[发明专利]一种用于柴油机碳烟颗粒捕集的堇青石质壁流式蜂窝陶瓷过滤体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车尾气净化的技术领域，具体涉及一种用于柴油机碳烟颗粒捕集技术。

背景技术

柴油机由于具有热效率高、燃油经济性好、使用寿命长等优点。近年来得到越来越广泛的应用。但柴油机在使用过程中会排放大量的微粒，它们能长时间悬浮在空中，严重污染环境，影响人类的健康。因此，世界许多国家先后制定了限制柴油车微粒排放的法规，而且排放限值越来越低。微粒捕集技术是实现柴油机微粒排放控制最为有效和简单的技术之一，其中壁流式蜂窝陶瓷过滤体是目前最常用的颗粒捕集器。其原理是利用过滤器的孔道进口与相邻出口前后交替封堵技术，使排气从壁面穿过而达到过滤颗粒的目的。目前，堇青石具有原材料广泛且便宜且技术设备要求低等特点被广泛用作颗粒捕集器的制作材料。综合性能优异的堇青石质颗粒捕集器一直是国内各企业和蜂窝陶瓷科研单位研究的课题。

中国发明专利CN101612499A报道了一种壁流式蜂窝陶瓷的制备方法，采用堇青石质蜂窝陶瓷材质与碳颗粒或有机高分子颗粒专用造孔剂相结合，产品孔隙率50％～52％，微孔平均孔径为8～13μm，但其抗压强度偏低。

中国发明专利CN 103449840A公开了一种高温废气净化用壁流式蜂窝陶瓷过滤体，该过滤器以堇青石、苏州土、钛酸铝、氧化铝为基础原料，以核桃壳粉为造孔剂，产品性能指标如下：气孔率44.2％、抗压强度23.5MPa、平均孔径13.2μm、热膨胀系数1.65×10^-6/℃，但此类过滤体用于工业废气的净化处理，未提及是否可用于柴油机碳烟颗粒捕集。

中国发明专利CN105833620A发明了一种半通式蜂窝陶瓷颗粒物过滤器，所用的造孔剂为天然纤维或聚氯乙烯或聚乙烯醇或甲基丙烯酸甲酯或淀粉；主要性能指标为：孔隙率为40％～65％，微孔平均孔径为8～20μm，抗压强度大于18MPa，热膨胀系数小于1.0×10^-6/℃，但烧成工艺较难控制，因此难以进行大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于柴油机碳烟颗粒捕集的堇青石质壁流式蜂窝陶瓷过滤体及其制备方法，利用堇青石颗粒之间的堆积填充，获得热膨胀系数低、机械强度好、耐高温、抗腐蚀、碳烟过滤率高、气孔率高且孔径可调的过滤体，可用于不同环境下对机动车柴油机碳烟颗粒的捕集；而且制备工艺稳定可靠，易于控制，从而有利于推广和应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种用于柴油机碳烟颗粒捕集的堇青石质壁流式蜂窝陶瓷过滤体，其组成成分如下：基础原料、二氧化钛、粘结剂、甘油、水，其中二氧化钛、粘结剂、甘油、水用量分别为基础原料的0.5～0.8wt％、2～8wt％、2～8wt％、水25～35wt％；

所述基础原料的组成成分如下：

堇青石粗颗粒70～80wt％、堇青石细颗粒10～20wt％、滑石1～4wt％、氢氧化铝1～4wt％、高岭土3～6wt％、锂辉石1～4wt％，总和为100％。

所述堇青石粗颗粒中位粒径为100～150μm、堇青石细颗粒中位粒径为0.1～0.8μm，可以保证蜂窝陶瓷过滤体具有高气孔率和合适的孔径分布；

所述粘结剂为甲基纤维素。

一种用于柴油机碳烟颗粒捕集的堇青石质壁流式蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、按上述组成成分称取堇青石粗颗粒、堇青石细颗粒、滑石、氢氧化铝、高岭土、锂辉石、二氧化钛、甲基纤维素，加入到混料机混合60min，得到粉体混合物；

步骤二、将甘油与水加入到上述粉体混合物中捏合60min得到均匀泥料，捏合过程中控制泥料温度在30℃以下；

步骤三、将上述泥料放入真空练泥机混炼2次，真空度小于0.09MPa，然后陈腐24h形成塑性泥坯；

步骤四、将上述塑性泥坯放入挤压机，在模具的引导下形成蜂窝状泥坯，模具孔密度为200孔/平方英寸；泥料挤出后切割成湿坯体，放入微波干燥箱内烘干定型，得到干坯体；

步骤五、将上述干坯体端面切割平整后，获得整齐的蜂窝端面，对蜂窝端面进行交叉间隔封孔，干燥后进行修边和外圆磨，得到过滤体泥坯；

步骤六、将上述过滤体泥坯放入高温烧结炉内，以5℃/分钟的升温速率加热到1310℃，并保温8小时，然后自然冷却至100℃即制备得过滤体。