[发明专利]包含二氧化硅的形成陶瓷体的批料，使用其的方法及其制得的陶瓷体

说明书

相关申请的交叉参考

本申请根据35 U.S.C.§ 120，要求2011年2月28日提交的美国申请系列号第13/036,289号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本发明揭示了包含至少一种成孔剂和无机批料组分的形成陶瓷体的批料材料，所述无机批料组分包含至少一种具有特定粒度分布的二氧化硅源。本发明还涉及制造陶瓷体的方法，该方法部分地包括：形成包含至少一种成孔剂和无机批料组分的批料材料，所述无机批料组分包含至少一种具有特定粒度分布的二氧化硅源，以及根据所述方法制造陶瓷体。本发明还涉及制造陶瓷体时，降低陶瓷体中的孔径变化和/或降低工艺变动的方法。

背景

陶瓷体，例如钛酸铝和堇青石陶瓷，可用于各种应用。例如，所述陶瓷体可用于废气环境的严苛条件中，包括例如用作催化转化器和柴油机微粒过滤器。在这些应用中过滤的众多废气污染物包括例如烃和含氧化合物，后者包括例如氮氧化物（NOx）和一氧化碳（CO），还包括碳基烟炱和微粒物质。

陶瓷体具有很高的抗热震性，使它们能够耐受在应用过程中经历的很宽范围的温度变化,它们还具有可以用于柴油机微粒过滤器应用的其他有利性质,例如高孔隙率、低热膨胀系数(CTE)、耐灰反应（ash reaction），而且断裂模量(MOR)也足以用于预期的应用。

随着发动机控制系统变得越来越复杂，而且催化剂组成一直在发生变化，人们需要对这些陶瓷体的性质进行改变或调节的能力，例如改变或调节它们的孔径、孔隙率、孔径分布和微结构。此外，需要制备具有这些所需性质的陶瓷体的方法。除此之外，还需要在制造陶瓷体时，降低陶瓷体中的孔径变化和/或降低工艺变动的方法。

虽然可以选择成孔剂，基于它们的形状和尺寸，在陶瓷体内产生一定范围的孔隙率和/或孔径，但是它们可能是昂贵的并且会使挤出和干燥变得困难，包括经常需要复杂的烧制循环来烧去这些成孔剂而不使下方部件开裂。

本发明的发明人现在发现了新的形成陶瓷体的批料材料、陶瓷体及其制造方法，该方法能够改变或调节这些陶瓷体的性质，例如它们的孔径、孔隙率、孔径分布以及微结构。

发明内容

根据本文的详细描述以及文中所述的各种示例性实施方式，本发明涉及新型的形成陶瓷体的批料材料，该批料材料包含：(a)至少一种成孔剂，以及(b)包含至少一种具有特定粒度分布的二氧化硅源的无机批料组分。在各种实施方式中，所述二氧化硅源的粒度分布可以具有约小于或等于2的sD_宽度（即，(sd₉₀-sd₁₀)/sd₅₀），并且中值粒度(sd₅₀)的范围约为5-240μm。

本发明还涉及陶瓷体的制造方法，所述方法包括：形成包含至少一种成孔剂和无机批料组分的批料材料，所述无机批料组分包含至少一种二氧化硅源；由所述批料材料形成生坯体，并烧制所述生坯体以得到陶瓷体。在各种实施方式中，所述二氧化硅源的粒度分布可以具有约小于或等于2的sD_宽度，并且中值粒度(sd₅₀)的范围约为5-240μm。本发明还涉及根据此类方法制造的陶瓷体。

本发明还涉及在制造陶瓷体时，用于降低陶瓷体中的孔径变化和/或降低工艺变动的方法，所述方法部分地包括：相对于构成第二无机批料组分的第二批次的二氧化硅源，降低构成第一无机批料组分的第一批次的二氧化硅源的粒度分布的变化。在各种实施方式中，所述第一批次的二氧化硅源的粒度分布具有约小于或等于2的sD_宽度，并且中值粒度(sd₅₀)的范围约为5-240μm。此外，在其他实施方式中，二氧化硅源的中值粒度(sd₅₀)可以变化约±4μm或更小，sd₁₀可以变化约±0.5μm或更小，sd₉₀可以变化约±10μm或更小。

附图简要说明

包括的附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图不是为了起限制作用，而是用来说明示例性实施方式，并与文字描述一起用来解释本文所揭示的原理。

图1显示了根据实施例1所述的一个实施方式获得的陶瓷体的性质；以及

图2显示了实施例1和2所述的二氧化硅源的粒度分布。

发明详述