一种汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层及制备方法

摘要

一种汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层及制备方法，所述莫来石衬垫外层按重量百分比计由以下的组份构成：改性莫来石纤维60-85%，煅烧氧化铝微粉5-10%，硅溶胶3-10%，次氯酸钠1.2-3.8%、淀粉2.7-7.3%，添加剂0.5-1.5%，上述组份之和为100%；所述改性莫来石纤维的化学成分为Al2O3≥70%，SiO2≤25%，油性物质＞1.5%，上述化学成分之和为重量的100%；所述制备方法是：a）按配比称取各原料，混合均匀，经混炼得到浆料；b）然后抽滤成型，在190-210℃温度下干燥10h得到成品；本发明利用改性莫来石纤维作为主要原料，它在克服粉化的情况下，保证了制品的优良耐火性能。

权利要求

1.一种汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层，其特征在于所述莫来石衬垫外层按重量百分比计由以下的组份构成：改性莫来石纤维60-85%，煅烧氧化铝微粉5-10%，硅溶胶

3-10%，次氯酸钠1.2-3.8%、淀粉2.7-7.3%，添加剂0.5-1.5%，上述组份之和为100% ；所述改性莫来石纤维的化学成分为Al2O3≥70%，SiO2≤25%，油性物质＞1.5%，上述化学成分之和为重量的100%；所述的油性物质为环氧树脂；

所述的改性莫来石纤维通过以下步骤得到：

（1）未改性纤维与硅烷偶联剂混合；

（2）将上述混合物放入水中浸润；

（3）以环氧树脂进行接枝反应；

（4）水洗至中性然后干燥得到改性莫来石纤维。

2.根据权利要求1所述的汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层，其特征在于所述的步骤（1）中，硅烷偶联剂是KH550和KH570；

所述的步骤（2）中，浸润需要增加重量5-10% 的甘油作为润滑剂。

3.根据权利要求1所述的汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层，其特征在于所述的煅烧氧化铝微粉，其最大粒径≤10mm ；所述硅溶胶中二氧化硅的颗粒直径为200nm-500nm,pH值3-5；所述的添加剂为甲基纤维素，所述的油性物质为环氧树脂。

4.一种如权利要求1或2或3所述汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括如下步骤：a）按配比称取各原料，混合均匀，经混炼得到浆料；

b）然后抽滤成型，在190-210℃温度下干燥10h得到成品。

5.根据权利要求4所述的汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层的制备方法，其特-6征在于所述的成品性能指标由：重烧线收缩率＜1.5，线膨胀系数≤8x10 /℃，导热系数3

0.10-0.23W/mk，拉伸强度≥0.35MPa，容重200-260Kg/m，耐火度＞1800℃，最高使用温度＞1500℃，纤维长度维持在5-9μm。

说明书

一种汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层及制备方法，属于耐火隔热材料技术领域。

背景技术

[0002] 随着中国汽车市场的产销两旺，随着而来的是巨大的环保压力和尾气处理催化剂的旺盛需求。汽车尾气已成为人类社会一大流动污染源，危害人们的身体健康。汽车尾气三元催化净化器和电喷闭环控制是有效解决汽车尾气污染的措施之一。通常汽车尾气三元催化净化器由三元催化剂、衬垫、外壳等部分构成，其中起催化净化作用的是三元催化剂。随着排放标准的进一步提高，催化剂需要增加载体数目和进一步靠近发动机提高反应温度(250-400℃)。因此原本只起着固定、缓冲和保温作用的衬垫，在加热的情况下对薄壁产生较大的压力，致使破碎或者失效的严重后果。目前制作衬垫的材料有金属、玻璃纤维或者硅酸铝纤维，根据材料性质的不同，三元催化器的衬垫可以分为膨胀和非膨胀两类。

[0003] 传统的膨胀衬垫中含有蛭石，这是一种层状结构的硅酸盐。蛭石因为在加热至200-300℃后会沿晶体的C轴产生蠕虫似的剥落而得名，这种矿物具有很高的热膨胀率，在受热到300℃左右时会膨胀十几倍左右，并且发生弯曲。而莫来石纤维作为一种新型氧化铝基的陶瓷纤维，在高温氧化环境下具有高耐火度，低热膨胀系数和抗氧化等优势，同时其在1400℃以上的使用温度中其模量仍能达到200-300GPa，刚好处于我们所需要的新型衬垫工作范围。但是国产莫来石纤维存在着纤维短和粉化的问题，严重影响工人工作环境和健康而且导致产品成型质量和隔热效果的下降。面对行业的共性问题，中科院宁波材料技术与工程研究所结构与功能一体化陶瓷团队提出了微波法制备了莫来石纤维（CN201210065441.0），微波法的应用降低了热处理温度，缩短了保温时间，大幅提升了生产效率，并且降低了纤维脆性断裂粉化率。该专利涉及到了莫来石纤维的生产制造，需要规模生产原料，尚未在行业内广泛普及。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能实现抗粉化目的的汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层及制备方法。

[0005] 为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：所述汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层，它是按重量百分比计由以下的组份构成：改性莫来石纤维60-85 %，煅烧氧化铝微粉5-10%，硅溶胶3 -10%，次氯酸钠1.2-3.8%、淀粉2.7-7.3%，添加剂0.5 -1.5%，上述组份之和为100%；所述改性莫来石纤维的化学成分为Al2O3≥70%，SiO2≤25%，油性物质＞1.5%，上述化学成分之和为重量的100%。

[0006] 所述的改性莫来石纤维通过以下步骤得到：

[0007] （1）未改性纤维与硅烷偶联剂混合；

[0008] （2）将上述混合物放入水中浸润；

[0009] （3）以环氧树脂等进行接枝反应；

[0010] （4）水洗至中性然后干燥得到改性莫来石纤维。

[0011] 上述的步骤（1）中，硅烷偶联剂是KH550和KH570；

[0012] 上述的步骤（2）中，浸润需要增加重量5-10%的甘油作为润滑剂。

[0013] 本发明所述的煅烧氧化铝微粉，其最大粒径≤10mm；所述硅溶胶中二氧化硅的颗粒直径为200nm-500 nm,pH值3-5；所述的添加剂为甲基纤维素，所述的油性物质为环氧树脂。

[0014] 一种如上所述汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层的制备方法，它包括如下步骤：

[0015] a）按配比称取各原料，混合均匀，经混炼得到浆料；

[0016] b）然后抽滤成型，在190-210℃温度下干燥10 h得到成品。

[0017] 所述的成品性能指标有：重烧线收缩率＜1.5，线膨胀系数≤8x10-6/℃，导热系数3
从0.10-0.23w/mk，拉伸强度≥0.35MPa，容重从200-260kg/m，耐火度＞1800，最高使用温度＞1500℃，纤维长度维持在5-9 um。

[0018] 本发明是基于长期的耐火材料生产经验，在不介入莫来石纤维生产的情况下，重新设计了衬垫的结构，分为纤维层作为外层和ZrO2陶瓷层作为内层的新型一种汽车尾气催化剂用莫来石衬垫，达到阻止衬垫的粉化，优化生产环境，降低粉尘污染的目的。

[0019] 同行业内其他莫来石纤维制品只是简单的在表面涂抹一层硅溶胶相比，本衬垫外层利用改性莫来石纤维作为主要原料，通过上述步骤，在克服粉化的情况下，保证了制品的优良耐火性能。

具体实施方式

[0020] 下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍：本发明所述的汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层，它是按重量百分比计由以下的组份构成：改性莫来石纤维60-85 %，煅烧氧化铝微粉5-10%，硅溶胶3 -10%，次氯酸钠1.2-3.8%、淀粉2.7-7.3%，添加剂0.5 -1.5%，上述组份之和为100%；所述改性莫来石纤维的化学成分为Al2O3≥70%，SiO2≤25%，油性物质＞1.5%，上述化学成分之和为重量的100%。

[0021] 所述的改性莫来石纤维通过以下步骤得到：

[0022] （1）未改性纤维与硅烷偶联剂混合；

[0023] （2）将上述混合物放入水中浸润；

[0024] （3）以环氧树脂等进行接枝反应；

[0025] （4）水洗至中性然后干燥得到改性莫来石纤维。

[0026] 上述的步骤（1）中，硅烷偶联剂是KH550和KH570；

[0027] 上述的步骤（2）中，浸润需要增加重量5-10%的甘油作为润滑剂。

[0028] 本发明所述的煅烧氧化铝微粉，其最大粒径≤10mm；所述硅溶胶中二氧化硅的颗粒直径为200nm-500 nm,pH值3-5；所述的添加剂为甲基纤维素，所述的油性物质为环氧树脂。

[0029] 一种如上所述汽车尾气催化剂用的莫来石衬垫外层的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

[0030] a）按配比称取各原料，混合均匀，经混炼得到浆料；

[0031] b）然后抽滤成型，在190-210℃温度下干燥10 h得到成品。

[0032] 所述的成品性能指标由：重烧线收缩率＜1.5，线膨胀系数≤8x10-6/℃，导热系数3
从0.10-0.23w/mk，拉伸强度≥0.35MPa，容重从200-260kg/m，耐火度＞1800，最高使用温度＞1500℃，纤维长度维持在5-9 um。

[0033] 本发明所述的实施例并不限于以下三种，凡是在上述技术方案的基础上进行的任何数值的替换或现有技术的简单替换所获得的无数个技术方案均为本发明的实施例。

[0034] 实施例1：将100份莫来石纤维与0.5份的硅烷偶联剂KH550置于工业搅拌器中，加入120份的水，添加5份的5wt%甘油，每分钟100转慢速搅拌混合液上层2小时后，加入适量的开水，调节水温至40℃，然后加入10份环氧树脂，加入氨水，调节pH值至5，同时每分钟500转中速搅拌4小时。然后加自来水冲洗，直至中性，过滤，置于烘箱内80℃烘干。改性前后检测分析结果表明：改性后的莫来石纤维中72.43wt% Al2O3，25.96%wt SiO2，油性物质1.52 wt %；纤维长度为8-10 um。

[0035] 衬垫外层的配方是改性莫来石纤维60 wt %，煅烧氧化铝微粉20 wt %，硅溶胶10 wt %，次氯酸钠1.2 wt %、淀粉7.3 wt %，甲基纤维素1.5 wt %。混合均匀，经混炼得到浆料，然后抽滤成型，在210 ℃下干燥10 h。该衬垫外层重烧线收缩率0.5，线膨胀系数-6 3
8x10 /℃，导热系数从0.23w/mk，拉伸强度0.41MPa，容重从260kg/m，耐火度1880，最高使用温度1700℃，纤维长度维持在5-9 um。

[0036] 实施例2：将100份莫来石纤维与1份的硅烷偶联剂KH560置于工业搅拌器中，加入120份的水，添加10份的5wt%甘油，每分钟100转慢速搅拌混合液上层2小时后，加入适量的开水，调节水温至60℃，然后加入10份环氧树脂，加入氨水，调节pH值至6，同时每分钟500转中速搅拌4小时。然后加自来水冲洗，直至中性，过滤，置于烘箱内90℃烘干。改性前后检测分析结果表明：改性后的莫来石纤维中70.12 wt % Al2O3，24.14 wt % SiO2，油性物质5.74 wt %；纤维长度为8-12 um。

[0037] 衬垫外层的配方是改性莫来石纤维85%，煅烧氧化铝微粉5%，硅溶胶3%，次氯酸钠3.8%、淀粉2.7%，甲基纤维素0.5%。混合均匀，经混炼得到浆料，然后抽滤成型，在190 ℃-6
下干燥10 h。该衬垫外层重烧线收缩率1.0，线膨胀系数5x10 /℃，导热系数从0.10w/mk，
3
拉伸强度0.35MPa，容重从200kg/m，耐火度1620，最高使用温度1500℃，纤维长度维持在
8-11 um。

[0038] 实施例3：将100份莫来石纤维与各1份的硅烷偶联剂KH560和KH550置于工业搅拌器中，加入120份的水，添加8份的5wt%甘油，每分钟100转慢速搅拌混合液上层2小时后，加入适量的开水，调节水温至60℃，然后加入10份环氧树脂，加入氨水，调节pH值至5，同时每分钟500转中速搅拌4小时。然后加自来水冲洗，直至中性，过滤，置于烘箱内60℃烘干。改性前后检测分析结果表明：改性后的莫来石纤维中71.27 wt %Al2O3，23.84 wt % SiO2，油性物质4.89 wt %；纤维长度为8-12 um。

[0039] 衬垫外层的配方是改性莫来石纤维75 wt %，煅烧氧化铝微粉8 wt %，硅溶胶7.2 wt %，次氯酸钠2.6 wt %、淀粉6 wt %，甲基纤维素1.2 wt %。混合均匀，经混炼得到浆料，然-6后抽滤成型，在200 ℃下干燥10 h。该衬垫外层重烧线收缩率0.8，线膨胀系数6x10 /℃，
3
导热系数从0.18w/mk，拉伸强度0.37MPa，容重从240kg/m，耐火度1750，最高使用温度