[发明专利]制备聚合物隔离涂层，以减缓粘结剂在柴油机微粒过滤器中的迁移而降低过滤器压降和温度梯度的方法

说明书

本申请要求2009年12月31日提交的美国临时申请号61/291,436的权益，该临时申请通过引用将其全部内容结合在此。

技术领域

在柴油机微粒过滤器的制造中，接合剂和表皮用于装配蜂窝过滤器和对蜂窝过滤器覆盖表皮。为了使接合剂和表皮达到它们的粘合功能，在它们的配方中，粘结剂是必需的，以产生对蜂窝基材的粘合。所述粘结剂通常包括无机和有机粘结剂。在接合剂和表皮的涂布过程中，粘结剂由于毛细管力迁移进入多孔的蜂窝基材，并且在干燥后产生粘结强度。在接合剂和表皮烧制之后，尽管有机粘结剂被烧掉了，但无机粘结剂仍残存在蜂窝基材中，并且烧结，在界面形成无机粘结。

因为粘结剂可以扩散进入一个以上的蜂窝基材通道，因此烧结的无机粘结剂可以阻塞或部分阻塞多孔通道壁，导致在基材与接合剂和表皮的界面附近的通道中的压降更高。一方面，在这些阻塞的通道中的压降升高导致在整个过滤器中的压降更高，这对于柴油机烟粒过滤功能和发动机性能而言是不想要的。另一方面，在过滤器再生过程中，通过这些阻塞的通道的空气流减少。作为结果，在所述部分更高的温度梯度降低了蜂窝过滤器的热震鲁棒性。因为升高的过滤器压降和温度梯度，在蜂窝基材上的无机粘结剂的烧结提高了与无机粘结剂接触区域的蜂窝基材的模量。对于给定的应用温度梯度，在蜂窝基材中模量的提高产生了增加的应力。

为了减少这些问题，已经尝试了许多方法。例如，一种方法是降低在粘结剂配方中水的量，由此增加粘度并使无机粘结剂不能移动。另一种方法是在接合剂和表皮的配方中用更大尺寸的粘结剂取代相对小尺寸的无机粘结剂，以降低无机粘结剂的迁移。然而，所有这些方法需要改进现有的配方或发展新的配方，因此影响了所述接合剂和表皮的性能和加工特性。

需要一种方法以通过在不影响在蜂窝陶瓷产品如柴油机微粒过滤器中的接合剂和表皮的性能和加工特性的条件下，防止或最小化无机粘结剂穿过多孔基材的扩散来防止和降低任何由于无机粘结剂迁移进入蜂窝多孔陶瓷基材造成的压降和温度梯度的增加。

简要概述

在一个实施方案中，公开了陶瓷蜂窝结构体和制造它们的多种方法。所述陶瓷结构体可以包括至少两个独立的较小的陶瓷蜂窝，所述较小的陶瓷蜂窝已经被聚合物涂覆而形成了聚合物隔离涂层，并且被包含无机纤维和粘结相的接合剂粘合在一起，所述粘结相包含无定形硅酸盐、铝酸盐或铝硅酸盐玻璃和其它无机粒子。所述聚合物能够渗入所述蜂窝结构体的孔隙，以在它上面形成薄隔离层，以减缓任何无机纤维和粘结相或水向所述孔隙中的迁移。所述聚合物还适合于在接合剂和蜂窝表皮的烧制温度以下被烧掉，以致当将所述蜂窝结构体形成排气过滤器时，蜂窝结构体不会经历任何压降。

在一个实施方案中，制造蜂窝结构体的方法包括：用聚合物对所述陶瓷蜂窝结构体涂覆以产生聚合物隔离涂层；固化所述聚合物隔离涂层；涂布包含无机纤维和粘结相的接合剂(热固化或冷固化)，所述粘结相包含无定形硅酸盐、铝酸盐或铝硅酸盐玻璃和其它无机粒子。所述聚合物可以穿透进入蜂窝结构体的孔隙中，在它上面形成隔离薄层，以减缓无机纤维和粘结相向所述孔隙中的迁移；并在接合剂和蜂窝表皮的烧制温度以下烧掉所述聚合物隔离涂层。在其它实施方案中，如果使用冷固化接合剂，可以在蜂窝基材的工作温度以下烧掉所述聚合物隔离涂层。

附图简述

图1是示出了根据本公开的一个方面，不具有聚合物涂层的蜂窝结构体样品的压降的图；

图2是根据本公开的一个方面，在针状莫来石基材上的粘结剂涂层的显微照片；

图3是在分块的过滤器的燃烧器中的热电偶位置的显微照片；

图4是表示了在以250℃/分钟的加热温度进行的分块的过滤器的燃烧器试验中，各位置之间的温度差的图；

图5是表示了在以350℃/分钟的加热温度进行的分块的过滤器的燃烧器试验中，各位置之间的温度差的图；

图6是表示了在本公开的至少一个方面中使用的接合剂的粘度的图；

图7是表示了根据本公开的一个方面，具有和不具有聚合物涂层的蜂窝结构体样品的压降的图；

图8是表示了根据本公开的另一个方面，具有和不具有聚合物涂层的蜂窝结构体样品的压降的图；

图9是表示了根据本公开的一个方面，具有和不具有聚合物涂层的蜂窝结构体样品的压降的图。

发明详述