本發(fā)明涉及蜂窩陶瓷材料，具體而言，涉及一種低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料及制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球排放法規(guī)升級(jí)，對(duì)污染物排放限值進(jìn)一步加嚴(yán)，機(jī)動(dòng)車?yán)鋯?dòng)的污染物排放占整個(gè)污染物排放的比例逐步升高，因此為了達(dá)到近零排放，需要提高冷啟動(dòng)時(shí)催化劑的轉(zhuǎn)化效率。而為了提高冷啟動(dòng)的轉(zhuǎn)化效率，對(duì)蜂窩陶瓷載體提出了低熱容高比表面積的要求。為了降低后處理系統(tǒng)的背壓，同時(shí)要求蜂窩陶瓷載體具備低背壓。為了達(dá)到低熱容高比表面積同時(shí)滿足低背壓的要求，蜂窩陶瓷載體需要高孔隙率（輕量化）、高孔密度、超薄壁。如孔隙率50-70%的600cpsi-4000cpsi、1-3mil的蜂窩陶瓷載體。

2、隨著孔隙率的提高和壁厚的薄壁化，常規(guī)的制備方法，即使用片狀滑石、高嶺土、不規(guī)則形狀氧化鋁、添加大量有機(jī)造孔劑，會(huì)帶來許多問題。

3、具體而言，隨著孔密度增大、壁厚減薄，對(duì)泥料流動(dòng)性要求提高，片狀、不規(guī)則形狀原材料在成型擠出高孔密度超薄壁的產(chǎn)品時(shí)容易搭橋，擠出壓力高（達(dá)到20mpa以上），產(chǎn)品缺陷多。

4、為了形成高孔隙率添加大量的有機(jī)造孔劑，在燒結(jié)時(shí)，有機(jī)造孔劑快速分解，形成大量熱量，造成蜂窩陶瓷載體形成內(nèi)外溫差，產(chǎn)生熱應(yīng)力，而壁厚的超薄化，坯體強(qiáng)度減弱，造成燒成開裂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料及制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中擠出壓力大、坯體強(qiáng)度低、孔密度低等問題。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供一種低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，所述蜂窩陶瓷材料的泥料包括無機(jī)固體組分、有機(jī)組分和水；其中，所述無機(jī)固體組分包括窄粒徑分布球形氫氧化鎂、球形氫氧化鋁和球形熔融二氧化硅；

4、所述窄粒徑分布球形氫氧化鎂粉末的粒度d50為0.1-2μm，粒度d97小于或等于20μm；

5、所述球形氫氧化鋁粉末的粒度d50為1-6μm，粒度d97小于或等于20μm；

6、所述球形熔融二氧化硅粉末粒度d50為6-12μm，粒度d97小于或等于20μm，球形度大于或等于98%。

7、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

8、進(jìn)一步，所述窄粒徑分布球形氫氧化鎂粉末中，氧化鎂的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于或等于61.0%，氧化鈣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于或等于0.2%；

9、所述球形氫氧化鋁粉末中，氧化鋁的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于或等于64.0%，氧化鈉的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于或等于0.1%；

10、所述球形熔融二氧化硅粉末中，不定型相的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于或等于99.5%，二氧化硅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于或等于99%。

11、進(jìn)一步，所述有機(jī)組分包括粘結(jié)劑和潤(rùn)滑劑；以所述無機(jī)固體組分的質(zhì)量為100%計(jì)，所述粘結(jié)劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為6.5%-12%，所述潤(rùn)滑劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4-8%，水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%-23%。

12、進(jìn)一步，所述粘結(jié)劑為低粘度羧甲基纖維素銨。

13、進(jìn)一步，所述低粘度羧甲基纖維素銨的粘度為100-1000mpa.s。

14、進(jìn)一步，所述潤(rùn)滑劑為納米級(jí)石蠟乳液。

15、進(jìn)一步，所述納米級(jí)石蠟乳液中的顆粒粒徑為5-10nm，所述納米級(jí)石蠟乳液的固體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60-80%。

16、本發(fā)明還提供一種如上述的低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟，對(duì)所述泥料進(jìn)行練制、擠出、干燥、燒成的步驟，得到所述蜂窩陶瓷材料；所述擠出的壓力為4-8mpa，所述燒成的溫度為1300-1500℃，所述燒成的保溫時(shí)間為6-10小時(shí)。

17、本發(fā)明還提供一種蜂窩陶瓷催化劑載體，采用如上述的陶瓷材料制備得到。

18、進(jìn)一步，所述蜂窩陶瓷催化劑載體的孔密度為600-40000cpsi，壁厚為1-3mil。

19、本發(fā)明的有益效果為：

20、（1）本發(fā)明的低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，使用顆粒分布窄的球形氫氧化鎂和球形氫氧化鋁，有效控了異常的粗、大粒徑的球形氫氧化鎂和球形氫氧化鋁的含量，目的是防止粗顆粒堵塞模具，造成產(chǎn)品缺格子、孔道變形等外觀缺陷；

21、（2）本發(fā)明的低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，采用窄粒徑分布球形氫氧化鎂粉末、球形氫氧化鋁粉末作為主原料，氫氧化物分解為高活性氧化物，促進(jìn)堇青石成核、促進(jìn)堇青石晶體生長(zhǎng)，而且氫氧化物分解后形成大量孔隙，不需要添加造孔劑，可以獲得高孔隙率的高孔密度、超薄壁載體，有利于降低生產(chǎn)成本和提高燒成合格率；

22、（3）本發(fā)明的低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，球形化的無機(jī)固體組分能夠有效提高泥料流動(dòng)性，降低擠出壓力，減少設(shè)備故障率，提高成型合格率；

23、（4）本發(fā)明的低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料的制備方法，不需要添加造孔劑制備高孔隙率、高孔密度、超薄壁蜂窩陶瓷載體；

24、（5）本發(fā)明的低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，可應(yīng)用于各種需求低熱容、高比表面積的需求中；

25、（6）本發(fā)明的低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，可用于制備機(jī)動(dòng)車尾氣、環(huán)境保護(hù)、熱聲制冷、熱聲發(fā)電領(lǐng)域中的催化劑載體。

技術(shù)特征：

1.一種低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，其特征在于，所述蜂窩陶瓷材料的泥料包括無機(jī)固體組分、有機(jī)組分和水；其中，所述無機(jī)固體組分包括窄粒徑分布球形氫氧化鎂、球形氫氧化鋁和球形熔融二氧化硅；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，其特征在于，所述窄粒徑分布球形氫氧化鎂粉末中，氧化鎂的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于或等于61.0%，氧化鈣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于或等于0.2%；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，其特征在于，所述有機(jī)組分包括粘結(jié)劑和潤(rùn)滑劑；以所述無機(jī)固體組分的質(zhì)量為100%計(jì)，所述粘結(jié)劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為6.5%-12%，所述潤(rùn)滑劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4-8%，水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%-23%。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，其特征在于，所述粘結(jié)劑為低粘度羧甲基纖維素銨。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，其特征在于，所述低粘度羧甲基纖維素銨的粘度為100-1000mpa.s。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑為納米級(jí)石蠟乳液。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料，其特征在于，所述納米級(jí)石蠟乳液中的顆粒粒徑為5-10nm，所述納米級(jí)石蠟乳液的固體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60-80%。

8.一種如權(quán)利要求1~7任意一項(xiàng)所述的低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟，對(duì)所述泥料進(jìn)行練制、擠出、干燥、燒成的步驟，得到所述蜂窩陶瓷材料；所述擠出的壓力為4-8mpa，所述燒成的溫度為1300-1500℃，所述燒成的保溫時(shí)間為6-10小時(shí)。

9.一種蜂窩陶瓷催化劑載體，其特征在于，采用如權(quán)利要求1~7任意一項(xiàng)所述的陶瓷材料制備得到。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種蜂窩陶瓷催化劑載體，其特征在于，所述蜂窩陶瓷催化劑載體的孔密度為600-40000cpsi，壁厚為1-3mil。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及蜂窩陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種低熱容高比表面積堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料及制備方法。其泥料包括無機(jī)固體組分、有機(jī)組分和水；無機(jī)固體組分包括窄粒徑分布球形氫氧化鎂、球形氫氧化鋁和球形熔融二氧化硅；窄粒徑分布球形氫氧化鎂粉末的粒度D<subgt;50</subgt;為0.1?2μm，粒度D<subgt;97</subgt;小于或等于20μm；球形氫氧化鋁粉末的粒度D<subgt;50</subgt;為1?6μm，粒度D<subgt;97</subgt;小于或等于20μm；球形熔融二氧化硅粉末粒度D<subgt;50</subgt;為6?12μm，粒度D<subgt;97</subgt;小于或等于20μm，球形度大于或等于98%。該方法擠出壓力低，得到的材料孔密度高、同時(shí)無需添加造孔劑可達(dá)到高孔隙率，具有超薄壁；可應(yīng)用于各種低熱容、高比表面積的需求中。

技術(shù)研發(fā)人員：武雄暉,潘吉慶,黃妃慧,江濤,程國(guó)園,潘潔羽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東奧福環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2