₅₀≤50μm，和

DIb≤2.0；以及

造孔剂球形颗粒，其具有造孔剂粒度分布，其中：

0.40DI₅₀≤DP₅₀≤0.90DI₅₀，并且

DPb≤1.32，并且

其中，DI₅₀是预反应过的无机球形颗粒的预反应后的粒度分布的中位颗粒直径，DP₅₀是造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布的中位颗粒直径，DIb是预反应过的无机球形颗粒的预反应后的粒度分布的宽度因子，并且DPb是造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布的宽度因子。

在一些实施方式中，所述批料组合物基于预反应过的无机球形颗粒的总重量计，包含小于20％的细无机颗粒，其中，所述细无机颗粒的中位直径小于5μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物基于预反应过的无机球形颗粒的总重量计，包含小于10％的细无机颗粒，其中，所述细无机颗粒的中位直径小于5μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物基于预反应过的无机球形颗粒的总重量计，包含小于5％的细无机颗粒，其中，所述细无机颗粒的中位直径小于5μm。

在一些实施方式中，所述预反应过的无机球形颗粒的AR_平均≤1.2，其中，AR_平均是平均纵横比，其定义为按平均计，预反应过的无机球形颗粒的最大宽度尺寸除以最小宽度尺寸。

在一些实施方式中，造孔剂球形颗粒的AR_平均≤1.1，

在一些实施方式中，AR_平均是平均纵横比，其定义为按平均计，造孔剂球形颗粒的最大宽度尺寸除以最小宽度尺寸。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含20μm≤DI₅₀≤50μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含20μm≤DI₅₀≤40μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含DI₉₀≤85μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含DI₉₀≤65μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含45μm≤DI₉₀≤85μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含DI₁₀≥8μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含8μm≤DI₁₀≤35μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含(DI₉₀-DI₁₀)≤55μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含15μm≤(DI₉₀-DI₁₀)≤55μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含15μm≤DP₅₀≤30μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含0.4DI₅₀≤DP₅₀≤0.8DI₅₀。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含0.4DI₅₀≤DP₅₀≤0.7DI₅₀。

在一些实施方式中，造孔剂球形颗粒是非亲水性的。

在一些实施方式中，造孔剂球形颗粒包含非亲水性聚合物。

在一些实施方式中，所述非亲水性聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯及其衍生物和组合。

在一些实施方式中，造孔剂球形颗粒包含相变材料。

在一些实施方式中，造孔剂球形颗粒包含MP≥100℃的聚合物，其中，MP是造孔剂球形颗粒的熔点。

在一些实施方式中，造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布包括DPb≤1.30。

在一些实施方式中，造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布包括DPb≤1.25。

在一些实施方式中，造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布包括(DP₉₀-DP₁₀)≤20μm。

在一些实施方式中，造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布包括(DP₉₀-DP₁₀)≤15μm。

在一些实施方式中，相对于批料组合物中的无机物质的总重量，通过额外添加，造孔剂球形颗粒占5重量％至35重量％。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含喷干的球形颗粒。

在一些实施方式中，相对于批料混合物的无机物质，通过额外添加，批料组合物包含28重量％≤LV≤50重量％的重量，其中LV是液体载剂。

在一些实施方式中，相对于批料组合物的无机物质，通过额外添加，批料组合物包含22重量％≤LV≤35重量％的重量，其中，LV是液体载剂，并且造孔剂球形颗粒是非亲水性的。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含有机粘结剂，其是羟乙基甲基纤维素粘结剂和羟丙甲基纤维素粘结剂的组合。

在一些实施方式中，预反应过的无机颗粒包含一个或多个晶相。

在一些实施方式中，预反应过的无机颗粒包含一个或多个玻璃相。

在一些实施方式中，所述一个或多个晶相包括以下中的至少一种：(i)钛酸铝、(ii)长石、(iii)莫来石、(iv)二氧化钛、(v)氧化镁、(vi)氧化铝、(vii)二钛酸镁、(viii)碳化硅、(ix)假板钛矿、(x)堇青石、(xi)堇青石、氧化镁、钛酸铝复合物和(xii)它们的组合。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含主要为钛酸铝和二钛酸镁固溶体的第一晶相，以及包含堇青石的第二晶相。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包括：主要包含氧化铝、氧化镁和二氧化钛的假板钛矿晶相，包含堇青石的第二晶相和包含莫来石的第三晶相。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含大于4.0的τY/β。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含大于4.5的τY/β。

本公开的示例性实施方式还涉及制造蜂窝体的方法。所述方法包括：混合批料组合物以形成糊料，所述批料组合物包括预反应过的无机球形颗粒、细无机颗粒、有机粘结剂、造孔剂球形颗粒和液体载剂，其中，预反应过的无机球形颗粒具有以下预反应后的粒度分布：

10μm≤DI₅₀≤50μm，和

DIb≤2.0；并且

其中，造孔剂球形颗粒具有以下造孔剂粒度分布：

0.40DI₅₀≤DP₅₀≤0.90DI₅₀，和

DPb≤1.32，并且

其中，DI₅₀是预反应过的无机球形颗粒的预反应后的粒度分布的中位颗粒直径，DP₅₀是造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布的中位颗粒直径，DIb是预反应过的无机球形颗粒的预反应后的粒度分布的宽度因子，并且DPb是造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布的宽度因子；并且其中，基于预反应过的无机球形颗粒的总重量计，细无机颗粒占小于20重量％，并且具有小于5μm的中位颗粒直径。所述方法还包括：使糊料形成为湿的生坯蜂窝体。

在一些实施方式中，所述方法包含大于4.0的τY/β。

在一些实施方式中，所述方法包含大于4.5的τY/β。

在一些实施方式中，所述方法还包括：干燥湿的生坯蜂窝体以形成经干燥的生坯蜂窝体；以及烧制经干燥的生坯蜂窝体以形成多孔陶瓷蜂窝体。

本公开的其他特征将在下文的说明中阐述，且部分特征会由该说明而变得显而易见或者可以通过实践本公开而习得。应理解，前面的一般性描述和以下的具体实施方式都只是示例和说明性的，并且旨在对本发明提供进一步解释。

附图说明

包含的附图用于进一步理解本公开，附图纳入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图例示了本公开的示例性实施方式，并且与说明书一起用来解释本公开的原理。

图1例示了本公开的示例性实施方式的蜂窝体的示意图。

图2例示了球形颗粒的平面侧视图，其示出了球形颗粒的最大宽度尺寸W1和最小宽度尺寸W2(为了说明的目的，显示为变形的)。

图3例示了一种挤出机的局部截面侧视示意图，所述挤出机被构造用于使用一个或多个实施方式的批料组合物生产生坯蜂窝体。

图4A和4B例示了根据实施方式所述的预反应过的无机球形颗粒的各个实例的粒度分布的图。

图5例示了根据本公开的示例性实施方式所述的聚合物造孔剂球形颗粒的粒度分布的图形。

图6例示了根据本公开的示例性实施方式，使用预反应过的无机球形颗粒和造孔剂球形颗粒来制造多孔陶瓷蜂窝体的方法的流程图。

图7A例示了在多种速度V下以及对于不同的毛细管长度L，包含反应性颗粒的比较用批料组合物的一个示例性实施方式的P_总(psi)与样品数的关系图。

图7B例示了在多种速度V下以及对于不同的毛细管长度L，包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的一个示例性实施方式的P_总(psi)与样品数的关系图。

图8A例示了通过毛细管流变仪的不同毛细管长度L挤出的包含反应性颗粒的比较用批料组合物的一个示例性实施方式的P_总(psi)与V(英寸/秒)的关系图。

图8B例示了通过毛细管流变仪的不同毛细管长度L挤出的包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的一个示例性实施方式的P_总(psi)与V(英寸/秒)的关系图。

图9根据实施方式例示了被构造用于测试批料组合物的流变性质的毛细管流变仪的截面侧视图。

图10例示了包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的一个示例性实施方式的进入压力Pe(psi)与速度(英寸/秒)的关系示例性图。

具体实施方式

下文将参照附图更完整地描述本公开，附图中示出了本公开的示例性实施方式。但是，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被解读成限制于本文提出和描述的实施方式。更确切地说，提供本文公开的实施方式使得本公开透彻，并能够完全地展示了本公开的范围。附图中，总尺寸和相对尺寸不按比例绘制。附图中的相同的附图标记在本公开全文中表示相同元件。

在陶瓷蜂窝制品的制造中，包含无机和有机材料以及液体载剂(LV)(例如水)的增塑的批料组合物通过挤出机的挤出模头被挤出。一个目标是以尽可能快的进料速率挤出增塑的批料，同时提供高质量的生坯体，因为进料速率至少在某种程度上与陶瓷蜂窝的最终制造成本相关。具体地，在蜂窝制造中，增塑的批料组合物通过挤出模头被挤出，所述挤出模头具有形成于其中的多个细的相交模头狭缝。在离开挤出模头时，被挤出的生坯蜂窝体应展现出优异的总尺寸控制，在其自身重量下的有限量的下垂或变形，各个孔道壁之间优良的结合，优良的孔道形状(例如，正方形或其他期望的形状)，优良的壁形成(例如，最小的波度)，以及无壁撕裂。在进行干燥时，蜂窝体的收缩最少也是一个期望的目标。

用于制造陶瓷蜂窝体的常规批料组合物涉及混合和/或碾磨无机粉末，其中，得到的组合无机颗粒分布具有相当宽的粒度分布。无机粉末可以包括二氧化钛来源、氧化铝来源、二氧化硅来源、氧化镁来源等。这些无机颗粒与有机粘结剂(例如基于纤维素的粘结剂)混合，还可能与润滑剂和LV(例如去离子水)混合，并且在一些情况中与造孔剂材料混合，以形成增塑的批料组合物。该增塑的批料组合物然后通过挤出机的挤出模头挤出以形成生坯体(例如，生坯蜂窝体)。该生坯蜂窝体随后通过常规方法干燥和烧制以产生多孔陶瓷蜂窝体。

在其他实施方式中，已经提出了将烧结结合或反应结合的预反应过的无机球形颗粒用于适于制造多孔陶瓷蜂窝体的批料组合物中，例如，见述于WO2014/189741。

在这种包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物中使用常规的淀粉和石墨的造孔剂材料组合可能具有某些缺陷(例如撕裂)，这被认为是由于在批料组合物中的水的显微离析所致。“预反应过的无机球形颗粒”在本文中定义为至少部分经过反应(例如，通过烧制或通过煅烧)以在提供给批料组合物之前包括所需的陶瓷晶相组合物的形成为球体(例如，通过喷干形成)的无机颗粒。

然而，如本发明人所发现的，当使用无机球形颗粒与某些球形造孔剂颗粒的组合时，通过挤出产生的生坯体蜂窝的表面织构非常平滑，并且基本上不具有壁缺陷，例如撕裂。另外，可需要极低水平的造孔剂材料来提供高孔隙率陶瓷蜂窝体。在一些实施方式中，在所述批料组合物中可以使用较少的LV。这样的批料组合物令人惊奇地提供了优异的挤出性以及相对较高的挤出进料速率。

值得注意的是，在生坯蜂窝体的挤出期间，有利的是，使用相对有刚度的批料(具有高τY，本文之后有完整描述)，因为这可以对湿的生坯蜂窝体进行更好的形状控制，即，更少的壁和/或孔道变形，更少的撕裂和更少的塌落(由于在蜂窝体自身重量下的变形导致的几何下垂)。刚度系数“τY”是具体的增塑的批料组合物的刚度的量度。如下文所述测量和确定τY。具有刚度较大的批料特征的常规批料可以导致较高的挤出压力和较慢的进料速率。向常规批料组合物中加入LV(例如去离子水)可以因为批料与细的模头狭缝表面之间的更低的摩擦而允许具有改进的进料速率，但是这可能以湿的和经干燥的生坯蜂窝体的形状控制为代价，即，下垂变形，壁不能结合在一起以及其他缺陷。摩擦系数“β”是摩擦的量度并且也影响壁曳力，所述壁曳力是当批料组合物通过限定尺寸的狭缝时，增塑的批料组合物对模头壁表面的摩擦。如下文所述测量和确定β。

因此，在常规批料组合物中，在期望的高批料刚度(高τY)与低的壁摩擦(低β)之间有天然的权衡。因此，批料刚度系数(τY)除以摩擦系数(β)的比值可以用于表征挤出期间的批料组合物的流变学行为(即，τY/β)。高的τY/β比值是期望的(在足够高的批料组合物的停留时间下，使得挤出的蜂窝体基本上保留了其形状并且在其自身重量下不下垂)，并且如果可实现，这可以实现更高的挤出速率。然而，常规钛酸铝批料的τY/β比极低，即，在约1.0至小于约1.5的范围内。τY/β的比值的增加是难以捉摸的，尤其是对于基于钛酸铝的组合物来说。

因此，可使得具有较高的进料速率，同时还保留湿的和经干燥的生坯蜂窝体的优良的形状控制和优良的品质的批料组合物的改进将被认为是蜂窝体挤出领域中的重大进步。

特别地，本发明人发现预反应过的无机球形颗粒与有机造孔剂球形颗粒的某些组合提供了改进的批料流变学和模头挤出行为。具体地，根据本公开的一个或多个实施方式可以实施改进的τY/β比值。在实施方式中，当预反应过的无机球形颗粒和造孔剂球形颗粒包括相对较窄的粒度分布连同以限定关系提供的中位粒度(D50)时，批料组合物展现出优异的挤出性质并且展现出高的τY/β比值，同时还提供了挤出的生坯体蜂窝的优异的形状控制。例如，在一些实施方式中，可以实现τY/β≥4.0，或者甚至τY/β≥4.5的比值。另外，所得的生坯蜂窝体的性质可以包括低水平的壁和孔道变形，低的撕裂，平滑的壁光洁度，优异的最终尺寸控制，低塌落水平和低收缩水平。

本公开的一个或多个实施方式涉及批料组合物，其包括预反应过的无机球形颗粒并组合有造孔剂球形颗粒。所述批料组合物还可以包括少量(即，小于限定量)的细无机粘结剂颗粒(在下文中称为“细料”)。对预反应过的无机球形颗粒的分布进行选择，以包括特定控制的中位粒度(DI₅₀)以及其相对较窄的粒度分布。分布的窄度可以由DIb定义，其中，DIb是预反应过的无机球形颗粒的分布宽度因子。也可以使用窄度的其他表征形式，例如DI₉₀-DI₁₀，这在本文中有进一步定义。

同样地，对造孔剂球形颗粒的分布进行选择，以包括特定控制的中位粒度(DP₅₀)以及其窄的造孔剂粒度分布。所述颗粒分布的窄度的一个量度是DPb，其中，DPb是造孔剂分布宽度因子。也可以使用分布的窄度的其他表征形式。

在实施方式中，对预反应过的无机球形颗粒的中位粒度(DI₅₀)进行选择以具有规定的尺寸范围。更具体地，相比于预反应过的无机球形颗粒的受控的中位粒度(DI₅₀)，对造孔剂球形颗粒的中位直径DP₅₀进行选择，以使其在特定的尺寸范围内。具体地，对尺寸进行选择，以具有以下表示的特定的尺寸关系，其中，预反应过的无机球形颗粒和造孔剂球形颗粒各自还包括相对较窄的粒度分布。

本公开的示例性实施方式提供了对生坯体制品的形成有用的批料组合物，所述生坯体制品例如图1所示的蜂窝体100。蜂窝体100包括多个相交壁102，其从蜂窝体100的一端103延伸到另一端105。相交壁102形成了多个通道104，其也以平行的关系从一端延伸到另一端。显示了正方形孔道形状。然而，可以形成其他孔道横截面形状，例如矩形、三角形、六边形、圆形或其组合。蜂窝体100(例如，生坯蜂窝体)可以经干燥和烧制以形成包含多孔壁的多孔陶瓷蜂窝体。在烧制后产生的多孔陶瓷蜂窝体的相交壁102包括开放和互连的孔隙。可以由所述批料组合物形成蜂窝体100的任何合适的总截面尺寸、长度、形状(例如，圆形、三叶形、椭圆形、跑道形等)。

本文参考图1-10，在本文中公开了批料组合物，由批料组合物制造的生坯体制品(例如生坯蜂窝体)，以及由批料组合物生产的陶瓷制品(例如，多孔陶瓷蜂窝体)的示例性实施方式的另外的特征和特性。

更具体地，本公开的实施方式提供了批料组合物，其包括预反应过的无机球形颗粒和造孔剂球形颗粒的特定组合。所述组合可以提供优异的挤出速率和批料可加工性。

无机球形颗粒

在实施方式中，所述批料组合物包含预反应过的无机球形颗粒，其具有预反应后的粒度分布，该粒度分布由以下方程1表示：

10μm≤DI₅₀≤50μm 方程1

并且还可以包括相对较窄的粒度分布，其由以下方程2表示：

DIb≤2.0 方程2

其中，DI₅₀是预反应过的无机球形颗粒的粒度分布的中位颗粒直径，并且DIb是预反应过的无机球形颗粒的粒度分布的分布宽度因子，其是反映粒度分布的相对窄度的一个量度。预反应过的无机球形颗粒的粒度分布的宽度因子DIb可以通过以下示出的方程3来定义：

DIb＝{DI₉₀-DI₁₀}/DI₅₀ 方程3

DI₉₀在本文中定义为预反应过的无机球形颗粒的粒度分布中的预反应过的无机球形颗粒的某粗颗粒直径，其中，所述粒度分布中的90％的预反应过的无机球形颗粒的直径等于或小于所述某粗颗粒直径，即，剩余的颗粒(约9.9999％)具有更大的颗粒直径。DI₁₀在本文中定义为预反应过的无机球形颗粒的粒度分布中的颗粒的某细颗粒直径，其中，所述粒度分布中的10％的预反应过的无机球形颗粒的颗粒直径等于或小于该细颗粒直径，即，剩余的颗粒(约89.9999％)具有更大的颗粒直径。

虽然DIb是预反应过的无机球形颗粒的粒度分布的相对窄度的一个量度，但是其他量度也可以用于表征预反应过的无机颗粒的粒度分布的相对窄度，例如，DI₉₀-DI₁₀。

DI₅₀

在批料组合物的一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒具有粒度分布，其中，10μm≤DI₅₀≤50μm(包括10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm和50μm)，并且还包括10μm和50μm之间的所有子范围和子值，包括10μm和50μm，其中，DI₅₀是预反应过的无机球形颗粒的粒度分布的中位颗粒直径。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒具有DI₅₀范围甚至更窄的粒度分布。例如，在进一步的实施方式中，预反应过的无机球形颗粒的中位颗粒直径DI₅₀可以是20μm≤DI₅₀≤50μm，或者甚至20μm≤DI₅₀≤40μm。预反应过的无机球形颗粒可以通过喷干过程形成。在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒的中位颗粒直径DI₅₀可以在其形成期间通过改变下述来进行调整：喷嘴类型、喷嘴尖端内直径、喷嘴旋转速率、喷嘴压力、细无机微粒的尺寸和类型、温度设置、有机粘结剂、分散剂和表面活性剂类型和水平，以及当生产生坯无机球形颗粒时在喷干过程中的固体负载(即，固体与液体的比值)。生坯球形颗粒的喷干例如公开于第2016/0251249号美国专利公开。

在另一些实施方式中，相对较粗的预反应过的无机球形颗粒的窄度可以通过适于移除其中的某部分或某些部分的预反应过的无机球形颗粒的某些颗粒加工来得到增强。例如，可以使用诸如筛分、风选、沉落或沉降分离等的加工来从粒度分布中移除粗部分和/或细部分。例如，通过使粉末经过270目筛(具有约53微米的筛孔)可移除尺寸大于约60微米的粒度分布中的粗部分，以及因此移除小于约53微米的颗粒。其他的筛尺寸可以用于从粒度分布的大粒端移除其他部分。同样地，通过使用较小筛孔的筛可以移除小的部分并保留较大的颗粒。也可使用其他分离技术。

生坯无机球形颗粒可以通过下述形成：喷干含有无机物质的浆料，然后煅烧或烧制以产生预反应过的无机球形颗粒。可以采用在约1000℃至1650℃，或者甚至约1200℃至1600℃的温度下的旋转煅烧。具体的煅烧温度将取决于浆料中包含的无机颗粒的具体组成以及预反应过的无机球形颗粒的期望的相组合物。因此，应认识到，预反应过的无机球形颗粒的粒度分布可以经过工程设计和/或预加工来符合如上述方程1和2中表示的粒度分布参数或者其他甚至更窄的特征。

DI₉₀和DI₁₀

在一些示例性实施方式中，批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒的分布可以具有DI₉₀≤85μm，或者甚至DI₉₀≤75μm，或者甚至DI₉₀≤65μm，或者在一些实施方式中甚至DI₉₀≤55μm。在一些实施方式中，批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒可以具有45μm≤DI₉₀≤85μm，或者甚至45μm≤DI₉₀≤65μm。这些范围可以提供有用的孔隙率范围，并且可以在可用于高度催化的过滤器的经烧制的蜂窝中产生特别窄的孔径分布，以用于产生相对较低的压降，相对较高的过滤效率和相对较高的催化活性。

在一些示例性实施方式中，批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒的分布可以具有DI₁₀≥8μm，并且在一些实施方式中，DI₁₀≥10μm。在另一些实施方式中，批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒的分布可以具有DI₁₀≥20μm，或者甚至DI₁₀≥30μm。在一些批料组合物中，预反应过的无机球形颗粒可以具有在以下范围内的DI₁₀：8μm≤DI₁₀≤35μm，或者甚至10μm≤DI₁₀≤35μm。

在一些批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒的分布的窄度例如可以包括DI₁₀≥3μm和DI₉₀≤85μm的组合。在另一些批料组合物中，预反应过的无机球形颗粒具有DI₁₀≥3μm和DI₉₀≤40μm的组合。在某些示例性实施方式中，可以提供DI₁₀≥8μm和DI₉₀≤40μm的组合。

预反应过的无机球形颗粒的窄度可以替代性地由函数DI₉₀-DI₁₀表示。在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒的分布可以具有DI₉₀-DI₁₀≤55μm，或者甚至DI₉₀-DI₁₀≤40μm，或者甚至DI₉₀-DI₁₀≤30μm，或者甚至DI₉₀-DI₁₀≤20μm。在预反应过的无机球形颗粒的分布的一些特别窄的实施方式中，DI₉₀-DI₁₀≤15μm。

在一些实施方式中，DI₉₀-DI₁₀的范围可以是15μm≤DI₉₀-DI₁₀≤55μm，或者在其他实施方式中，可以是25μm≤DI₉₀-DI₁₀≤55μm。在一些特别窄的实施方式中，预反应过的无机球形颗粒的分布的DI₉₀-DI₁₀范围可以是30μm≤DI₉₀-DI₁₀≤55μm。

如上所述，在一些实施方式中，所形成的生坯无机球形颗粒或者经煅烧或烧制的预反应过的无机球形颗粒可以通过筛分或以其他方式分级，以移除细尾部分和/或粗尾部分，从而可以符合预反应过的无机球形颗粒的粒度分布的上述分布宽度因子DIb、DI₁₀、DI₉₀和/或DI₉₀-DI₁₀。本文规定的粒度通过Microtrac(麦奇克)S3500激光衍射计来测量。

下表1示出了某些预反应过的无机球形颗粒的实例。图4A和4B例示了通过喷干过程(SPD)形成了预反应过的无机球形颗粒的一些代表性粒度分布的绘制实例。可以对预反应过的无机球形颗粒的相组合物进行工程设计，以具有在最终的蜂窝体中期望的任何期望的相组合物。例如，预反应过的无机球形颗粒的相组合物可以包括堇青石、莫来石和钛酸铝相(下文中称为“CMAT”)。但是，如本文所述的其他组成也是可行的。形成预反应过的无机球形颗粒的其他合适的方法可以包括旋干、以及雾化浆料以形成生坯无机颗粒，其接着可经过煅烧以形成预反应过的无机球形颗粒。

表1——预反应后的粒度分布

下表2示出了约DI₅₀＝30μm至约DI₅₀＝50μm的经喷干的生坯颗粒的另外的示例性实施方式。

表2——预反应过的无机球形颗粒的其他示例性实施方式

DI₁₀(μm)	DI₅₀(μm)	DI₉₀(μm)	DIb	DI₉₀-DI₅₀(μm)
					22.73	33.4	51.0	0.85	28.25
28.3	42.6	64.6	0.85	36.30
					34.1	49.4	74.2	0.81	40.10
30.9	46.7	74.3	0.93	43.49
					32.9	49.2	81.6	0.99	48.69
22.8	32.9	49.6	0.82	26.86
					23.7	35.5	54.5	0.87	30.79
29.1	44.9	70.2	0.92	41.10
					27.7	40.3	60.6	0.82	32.88
31.5	48.1	75.5	0.91	43.95
					23.2	34.1	51.7	0.84	28.55
23.0	33.6	50.6	0.82	27.59
					31.3	45.8	69.4	0.83	38.08
25.0	36.8	55.8	0.84	30.77
					24.5	35.7	53.7	0.82	29.24
29.2	44.1	66.6	0.85	37.37
					25.2	36.3	53.9	0.79	28.69
25.6	38.4	59.0	0.87	33.40
					29.1	42.4	63.5	0.81	34.35

经烧制的预反应过的球形粒度可以略微偏移于生坯球形粒度。如从上文可见到的，可以实现球形颗粒的极窄的粒度分布，包括DIb≤1.0、DIb≤0.95、DIb≤0.90、DIb≤0.85、DIb≤0.80，并且在一些实施方式中，甚至0.75≤DIb≤1.0。类似地，球形粒度的分布的窄度例如可以由D₉₀-D₁₀表示，其中，25μm≤(D₉₀-D₁₀)≤45μm。

造孔剂球形颗粒

批料组合物还包括造孔剂球形颗粒的分布，其造孔剂粒度分布的中位粒度DP₅₀选择为相对于预反应过的无机球形颗粒的分布的中位颗粒直径DI₅₀在选定的范围内。造孔剂球形颗粒的中位粒度DP₅₀的选定范围由下文所示的方程4中示出的关系表示。

0.4DI₅₀≤DP₅₀≤0.9DI₅₀ 方程4

相比于预反应过的无机球形颗粒的尺寸，造孔剂球形颗粒的这一尺寸范围可以确保与预反应过的无机球形颗粒的优良的颗粒堆积。如果造孔剂球形颗粒的尺寸过小，则造孔剂球形颗粒将简单地填充预反应过的无机球形颗粒的堆积孔，而不用作造孔剂。如果造孔剂粒度大于DI₅₀，则颗粒堆积可能受到影响并且在烧制期间具有松弛的风险，导致不规则和/或可能大的收缩，或者在最坏的情况中，烧制期间可能导致蜂窝开裂或粉末化。因此，通过使用尺寸小于DI₅₀的球形聚合物造孔剂，保留了预反应过的无机球形颗粒的致密堆积，在烧制期间，这进而转化成空隙/孔而不会有显著的收缩。

在一些实施方式中，DP₅₀的范围可以是15μm≤DP₅₀≤30μm。在其他实施方式中，相比于方程4中的预反应过的无机球形颗粒的尺寸，造孔剂球形颗粒的较窄的尺寸范围可以由下述方程5和6中所示的关系表示。

0.4DI₅₀≤DP₅₀≤0.8DI₅₀ 方程5

0.4DI₅₀≤DP₅₀≤0.7DI₅₀ 方程6

可以使用甚至更窄的范围，例如，0.4DI₅₀≤DP₅₀≤0.6DI₅₀，或者0.4DI₅₀≤DP₅₀≤0.5DI₅₀。上述可以产生以下优点：在最终的经烧制的蜂窝体中具有窄的孔径分布，并且在特定孔隙的窄孔径分布(d50-d10/d50)情况中可以向微粒过滤器提供低的压降。另外，在催化剂涂覆期间，窄的孔径分布提供了更佳的催化剂利用，以及更高的最终催化剂效用。

所述批料组合物还可以包含造孔剂球形颗粒的相对较窄的粒度分布。在实施方式中，造孔剂球形颗粒的粒度分布的相对窄度在一个方面中可以由以下方程7所示的关系来表示：

DPb≤1.32 方程7

其中，DPb是造孔剂球形颗粒的粒度分布的分布宽度因子。造孔剂球形颗粒的分布的分布宽度因子DPb可以通过以下示出的方程8来定义：

DPb＝{DP₉₀-DP₁₀}/DP₅₀ 方程8

DP₉₀定义为造孔剂粒度分布中的造孔剂球形颗粒的某粗颗粒直径，其中，所述造孔剂粒度分布中的90％的造孔剂球形颗粒的直径等于或小于该粗颗粒直径，即，剩余的颗粒(约9.9999％)具有更大的直径。DP₁₀定义为造孔剂粒度分布中的造孔剂球形颗粒的某细颗粒直径，其中，所述造孔剂粒度分布中的10％的造孔剂球形颗粒的颗粒直径等于或小于该细颗粒直径，即，剩余的颗粒(约89.9999％)具有更大的直径。

在其他实施方式中，造孔剂球形颗粒的粒度分布的窄度可以由以下所示的方程9或方程10来表示。

DPb≤1.30 方程9

DPb≤1.25 方程10

在其他实施方式中，造孔剂球形颗粒的粒度分布的窄度可以由DP₉₀-DP₁₀表示，其中，(DP₉₀-DP₁₀)≤20μm，或者在一些实施方式中甚至(DP₉₀-DP₁₀)≤15μm。

在所述批料组合物中，取决于待要在多孔陶瓷蜂窝体100中实现的孔隙率，造孔剂球形颗粒可以以任何合适的量来提供。例如，在批料组合物中，造孔剂球形颗粒可以下述量来提供：约5重量％SAT至40重量％SAT，或者在一些实施方式中甚至约10重量％SAT至25重量％SAT，其中，SAT基于存在于批料组合物中的总无机物质的重量％计。如本文中所用的“SAT”意为基于批料组合物中包含的无机材料的总重量的额外添加。

在一些实施方式中，批料组合物中的造孔剂球形颗粒可以包括一种或多种非亲水性材料。例如，造孔剂球形颗粒可以包含非亲水性的聚合物材料。非亲水性材料是中性或疏水的。

非亲水性聚合物的实例可以包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯及其衍生物和组合。在一些实施方式中，批料组合物中的非亲水性造孔剂球形颗粒可以包括中空气泡或者可以是多孔的。本发明人发现，相比于天然土豆、豌豆或玉米造孔剂，亲水性低(中性非疏水性)的造孔剂球形颗粒的使用转换成的批料组合物相比于含有高亲水性造孔剂(例如淀粉)对于相当的批料刚度(β)包含更少的批料LV％。相比于含有高亲水性造孔剂(例如淀粉)，对于相当的批料刚度(β)，这转换成了包含更少批料LV％的批料组合物。这伴随的优点是提供了更少的时间来干燥以及在干燥时挤出的蜂窝体的收缩更少，并因此改进了最终的形状和尺寸控制。还可以使得在挤出期间具有更少的壁撕裂。

更具体地，造孔剂球形颗粒的示例性实施方式可以包括熔点MP例如可以是MP≥100℃，或者甚至MP≥120℃的非亲水性聚合物颗粒。在一些实施方式中，造孔剂球形颗粒可以包含相变材料。“相变材料”是具有高熔化热的物质，其在某温度下熔化并固化，能够存储和释放大量能量。

下表3示出了非亲水性造孔剂球形颗粒的粒度分布的实例。但是，可以使用具有期望的中位粒度和窄度的其他合适的造孔剂球形颗粒，例如，亲水性聚合物。

表3——造孔剂球形粒度实例

图5示出了这些类型的造孔剂聚合物球形颗粒的代表性示例性粒度分布(微分体积％与颗粒直径(微米)的关系)。如应认识的，可以产生任何合适直径的造孔剂聚合物球形颗粒，以根据例如本文方程4中所述的关系，满足预反应过的无机球形颗粒的尺寸关系。

细料

附加地，所述批料组合物可以包括小的重量百分比的细无机颗粒(“细料”)。具体地，所述批料组合物可以包括小于20重量％SAP的细无机颗粒。该细无机颗粒(“细料”)是相对较小的颗粒，其中，“细料”的粒度分布被加入到批料组合物中，并且可以具有小于5μm的“细料”分布的中位颗粒直径。如本文中所用的“SAP”意为基于批料组合物中包含的预反应过的无机球形颗粒(PI)的总重量的额外添加，其由下文所示的方程11定义：

以重量％SAP计的细料＝(“细料”的重量/PI的重量)x100 方程11

在另一些实施方式中，所述批料组合物包含小于15重量％SAP的细无机颗粒，其中，“细料”的粒度分布具有小于5μm的中位颗粒直径。在另一些实施方式中，所述批料组合物包含小于10重量％SAP的细无机颗粒，其中，“细料”的分布具有小于5μm的中位直径，或者包含甚至小于7.5重量％SAP的细无机颗粒，其中，“细料”的粒度分布具有小于5μm的中位直径。批料组合物中的“细料”在批料中起到无机粘结剂的作用，从而在烧制时，在预反应过的无机球形颗粒之间形成陶瓷互连。这样的细氧化物粉末(“细料”)具有大的表面积/质量，并且由于其大的表面积，因此与批料组合物中的LV强烈相互作用。大多数“细料”是亲水性的，因此，它们往往“结合”大量LV，由此降低了LV和颗粒的移动性，这起到增稠批料组合物以及增加批料组合物的摩擦的作用。更多的批料组合物内摩擦意味着有更多的摩擦穿过通过挤出模头的批料组合物。这转换成更大的挤出压力来推动批料组合物通过挤出模头，并因此具有低的T_起始和低的挤出速率。因此，最大程度地减少批料组合物中的细料是期望的。

在一些实施方式中，批料组合物中的“细料”可包括细滑石、细氧化铝和细二氧化硅(例如，胶态二氧化硅)的组合。在另外的实施方式中，加入到所述批料组合物中的细氧化铝和细二氧化硅颗粒二者各自包括中位颗粒直径小于2μm的粒度分布。然而，“细料”可包括中位颗粒直径小于5μm的无机颗粒的任何合适的组合，并且其包括二氧化硅、氧化铝和/或氧化镁的来源。

在一些实施方式中，所述批料组合物中的细无机颗粒(“细料”)可以包含氧化铝、滑石和二氧化硅颗粒的组合，每种具有中位颗粒直径小于5μm的颗粒分布。

在其他实施方式中，所述批料组合物包含小于15重量％且大于3重量％的细无机颗粒，其中，细无机颗粒的分布具有小于5μm的中位颗粒直径。在其他实施方式中，所述批料组合物包含小于10重量％且大于3重量％的细无机颗粒，其中，细无机颗粒的分布具有小于5μm的中位颗粒直径。在一些实施方式中，所述批料组合物包含小于7.5重量％且大于3重量％的细无机颗粒，其中，细无机颗粒的分布具有小于5μm的中位颗粒直径。

在一些实施方式中，批料组合物中的细料包含约1重量％SAP至5重量％SAP的氧化铝颗粒、1重量％SAP至7重量％的滑石颗粒和0.5重量％SAP至3重量％SAP的二氧化硅颗粒，其中，SAP是基于批料组合物中包含的预反应过的无机球形颗粒的总重量计的额外添加。在一些实施方式中，所述细无机颗粒可以包含极细的氧化铝颗粒，其具有中位颗粒直径小于约1μm，或者在一些实施方式中甚至小于0.7μm的颗粒分布。在一些实施方式中，所述细无机颗粒可以包含细滑石颗粒，其具有中位粒度小于约5μm的颗粒分布。在一些实施方式中，所述细无机颗粒可以包含细二氧化硅颗粒，其具有中位直径小于约0.5μm，或者甚至小于0.1μm的颗粒分布。所述细二氧化硅颗粒可以是胶态二氧化硅，并且可以作为水中的悬浮液(例如，40％的水中的悬浮液)来提供。

当包含氧化铝、滑石和二氧化硅的“细料”组合地用作无机粘结剂时，所述组合物旨在烧制后在预反应过的无机球形颗粒之间的区域中形成堇青石和一定的玻璃相。为了促进在最终的多孔陶瓷蜂窝中形成玻璃，可以向批料组合物中添加低水平的玻璃成形剂，例如，二氧化铈、氧化钇、氧化钙、其他碱土、稀土或碱。这些玻璃成形剂基于SAP可以以1.0重量％、0.5重量％、0.3重量％或更少的水平提供于批料组合物中。

当仅氧化铝和滑石组合地用作细无机粘结剂(“细料”)和可能的玻璃成形剂时，所述组合物旨在烧制后在预反应过的无机球形颗粒之间的区域中形成莫来石、堇青石和玻璃相。

当氧化铝、滑石、二氧化硅和二氧化钛组合地用作无机粘结剂时，所述组合物旨在烧制后在预反应过的无机球形颗粒之间的区域中形成堇青石、假板钛矿和一定的次玻璃相。

如本发明人所发现的，批料组合物中的甚至少量的d50<1μm的极细二氧化钛粉末可产生极粘的滑移层，并且使τY/β比值急剧降低到接近常规未预反应过的批料的τY/β比值。因此，由于是针对快速挤出速率的设计，所述批料组合物中的无机粘结剂可以基本上不含二氧化钛。基本上不含二氧化钛意为小于0.3％SAP的二氧化钛。但是，在一些实施方式中，“细料”中的二氧化钛可以用作工艺杠杆以调整批料组合物的挤出性质。

AR_平均

在实施方式中，预反应过的无机球形颗粒203和造孔剂球形颗粒206是球状的。如本文所用，球状意为具有球形外形。球形外形如图2所示定义为具有平均纵横比AR_平均，其定义为通过平均，球形颗粒的最大宽度尺寸W1除以最短宽度尺寸W2，如以下方程12所示：

AR_平均＝W1/W2 方程12

特别地，在一个或多个实施方式中，造孔剂球形颗粒206可以具有平均纵横比AR_平均，其中，AR_平均≤1.1。AR_平均≤1.1的一些聚合物球形颗粒是可商购的。类似地，预反应过的无机球形颗粒203可以具有平均纵横比AR_平均，其中，AR_平均≤1.2。

为了实现预反应过的无机球形颗粒203的这一AR_平均≤1.2，预反应过的无机球形颗粒203可以通过喷干过程形成，例如，如WO2016/138192中完整描述的那样。在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒203可以通过在合适的温度下旋转煅烧经喷干的生坯颗粒以保留球形形状来形成，取决于预反应过的无机球形颗粒203的组成，例如在约1,000℃至1,650℃，或者甚至约1200℃至1,600℃的温度下进行。

有机粘结剂

所述批料组合物可以包括有机粘结剂。例如，所述有机粘结剂可以是疏水改性的纤维素醚粘结剂。在一些实施方式中，疏水改性的纤维素醚粘结剂可以是但不限于甲基纤维素、乙基羟基乙基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丁基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、其混合物等。甲基纤维素和/或甲基纤维素衍生物尤其适合作为有机粘结剂用于使用甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素的批料组合物中。纤维素醚的来源为购自陶氏化学公司(ChemicalCo.)的METHOCEL^TM纤维素产品。

批料组合物的一些实施方式，例如下表7中所公开的那些，可以包括甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素的组合。纤维素醚粘结剂的其他组合可以包括具有不同分子量的纤维素醚。替代性地，纤维素醚的组合可以包括具有不同疏水基团的纤维素醚、具有不同浓度的相同疏水基团的纤维素醚、或其他纤维素醚的组合。作为非限制性实例，不同的疏水基团可以是羟乙基或羟丙基。

有机粘结剂可以以约4.0重量％SAT至8.0重量％SAT的量提供于批料组合物中，其中，SAT基于批料组合物中存在的总无机物质(例如，预反应过的无机球形颗粒加上无机“细料”)的重量％计。在一些实施方式中，所述有机粘结剂可以是羟乙基甲基纤维素粘结剂和羟丙基甲基纤维素粘结剂的组合，其中具有约2.0重量％SAT至6.0重量％SAT的羟乙基甲基纤维素粘结剂，以及约1.0重量％SAT至3.0重量％SAT的羟丙基甲基纤维素粘结剂。也可以使用其他合适的有机粘结剂的组合。

LV％

在一个或多个实施方式中，批料组合物包含LV，例如去离子水，其以液体载剂百分比LV％来提供。批料组合物中的LV％基本上高于常规批料中所用的量，但是可保留显著高的批料刚度(高τY，例如，τY≥8.0)。

相对于批料组合物中存在的无机物质的总量(例如，预反应过的无机球形颗粒和“细料”的总和)，通过额外添加(SAT)，LV可以22％≤LV％≤50％的重量被加入到批料组合物中。在造孔剂球形颗粒包括非亲水性材料(例如非亲水性聚合物)的示例性实施方式中，相对于批料组合物的无机物质，通过额外添加(SAT)较低量的LV，例如，包含22％≤LV≤35％的重量。因此，相比于亲水性的造孔剂球形颗粒，可以提供自然更少的撕裂和更高的批料刚度(例如，更高的β)。因此，非亲水性的，或者至少亲水性比淀粉更低的造孔剂球形颗粒对用于批料组合物是有利的。

在使用时，LV提供了有机粘结剂溶于其中的介质，并因此向批料组合物提供了塑性及湿化了其中的细无机颗粒(“细料”)和预反应过的无机球形颗粒。LV可以是水基液体，其通常是水或者水混溶性溶剂。在一个实施方式中，所述LV是去离子水，但是也可以使用其他溶剂，例如醇。

在一些实施方式中，批料组合物中的LV％为LV％≥22％(SAT)，或者甚至可以是LV％≥25％、或者甚至LV％≥30％、或者甚至LV％≥35％、或者甚至LV％≥40％、或者甚至LV％≥45％，其基于存在于批料组合物中存在的无机颗粒(预反应过的无机球形颗粒加上“细料”)的总重量，以重量计额外添加(SAT)。

引人注目的是，如本发明人所发现的，由本文公开的批料组合物形成的湿的生坯蜂窝体100(图1)——即使其包含这样极高的液体载剂引入(LV％≥22％(SAT)，LV％≥25％(SAT)，或者甚至LV％≥30％(SAT))——包括极低的壁曳力，如低β所见证的，但是惊人的是，其还包括极高的批料刚度，如由相对较高的τY所见证的，因此，维持了优异的形状控制。

特别地，如下表8所示，高的τY/β比值还通过使用本文所述的批料组合物来实现。使用本文所述的批料组合物可以实现τY/β≥3.0，τY/β≥3.5，τY/β≥4.0或者甚至τY/β≥4.5的比值。在一些实施方式中，可以实现τY≥10.0，τY≥14.0，或者甚至τY≥18.0。在一些实施方式中，可以实现β≤5.0、β≤4.0或者甚至β≤3.5。

在造孔剂球形颗粒206是非亲水性的示例性实施方式中，可以实现相对较低的β(例如β≤5.0)和相对较高的τY(τY≥8.0)，以保留优异的形状控制，但是可以使用较低的LV％(例如，LV≤35％(SAT)、LV≤30％(SAT)或者甚至LV≤25％(SAT))，因此提供了干燥时的更低的损失和相当水平的亲水性造孔剂的固有更高的批料刚度。

τY和β的确定

通过在布拉本德(Brabender)混合机(商购的Brabender Plastograph EC 3.8kW,200NM/150分钟，配有359型混合机)中高剪切混合各种成分，由批料无机物(预反应过的无机球形颗粒，和“细料”)、造孔剂颗粒、有机粘结剂、LV(例如去离子水)和任选的润滑剂的混合物制成构成糊料的均匀的陶瓷批料组合物。在一些实施方式中，用透度计测量糊料的刚度以确保适当的糊料稠度。使用具有数字式测力计的商购透度计ESM-301E电动测试台。

使用商购双孔毛细管流变仪(以下称为“毛细管流变仪”)测量批料组合物的糊料流动特性，所述毛细管流变仪具有仪器化的活塞和多个毛细管长度。可以在毛细管流变仪上同时测量批料刚度和壁曳力。图9示出了毛细管流变仪900的一个实例。

所用的毛细管流变仪900包括多个直径D为16mm的圆柱形桶902和具有不同长度L并具有小的圆形钻孔且具有1mm的毛细管直径d的几个毛细管908。毛细管长度L在0mm至16mm的范围内，尤其是0mm(实际上出于实用性，为0.25mm)、4mm、10mm和16mm。安装碟形活塞904，以当力F施加在活塞904上时，例如，通过将力F施加在与每个活塞904互连的横向构件906，在桶902中进行平移运动。在如上所述混合后，放入构成糊料的批料组合物910，并且在各种力F的水平下，从毛细管流变仪900的桶902挤出，进入并穿过毛细管908，从而产生不同的速度V。在毛细管流变仪900上的代表性压降P_总通过测量供给活塞904的压力P_总和速度Vp来确定，所述活塞904接触并造成批料组合物910通过毛细管908挤出。由压力传感器912确定每个模头(例如，示出了长的和零长度的模头)的总压力P_总，所述压力传感器912测量施加在桶902中容纳的批料组合物910上的压力P_总。

根据以下方程13，毛细管908中的批料组合物910的速度V通过代表性的面积比值而与活塞速度Vp有关，所述方程13为：

V＝Vp(D²/d²) 方程13

活塞速度Vp可以通过合适的位移传感器914来测量，所述位移传感器914在(i)活塞904或横向构件906与(ii)地面或包含桶902的挤出机主体中的任一者之间联接。可以向合适的控制器916提供总压力P_总和活塞速度Vp，所述控制器916包括合适的处理器和存储器，其被构造用于进行充分计算以得出能够产生批料组合物的τY和β值作为输出的计算值。

下表4示出了来自示例性的毛细管速率扫描测试的代表性原始数据，其例示了不同长度L(L为16mm、10mm、4mm和0.25mm)和1mm的毛细管直径d的四种毛细管908。针对每种长度L，提供了活塞904的推动速率(“柱塞”)以及从毛细管出来的挤出速率(“面条”)，以及总压力P_总。

表4——针对各种毛细管长度(0.25mm至16mm)的速度(V和Vp)与总压力(P_总)关系。

当长度L为0.25mm长(或约0mm长)的最短毛细管908用于挤出时，批料组合物910需使其形状从桶902的相对较大的直径D(16mm)适应到毛细管908的相对较小的直径d(1mm)。在该毛细管908(“约零的毛细管”)上的压降P_总对应于批料组合物从16mm的桶几何收缩到1mm毛细管908所需的通过该压力的批料刚度。使用“约零的毛细管”可以表示，以及可以用于确定进入损耗分量，因为其短的长度(约L＝0)使壁曳力分量最小化，因此可以有效地忽略它。使用较长毛细管(例如，16mm长的毛细管)产生因沿着毛细管908的壁的长度L摩擦/拖曳导致的壁曳力分量和由于其形状改变导致的批料组合物的变硬，即，进入损耗分量。因此，作为速度V函数的测得的压降P_总可以包含进入损耗分量Pe和壁曳力分量Pw，如显而易见的，它们是可分离的。

在10种不同的速度V[有效速度(V)从0mm/秒到4英寸/秒(101.6mm/秒)]和约25℃的恒定温度下，利用毛细管速率扫描测试，针对具有毛细管长度L的不同长度的毛细管(0mm至16mm)，对批料组合物进行测试。通过毛细管908的挤出速度V(面条)被阶梯式提高到相继更高的速度V，并且当达到稳态速度V时，经由传感器912记录每分阶的代表性总压降(P_总)。将关于毛细管908的每种长度L的这一原始P_总和速度V数据提供给控制器916，储存在存储器中并执行如本文所述的进一步计算以计算每种测量的批料组合物的τY和β。下表5示出了一种批料组合物的示例性数值。

表5——L/d、面条速度V、Tw、Pe、Pe-平均和Pe截距

如图10所示，进入压力Pe(psi)与速度V(英寸/秒)的关系图显示并说明了进入压力损耗作为零长度(0.25英寸)毛细管908所提供的速度V的函数的非线性。

由利用四种不同毛细管和10种速度的毛细管速率扫描测试输出的原始数据的代表性实例示于图7B，其以多分阶和多个曲线(每一者对应于一种毛细管长度)例示了包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的测试值(其中更大的L值说明了更高的压力)。图7A示出了代表性常规反应性批料组合物，其中，图7A和7B均被设置成相同尺度，以使用相同的测试程序显示常规批料组合物与包含预反应过的无机球形颗粒的示例性实施方式的批料组合物之间的相对较大的总压力差异(psi)。通过使用任何合适的软件程序，可以将原始数据转换成压力与速度关系图。图8A和8B示出了常规(反应性)堇青石莫来石钛酸铝(CMAT)反应性批料组合物(图8A)与一些实施方式的经喷干的预反应过的CMAT批料组合物(图8B)的压力和速度关系图。

如上所述，总的测得压降P_总等于进入压力Pe加上壁曳力贡献Pw，并且可通过以下关系表示：

P_总＝Pe+Pw

已经开发了许多模型，这些模型将毛细管流变仪900中的批料组合物910在从D到d的几何收缩以及通过毛细管908时的压降与批料流变学相关联。毛细管特性包括毛细管直径d、毛细管长度L以及一些常数，所述常数包含与毛细管材料和毛细管表面粗糙度相关的方面，但是对于给定长度L和直径d的给定毛细管908，这些常数不改变。本文所述的测试方法用于确定批料流变学特征，包括τY(屈服应力)和β(壁曳力系数)，它们是限定本文所述的各种批料组合物的流变学性质的独特参数。

本博-布里奇沃特(Benbow-Bridgwater)模型用于描述壁曳力Pw作为毛细管长度L、毛细管直径d、速度V、壁曳力系数β(贝塔)和壁速度指数m的函数[参见文献：J.Benbow,J.Bridgwater,Paste flow and extrusion(糊料流动和挤出),牛津大学出版社,1993和J.J.Benbow,E.W.Oxley,J.Bridgwater“The extrusion mechanics of pastes–theinfluence of paste formulation on extrusion parameters(糊料的挤出力学——糊料配方对挤出参数的影响)”；Chemical Eng.Science(《化学工程科学》)53,2151(1987)]。该模型将壁曳力Pw表征为以下方程14：

Pw＝{4L/d}[βV^m] 方程14

其中：

L是毛细管长度

d是毛细管直径

β(贝塔)是壁曳力系数

m是壁速度指数

V是在壁处的糊料速度

但是在壁处的剪切应力Tw如以下方程15所示：

Tw＝βV^m 方程15

因此，壁曳力压力分量可以表示为以下方程16：

Pw＝(4L/d)Tw 方程16

绘制剪切应力的自然对数(Ln(Tw))对速度的自然对数(Ln(V))的图。根据该绘制的数据，项β可作为Ln(Tw)和Ln(V)图的y截距求得，并且m是该线的斜率。在0英寸/秒至4英寸/秒的长度数据内确定斜率m。异常值忽略，并且该测试需进行多次，并且结果是对每个批料组合物的平均。

进入压力Pe可以通过下述方程17近似：

Pe＝2{τY+kVⁿ}{Ln(D/d)} 方程17

假定P_总＝Pe+Pw，则该模型限定了如以下方程18所示的总压力P：

P_总＝2{τY+kVⁿ}{Ln(D/d)}+{4L/d}[βV^m] 方程18

其中：

τY是批料组合物的屈服应力

k是稠度指数

n是本体速度指数

D是挤出机桶直径

d是毛细管直径

L是毛细管长度

β(贝塔)是壁曳力系数

m是壁速度指数

V是在壁处的糊料速度

τY、k和n的值可通过三参数曲线拟合，利用求解程序由测得的数据求出，所述求解程序例如Excel中提供的求解程序或任何其他迭代求解程序，以使测得的参数与计算的参数之间的差异最小化。τY和β(贝塔)的值是本文中用于表征本文所述的批料组合物的挤出流变学性质的参数，并且其如上所述来计算。根据该测得的原始数据，控制器916计算τY和β。

润滑剂/表面活性剂

所述批料组合物还可以包括润滑剂，例如，油型润滑剂。油型润滑剂的非限制性实例包括妥尔油、轻质矿物油、玉米油、高分子量聚丁烯、多元醇酯、轻质矿物油和蜡乳液的掺混物、石蜡在玉米油中的掺混物、前述物质的组合等。润滑剂的量可以为约0.5重量％SAT至约5重量％SAT。在一个示例性实施方式中，油型润滑剂可以是妥尔油，其以约0.5重量％SAT至约2.5重量％SAT存在于所述批料组合物中。

进一步地，所述批料组合物可以包括表面活性剂，尤其是形成堇青石的批料组合物。可用于批料组合物的表面活性剂的非限制性实例是C₈至C₂₂脂肪酸和/或其衍生物。可与这些脂肪酸一起使用的额外的表面活性剂组分是C₈至C₂₂脂肪酸酯、C₈至C₂₂脂肪醇，以及它们的组合。示例性的表面活性剂是硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸、油酸、亚油酸、棕榈烯酸以及它们的衍生物、硬脂酸组合月桂基硫酸铵、以及前述任何的组合等。在批料组合物中，表面活性剂的量通常可以为约0.25重量％SAT至约2重量％SAT。

相组合物

更具体地，预反应过的无机球形颗粒包括在加入到批料组合物之前经过预烧制以包括期望的晶相组成的颗粒。用预反应过的颗粒产生的多孔陶瓷蜂窝可以具有经工程化设计的粒度分布，并且还可以具有无机相组合物。所得的经烧制的多孔陶瓷蜂窝体可以通过固体物质中包含的晶相表征，并且形态学可以通过陶瓷制品中的物质的形状和孔的形状来表征。例如但非限制，预反应过的无机球形颗粒可以包括一种或多种相组合物。在许多实施方式中，提供至少两相的组成，例如主相和二次相或次相。任选地，预反应过的颗粒可以包括不止一个二次相或次相。

示例性的批料组合物

下表6和7示出了包含某些预反应过的无机球形颗粒、造孔剂球形颗粒和“细料”的批料组合物的实例。表8示出了流变学性能。上文论述了可以存在于批料组合物中的“细料”的量和类型。在所示的实施方式中，预反应过的无机球形颗粒的相组合物包括CMAT，并且包括钛酸铝和二钛酸镁的固溶体主相，堇青石、一定的莫来石的第二相以及还包括玻璃相。然而，应显而易见的是，也可以制造预反应过的无机球形颗粒的其他晶相组合物。

表6——CMAT批料组合物实例

表7——粘结剂、润滑剂和LV％

表8——示例性批料组合物的流变学性能

上述实施方式包括几种不同尺寸的造孔剂球形颗粒。造孔剂1包括DP₅₀为25.8μm的非亲水性聚合物造孔剂球形颗粒，并且造孔剂2包括DP₅₀为17.1μm的非亲水性聚合物造孔剂球形颗粒。但是，可以使用上述方程4、5和6所述的尺寸范围内的其他球形造孔剂颗粒。进一步地，取决于多孔陶瓷制品(例如多孔陶瓷蜂窝体)中的期望的孔隙率，可以使用其他重量百分比SAT。

所生产的陶瓷制品

使用所述批料组合物制造的生坯体制品(例如生坯蜂窝体)经干燥和烧制所生产的多孔陶瓷制品(例如，多孔蜂窝体)可以包括任何所需的最终陶瓷组合物。例如，陶瓷制品的最终相组合物可以包括基于钛酸铝的组合物，例如钛酸铝固溶体(假板钛矿)作为主相(大于50体积％)，以及其他相，例如堇青石、长石、莫来石、尖晶石、氧化铝、金红石或类似的氧化物作为二次和/或附加相。在其他实施方式中，多孔陶瓷制品的最终陶瓷组合物可以包括堇青石，或其他氧化物或非氧化物陶瓷，包括金属、金属间化合物、莫来石、氧化铝(AI₂O₃)、锆石、碱金属和碱土金属铝硅酸盐、尖晶石、钙钛矿、氧化锆、二氧化铈、二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、硅铝氮氧化物(SiAlON)和沸石。

由本公开示例性实施方式的包含预反应过的球形颗粒和造孔剂球形颗粒的组合的批料组合物所形成的多孔陶瓷制品可以用于制造柴油机微粒过滤器(DPF)、汽油机微粒过滤器(GPF)、部分过滤器、催化剂载体、催化剂基材以及组合的基材和微粒过滤器设备。由具有预反应过的无机球形颗粒的批料组合物制成的多孔陶瓷制品可以展现出相对较大的孔径和高的孔隙率，优良的强度和低的热膨胀系数(CTE)，其在高的底涂和催化剂负载下能够实现低的清洁压降以及低的压降。因此，本公开的示例性实施方式能够在提供低压降，高过滤效率和优良的抗热冲击性的同时集成高选择性催化还原(SCR)催化剂负载和/或高脱NO_x催化剂效率。

蜂窝体的制造

本公开的示例性实施方式还提供了通过使用包括预反应过的无机球形颗粒、以本文所述的限定的相对尺寸提供的造孔剂球形颗粒以及“细料”的组合的批料组合物来制造蜂窝体100(图1)的方法。在这种蜂窝体100的制造中，批料组合物(如本文所述)可以被认为是非理想的混合物，其可以通过图3所示的挤出机300被挤出。挤出机300包括挤出模头308，其具有以期望的孔道形状形成的细的相交狭缝的阵列。可以使用任何合适的孔道形状，例如正方形、矩形、三角形、六边形等。预反应过的无机球形颗粒203、“细料”和造孔剂球形颗粒206的干燥批料组合物与有机粘结剂、液体载剂(LV)、可能的油型润滑剂和可能的表面活性剂结合，并且通过混合和/或研磨这些组分来增塑以产生至少部分增塑的批料。所述至少部分增塑的批料接着被进料到挤出机300中，例如双螺杆挤出机。本文所用的“增塑”意为批料混合物的性质，所述批料混合物包含LV(例如去离子水)和可能的润滑剂和表面活性剂，并且经过了混合和/或研磨以具有糊料稠性。

可以通过任何合适的混合设备或混合设备的组合，例如，用Muller研磨机、螺旋混合机、双臂混合机或犁片桨式混合机等初始混合/研磨批料组合物，以开始增塑。可以添加LV以水合预反应过的无机球形颗粒、“细料”、造孔剂球形颗粒、有机粘结剂以及润滑剂和/或表面活性剂，以使有机粘结剂和预反应过的无机球形颗粒和造孔剂球形颗粒湿透，并且形成部分增塑的批料组合物。

增塑的批料组合物可以被构造成可以被间歇地进料到挤出机300中的泥料310，或者被构造成较少量材料的连续或半连续供应流，例如部分增塑的批料组合物的小的泥料或者甚至颗粒或流。经过了混合和/或研磨，并且为适当形式和稠度的增塑的批料组合物312可被供应至挤出机300。进一步地，虽然本文描述了挤出过程，但是作为选择，所述批料组合物可以通过其他合适的成形过程，例如，通过单轴向或等静压压制、注塑等，被适当地从增塑的批料组合物成形成生坯蜂窝体100。

再次参考图3，部分增塑的批料组合物312通过提供给挤出机300并从挤出机300挤出而可以被成形成生坯蜂窝体100G。可以使用向批料组合物312提供合适剪切量的任何合适类型的挤出机300进行挤出。例如，可以使用液压柱塞式挤出机、两级脱气单螺旋钻、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机等。也可以使用其他类型的挤出机。

更详细地，挤出机300可以包括螺杆部分，其包括可在挤出机桶316中旋转的一个或多个挤出螺杆314(示出了两个)。所述一个或多个挤出螺杆314可以由在挤出机桶316的进口端处的发动机320驱动。在双螺杆实施方式中，挤出机300可以包括两个并排挤出螺杆314。挤出机桶316可以配备有进口端口324，其被构造用于引入批料组合物312以进一步增塑。任选的混合板326可以定位在螺杆区段的下游以及挤出模头308的上游，并且可以包含在筒328内，所述筒328安装在挤出机桶316的出口端上。在螺杆区段之后，混合板326可以用于进一步混合、均化并增塑批料组合物312。

在筒328内还设置有过滤筛330和过滤筛支承件332，它们均相对于由挤出螺杆314泵送的批料组合物312的流动方向(显示为方向箭头)位于挤出模头308的上游。过滤筛330抵靠过滤筛支承件332安装以形成过滤器组件，所述过滤器组件被构造用于移除可能堵塞或阻止流过挤出模头308的大颗粒、聚集物或碎屑。在一些实施方式中，过滤筛支承件332形成为在其中具有多个开口和/或狭缝。挤出模头308包括多个上游进料孔和多个下游相交细狭缝。增塑的批料组合物312流动通过挤出模头308的多个相交细狭缝，这在生坯蜂窝体100G中形成了相交壁102和通道104的基质。挤出模头和制造方法的实例例如见述于US2017/0120498；US 2008/0124423；和US 8,591,287。也可以使用其他合适的挤出模头。

因此，在操作挤出机300期间，增塑的批料组合物312通过一个或多个挤出螺杆314从挤出机桶316泵送，然后通过过滤筛330、过滤筛支承件332和任选的混合板326并最终作为生坯蜂窝体100G离开挤出机300的挤出模头308。生坯蜂窝体100G可以由切割设备334横向切割成长度，所述切割设备包括切割装置，例如，线材。一旦切割，则生坯蜂窝体100G可以被接收并支承在托盘336上，例如，US 2015/0273727中公开的托盘。可以使用其他合适的托盘构造。

然后，可以通过在托盘336上经传送器(未示出)将湿的生坯蜂窝体100G运输到干燥器(未示出)进行干燥，并且在通过任何合适的干燥过程进行干燥，例如，炉干燥、微波干燥、RF干燥、其组合等，以形成经干燥的生坯蜂窝体。合适的干燥过程和装置例如见述于US9,429,361；US 9,335,093；US 8,729,436；US 8,481,900；US 7,596,885；US 5,406,058；和2014/0327186。

烧制

可以根据已知的烧制技术烧制经干燥的生坯蜂窝体，以形成多孔陶瓷蜂窝体100，如图1所示。例如，经干燥的生坯蜂窝体可以在燃气窑或电窑中，在能有效地将经干燥的生坯蜂窝体转化成陶瓷制品(例如，多孔陶瓷蜂窝体100)的条件下进行烧制。温度和时间方面的烧制条件例如取决于经干燥的生坯蜂窝体的具体的批料组合物和尺寸及几何结构。

在一些实施方式中，有效地将经干燥的生坯蜂窝体转化成多孔陶瓷蜂窝体100的烧制条件可以包括：根据尺寸、形状和组成，在50℃/小时至300℃/小时的加热速率下，在炉中以及在空气气氛中将经干燥的生坯蜂窝体加热到最高均热温度，例如，取决于使用的批料组合物，其在1000℃至1600℃的范围内。最高均热温度可以维持在约1至30小时之间的保持时间，该保持时间足以将经干燥的生坯蜂窝体转化成多孔陶瓷蜂窝体100。接着可以以一定的速率进行冷却，所述速率足够地慢(例如，约10℃/小时至约160℃/小时的冷却速率)，使得多孔陶瓷蜂窝体100不会发生热冲击和开裂。烧制时间还取决于一些因素，例如，批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒、无机“细料”、有机粘结剂和造孔剂球形颗粒的种类和量，以及烧制仪器的性质，但是总的烧制时间例如可以为约20小时至约80小时。

对于主要用于形成钛酸铝的批料组合物，最高的烧制温度为约1,320℃至约1,550℃，并且在这些温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

对于主要用于形成钛酸铝-莫来石的批料组合物，最高的烧制温度为约1,350°C至约1,450℃，并且在这些温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

对于主要用于形成堇青石-莫来石、钛酸铝(CMAT)的批料组合物，最高的烧制温度为约1,300℃至约1,380℃，并且在该温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

对于主要用于形成莫来石的批料组合物，最高的烧制温度为约1400℃至约1600℃，并且在该温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

对于得到堇青石-莫来石的形成堇青石-莫来石的混合物，最高的烧制温度为约1375℃至约1425℃，并且在该温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

例如，在主要用于形成堇青石的组合物中，最高的烧制温度为约1300℃至约1450℃，并且在该温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

烧制过程和设备的合适实例例如见述于US 9,452,578；US 9,221,192；US 8,454,887；US 8,187,525；US6,551,628；US 6,325,963；US 6,287,509；US 6,207,101；US 6,089,860；US 6,048,199；和US 6,027,684。也可以使用其他合适的烧制过程和设备。

因此，本公开的一个或多个实施方式提供了制造蜂窝体的方法。如图6所示，方法600的一个示例性实施方式包括：在602中，混合包含预反应过的无机球形颗粒、细无机颗粒(“细料”)、有机粘结剂、造孔剂球形颗粒和液体载剂(LV)的批料组合物以形成糊料。在所述批料组合物中，预反应过的无机球形颗粒具有以下预反应后的粒度分布：

10μm≤DI₅₀≤50μm，且DIb≤2.0，并且

造孔剂球形颗粒具有以下造孔剂粒度分布：

0.40DI₅₀≤DP₅₀≤0.90DI₅₀，且DPb≤1.32，并且

细无机颗粒(“细料”)基于预反应过的无机球形颗粒的总重量，占小于20重量％，并具有小于5μm的中位颗粒直径。

方法600还包括：在604中，将糊料成形成湿的生坯蜂窝体(例如，生坯蜂窝体100G)，例如，通过经由挤出模头挤出或其他合适的成形过程，接着，在606中，干燥湿的生坯蜂窝体以形成经干燥的生坯蜂窝体；以及在608中，烧制经干燥的生坯蜂窝体以形成多孔陶瓷蜂窝体(例如，多孔陶瓷蜂窝体100)。

喷干过程

根据本公开的示例性实施方式，细的原料粉末和可溶性组分可以在浆料中与水，以及任何有机粘结剂、分散剂、表面活性剂和/或消沫剂混合。浆料可接着悬浮在载气中并在喷干机的顶部处雾化。可以改变上述参数以调整粒度和粒度分布。例如，可以使用细的原料粉末，例如小于1μm的颗粒，或者可溶性组分。

根据本公开的示例性实施方式，通过使用不同的喷干机设置和不同的起始原料，可以制造不同中位粒度、粒度分布和组成的固体、生坯喷干的无机球形颗粒。生坯颗粒可以是致密的或包含不同的孔隙率水平，其从几乎完全致密到多孔不等。

根据示例性实施方式，α氧化铝或勃姆石可以用作氧化铝源，胶态二氧化硅悬浮液可以用作二氧化硅源，并且细氧化镁可以用作原料的氧化镁源。其他无机材料，例如碳酸锶、碳酸钙和碳酸镧，可以经喷射研磨至小于1μm的粒径，并可以任选地将其添加到浆料中。例如，乙酸镧、氧化硼和其他烧结助剂可以以水溶液的形式添加到浆料中。其他烧结助剂可以包括氧化镧、二氧化铈、氧化钇、氧化锆、氧化硼、碱金属氧化物等。

经喷干以形成生坯球形颗粒的无机原料粉末的组合的示例性实施方式包括氧化铝(细α氧化铝或勃姆石)与1.5％至15％的细二氧化硅；氧化铝与不同烧结添加剂，例如B、Mg、Y、Fe等；氧化铝-二氧化硅混合物与不同烧结添加剂，例如B、Mg、La、Y、Fe等；钛酸铝(AT)组合物；长石组合物；钛酸铝和长石组合物；CMAT组合物和堇青石组合物等。

根据一些示例性实施方式，可在箱式或管式炉中，在坩埚中，烧结箱中或在沉降器上，或在旋转煅烧炉中，在不同的温度下预烧制经喷干的生坯颗粒，并且/或者进行不同的烧制时间。静态烧制基于氧化铝和二氧化硅的经干燥的生坯颗粒的条件可以包括1,200℃至1,600℃的最高烧制温度和1小时至15小时的保持时间。静态烧制基于AT的组合物的生坯颗粒的条件可以包括1300℃至1600℃的温度。

在静态设置中，生坯颗粒可以在高温下及长的保持时间下烧结在一起，并且因此可能在进一步使用(例如，用作批料组合物的成分)之前破裂开。在一些实施方式中，筛分或低能研磨可以用于破裂疏松烧结的聚集体以形成预反应过的无机球形颗粒。

在预烧制期间生坯颗粒的旋转避免了烧结在一起并且可以更好地保持球形形状。工业用旋转煅烧机可以用于烧制颗粒。例如，基于氧化铝和二氧化硅的生坯颗粒的旋转煅烧条件可以包括例如1,000℃-1,650℃。又例如，AT喷干的颗粒的旋转煅烧条件例如可以包括1,000℃-1,400℃。可以使用其他合适的煅烧温度。

多孔陶瓷蜂窝体

可以提供由预反应过的无机球形颗粒、造孔剂球形颗粒和“细料”的批料组合物生产的最终的陶瓷蜂窝体100的各种形状和孔道几何结构。例如，多孔陶瓷蜂窝体100的孔道几何结构可以具有例如约100cpsi(15.5个孔道/平方厘米)至1,200cpsi(186个孔道/平方厘米)。进一步地，多孔陶瓷蜂窝体100例如可以包括约0.008英寸(0.20mm)至0.03英寸(0.76mm)的横向壁厚度。使用所述批料组合物可以产生孔道密度和壁厚度的各种组合，包括300个孔道/平方英寸(cpsi)和壁厚度为0.014英寸的壁厚度，这常规描述成300/14孔道结构。可以使用适合作为蜂窝过滤器或催化剂基材的其他烧制后的孔道结构，例如，300/10、400/14、600/9。

根据本公开的示例性实施方式，取决于批料组合物中所用的造孔剂球形颗粒的量，多孔陶瓷制品的孔隙率可以大于30％、大于40％、大于50％、或者甚至大于60％。在一些实施方式中，多孔陶瓷蜂窝体100可以具有中位孔径(d₅₀)，其中，d₅₀≥10μm，例如，或者甚至d₅₀≥12μm，或者甚至10μm≥d₅₀≥30μm。多孔陶瓷制品在室温(25℃)到800℃的热膨胀系数可以小于20xl0"⁷K"¹，例如，小于15xl0"⁷K^_1，或者甚至小于10xl0"⁷K。孔隙率、中位孔直径和孔径分布利用来自麦克仪器公司(Micromeritics)的软件，通过Autopore^TM IV 9500孔隙计的压汞法来确定。

本说明书中提到的示例性实施方式以及本说明书中的类似语言可以但不必然指代相同的实施方式。此外，参考任何一个实施方式的本文所述主题的所述特征、结构或特点可以以任意合适方式在另外所述的实施方式中使用或组合。在说明书中，为了提供对主的实施方式的透彻理解，可提供许多具体的细节，例如结构、过程、批料组合物、制品等的实例。然而，相关领域的普通技术人员将认识到，可以在没有一个或多个特定细节的情况下实施所述主题，或用其他方法、部件、材料等实施所述主题。在其他情况下，没有详细显示或描述公知的结构，材料或操作，以免遮掩本公开的方面。

通常将上述流程图和方法示意图表示为逻辑流程图。因此，所示顺序和标记的步骤表示代表性实施方式。可以构想在功能、逻辑或效果上与示意图中示出的方法的一个或多个步骤或其部分等效的其他步骤和方法。另外，提供的格式和符号用于解释示意图的逻辑步骤，并且应理解为不限制由示意图例示的方法的范围。尽管在示意图中可以采用各种箭头类型和线条类型，但是它们应被理解为不限制相应方法的范围。实际上，一些箭头或其他连接器可用于仅指示方法的逻辑流程。另外，特定方法发生的顺序可以严格遵守或可以不严格遵守所示相应步骤的顺序。

对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在本公开中进行各种修改和变动。因此，本公开旨在涵盖对本公开的这些修改和变动，只要这些修改和变动在权利要求及其等同方案的范围之内。

Claims

1.一种批料组合物，其包括：

预反应过的无机球形颗粒，其具有预反应后的粒度分布，其中：

10 µm ≤ DI₅₀ ≤ 50 µm，并且

DIb ≤ 2.0；和

造孔剂球形颗粒，其具有造孔剂粒度分布，其中：

0.40 DI₅₀ ≤ DP₅₀ ≤ 0.90 DI₅₀，并且

DPb ≤ 1.32，并且

其中，DI₅₀是预反应过的无机球形颗粒的预反应后的粒度分布的中位颗粒直径，DP₅₀是造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布的中位颗粒直径，DIb是预反应过的无机球形颗粒的预反应后的粒度分布的宽度因子，并且DPb是造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布的宽度因子；

相对于批料混合物的无机物质，通过额外添加，所述批料组合物还包含22重量% ≤ LV≤ 50重量%的重量，其中，LV是液体载剂，并且包含大于4.0的τY/β，其中，τY/β是批料刚度系数τY除以摩擦系数β的比值。

2.如权利要求1所述的批料组合物，所述批料组合物基于预反应过的无机球形颗粒的总重量计，包含小于20%的细无机颗粒，其中，所述细无机颗粒的中位直径小于5 µm。

3.如权利要求1所述的批料组合物，其中，所述批料组合物基于预反应过的无机球形颗粒的总重量计，包含小于10%的细无机颗粒，其中，所述细无机颗粒的中位直径小于5 µm。

4.如权利要求1所述的批料组合物，其中，所述批料组合物基于预反应过的无机球形颗粒的总重量计，包含小于5%的细无机颗粒，其中，所述细无机颗粒的中位直径小于5 µm。

5.如权利要求1所述的批料组合物，其中，预反应过的无机球形颗粒具有AR_平均 ≤ 1.2，

其中，AR_平均是平均纵横比，其定义为按平均计，预反应过的无机球形颗粒的最大宽度尺寸除以最小宽度尺寸。

6.如权利要求1所述的批料组合物，其中，造孔剂球形颗粒具有AR_平均 ≤ 1.1，

其中，AR_平均是平均纵横比，其定义为按平均计，造孔剂球形颗粒的最大宽度尺寸除以最小宽度尺寸。

7.如权利要求1所述的批料组合物，其包含20 µm ≤ DI₅₀ ≤ 50 µm。

8.如权利要求1所述的批料组合物，其包含20 µm ≤ DI₅₀ ≤ 40 µm。

9.如权利要求1所述的批料组合物，其包含DI₉₀ ≤ 85 µm，其中，DI₉₀为预反应过的无机球形颗粒的粒度分布中的预反应过的无机球形颗粒的某粗颗粒直径，其中，所述粒度分布中的90%的预反应过的无机球形颗粒的直径等于或小于所述某粗颗粒直径。

10.如权利要求1所述的批料组合物，其包含DI₉₀ ≤ 65 µm，其中，DI₉₀为预反应过的无机球形颗粒的粒度分布中的预反应过的无机球形颗粒的某粗颗粒直径，其中，所述粒度分布中的90%的预反应过的无机球形颗粒的直径等于或小于所述某粗颗粒直径。

11.如权利要求1所述的批料组合物，其包含45 µm ≤ DI₉₀ ≤ 85 µm，其中，DI₉₀为预反应过的无机球形颗粒的粒度分布中的预反应过的无机球形颗粒的某粗颗粒直径，其中，所述粒度分布中的90%的预反应过的无机球形颗粒的直径等于或小于所述某粗颗粒直径。

12.如权利要求1所述的批料组合物，其包含DI₁₀ ≥ 8 µm，其中，DI₁₀为预反应过的无机球形颗粒的粒度分布中的颗粒的某细颗粒直径，其中，所述粒度分布中的10%的预反应过的无机球形颗粒的颗粒直径等于或小于该细颗粒直径。

13.如权利要求12所述的批料组合物，其包含8 µm ≤ DI₁₀ ≤ 35 µm。

14.如权利要求1所述的批料组合物，其包含(DI₉₀ - DI₁₀) ≤ 55 µm，其中，DI₉₀为预反应过的无机球形颗粒的粒度分布中的预反应过的无机球形颗粒的某粗颗粒直径，其中，所述粒度分布中的90%的预反应过的无机球形颗粒的直径等于或小于所述某粗颗粒直径；DI₁₀为预反应过的无机球形颗粒的粒度分布中的颗粒的某细颗粒直径，其中，所述粒度分布中的10%的预反应过的无机球形颗粒的颗粒直径等于或小于该细颗粒直径。

15.如权利要求1所述的批料组合物，其包含15 µm ≤ (DI₉₀ - DI₁₀) ≤ 55 µm，其中，DI₉₀为预反应过的无机球形颗粒的粒度分布中的预反应过的无机球形颗粒的某粗颗粒直径，其中，所述粒度分布中的90%的预反应过的无机球形颗粒的直径等于或小于所述某粗颗粒直径；DI₁₀为预反应过的无机球形颗粒的粒度分布中的颗粒的某细颗粒直径，其中，所述粒度分布中的10%的预反应过的无机球形颗粒的颗粒直径等于或小于该细颗粒直径。

16. 如权利要求1所述的批料组合物，其包含15 µm ≤ DP₅₀ ≤ 30 µm。

17.如权利要求1所述的批料组合物，其包含0.4 DI₅₀ ≤ DP₅₀ ≤ 0.8 DI₅₀。

18.如权利要求1所述的批料组合物，其包含0.4 DI₅₀ ≤ DP₅₀ ≤ 0.7 DI₅₀。

19.如权利要求1所述的批料组合物，其中，造孔剂球形颗粒是非亲水性的。

20.如权利要求1所述的批料组合物，其中，造孔剂球形颗粒包含非亲水性聚合物。

21.如权利要求20所述的批料组合物，其中，所述非亲水性聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、PMMA即聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯及其衍生物和组合。

22.如权利要求1所述的批料组合物，其中，造孔剂球形颗粒包含相变材料。

23.如权利要求1所述的批料组合物，其中，造孔剂球形颗粒包含MP ≥ 100°C的聚合物，其中，MP是造孔剂球形颗粒的熔点。

24.如权利要求1所述的批料组合物，其中，造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布包括DPb≤ 1.30。

25.如权利要求1所述的批料组合物，其中，造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布包括DPb≤ 1.25。

26.如权利要求1所述的批料组合物，其中，造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布包括(DP₉₀-DP₁₀) ≤ 20 µm，其中，DP₉₀为造孔剂粒度分布中的造孔剂球形颗粒的某粗颗粒直径，其中，所述造孔剂粒度分布中的90%的造孔剂球形颗粒的直径等于或小于该粗颗粒直径；DP₁₀为造孔剂粒度分布中的造孔剂球形颗粒的某细颗粒直径，其中，所述造孔剂粒度分布中的10%的造孔剂球形颗粒的颗粒直径等于或小于该细颗粒直径。

27.如权利要求1所述的批料组合物，其中，造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布包括(DP₉₀-DP₁₀) ≤ 15 µm，其中，DP₉₀为造孔剂粒度分布中的造孔剂球形颗粒的某粗颗粒直径，其中，所述造孔剂粒度分布中的90%的造孔剂球形颗粒的直径等于或小于该粗颗粒直径；DP₁₀为造孔剂粒度分布中的造孔剂球形颗粒的某细颗粒直径，其中，所述造孔剂粒度分布中的10%的造孔剂球形颗粒的颗粒直径等于或小于该细颗粒直径。

28.如权利要求1所述的批料组合物，其中，相对于批料组合物中的无机物质的总重量，通过额外添加，造孔剂球形颗粒占5重量%至35重量%。

29.如权利要求1所述的批料组合物，其中，预反应过的无机球形颗粒包含喷干的球形颗粒。

30.如权利要求1所述的批料组合物，相对于批料混合物的无机物质，通过额外添加，所述批料组合物包含28重量% ≤ LV ≤ 50重量%的重量，其中，LV是液体载剂。

31.如权利要求1所述的批料组合物，相对于批料组合物的无机物质，通过额外添加，批料组合物包含22重量% ≤ LV ≤ 35重量%的重量，其中，LV是液体载剂，并且造孔剂球形颗粒是非亲水性的。

32.如权利要求1所述的批料组合物，其包括有机粘结剂，所述有机粘结剂是羟乙基甲基纤维素粘结剂和羟丙甲基纤维素粘结剂的组合。

33.如权利要求1所述的批料组合物，其中，预反应过的无机颗粒包含一个或多个晶相。

34.如权利要求33所述的批料组合物，其中，预反应过的无机颗粒包含一个或多个玻璃相。

35.如权利要求33所述的批料组合物，其中，所述一个或多个晶相包括以下中的至少一种：(i) 钛酸铝、(ii) 长石、(iii) 莫来石、(iv) 二氧化钛、(v) 氧化镁、(vi) 氧化铝、(vii) 二钛酸镁、(viii) 碳化硅、(ix) 假板钛矿、(x) 堇青石、(xi) 堇青石、氧化镁、钛酸铝复合物和(xii) 它们的组合。

36.如权利要求33所述的批料组合物，其中，预反应过的无机球形颗粒包含主要为钛酸铝和二钛酸镁固溶体的第一晶相，以及包含堇青石的第二晶相。

37.如权利要求33所述的批料组合物，其中，预反应过的无机球形颗粒包括：主要包含氧化铝、氧化镁和二氧化钛的假板钛矿晶相，包含堇青石的第二晶相和包含莫来石的第三晶相。

38.如权利要求1所述的批料组合物，其包含大于4.5的τY/β。

39.一种制造蜂窝体的方法，所述方法包括：

混合包含预反应过的无机球形颗粒、细无机颗粒、有机粘结剂、造孔剂球形颗粒和液体载剂的批料组合物以形成糊料，

其中，预反应过的无机球形颗粒具有以下预反应后的粒度分布：

10 µm ≤ DI₅₀ ≤ 50 µm，且

DIb ≤ 2.0；并且

其中，造孔剂球形颗粒具有以下造孔剂粒度分布：

0.40 DI₅₀ ≤ DP₅₀ ≤ 0.90 DI₅₀，且

DPb ≤ 1.32，并且

其中，DI₅₀是预反应过的无机球形颗粒的预反应后的粒度分布的中位颗粒直径，DP₅₀是造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布的中位颗粒直径，DIb是预反应过的无机球形颗粒的预反应后的粒度分布的宽度因子，并且DPb是造孔剂球形颗粒的造孔剂粒度分布的宽度因子；并且

其中，细无机颗粒基于预反应过的无机球形颗粒的总重量计，占小于20重量%，并具有小于5 µm的中位颗粒直径；相对于批料混合物的无机物质，通过额外添加，所述批料组合物还包含22重量% ≤ LV ≤ 50重量%的重量，其中，LV是液体载剂，并且包含大于4.0的τY/β，其中，τY/β是批料刚度系数τY除以摩擦系数β的比值；以及

使糊料形成为湿的生坯蜂窝体。

40.如权利要求39所述的方法，其包含大于4.5的τY/β。

41.如权利要求39所述的方法，所述方法包括：

干燥湿的生坯蜂窝体以形成经干燥的生坯蜂窝体；和

烧制经干燥的生坯蜂窝体以形成多孔陶瓷蜂窝体。