[发明专利]一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及硅酸盐工业技术领域，具体涉及陶瓷生产制备领域，利用该技术生产的陶瓷主要应用于化工和内燃机气体催化支撑体、气体过滤、蓄热体材料、耐磨材料、防弹装甲材料等方面。

背景技术

蜂窝多孔陶瓷是一种结构似蜂窝形状的多孔陶瓷产品，具有广泛的用途，其中用量较大的领域为汽车尾气净化和脱硫脱硝催化剂支撑体，如公开号为CN1457920、CN1413769、CN1401416、CN102424569A等的中国专利，均公开了多孔陶瓷方面的相关技术。

蜂窝多孔陶瓷作为各种催化剂支撑体或高温气体过滤材料时，需要应对温度急剧变化，陶瓷发生不会破裂，即耐热冲击力，其衡量重要参数为陶瓷热膨胀系数和导热率的大小。很多发明专利提出降低蜂窝多孔陶瓷热膨胀系数和提高蜂窝多孔陶瓷热导率方法、成型工艺、配方，如公开号为CN102424569A、CN102365119A、CN101374786 、CN102249656A 、CN102731106A、 CN144778等专利。虽然以上这些专利多从配方角度提出降低蜂窝多孔陶瓷热膨胀系数方法，如使用堇青石作为陶瓷主晶相，陶瓷成型时加入石墨粉末或羟丙基甲基纤维素，或配方中加入钨酸锆、锂辉石及石英粉，达到降低热膨胀系数的目的，如中国专利CN102249656A 、CN1903796 、CN1785895等，但存在很多局限如低膨胀率温度范围窄、实际工艺过程缺乏可操作性及蜂窝多孔陶瓷的热导率没有得到显著提高等一系列问题。

另外，一些中国专利如CN102276287A、CN101550022等及文献所代表的蜂窝多孔陶瓷成型工艺存在着添加剂种类繁多，工艺复杂等问题且缺乏具体可操作的烧成工艺。如何使细度达0.3～5微米极易团聚颗粒和配比只有0.1%的配料称量精确及混合均匀，获得成分均一的泥料，得到膨胀系数、热导率、矿物化学成分一致的蜂窝多孔陶瓷是各个厂家必须良好解决的问题。一些中国专利如CN101074161、CN102399082A 、CN101374786、CN101565324提出采用球磨 、多次炼泥、陈腐等方式均化泥料，虽然这些方式在一定程度上可以起到均化泥料，但带来很多弊病，如球磨破坏了粒度级配和有机添加剂高分子的链长，和采用单纯搅拌混合、多次炼泥不能完全有效打开矿物团聚颗粒混合均匀，同样也破坏了有机添加剂高分子的链长等。

且中国专利CN102365119A、 CN101460230、 CN101374786、CN101646637和很多国内外文献等提出了堇青石蜂窝多孔陶瓷制造方式，皆为挤压成型，虽然挤压成型可以有利矿物晶体定向排列，有助于形成高度定向排列的堇青石晶体，有利降低堇青石蜂窝多孔陶瓷但上述专利都缺乏如何使矿物晶体高度定向排列的工艺方法、技术及流程等。

因此，必须寻找一种新的堇青石蜂窝多孔陶瓷制备工艺和制备配方，获得宽温度范围内低热膨胀、高热导率窝陶瓷，其工艺流程和配方要求简单、经济环保且具高度可操作性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种蜂窝多孔陶瓷为具有低热膨胀系数或负膨胀系数的堇青石相的蜂窝多孔陶瓷，其具有以下性质：

在-30～1200℃温度范围内的低膨胀系数或负膨胀系数为－2×10^－6／℃～0.6×10^－6／℃；

20～1000℃的热导率为2.4～5.0W/m.K；

陶瓷坯体的成型膨胀率、干燥收缩率和烧成收缩率达到总收缩率≤2.5%，

尺寸≥350毫米、高度≥200毫米，具有良好的催化剂涂覆性能和力学性能；

堇青石相的蜂窝多孔陶瓷具有沿轴方向高度定向片状堇青石结构，且堇青石相的蜂窝多孔陶瓷晶体之间充以不同温度范围内具有低膨胀系数或负膨胀系数的矿物晶体，其轴向弯曲强度和径向弯曲强度比＞4，轴向和径向方向主要衍射峰强度比≥5。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种高热导率、超低膨胀系数的蜂窝多孔陶瓷，由主料和烧成助剂组成，所述的主料和烧成助剂的质量比为100：1～5，所述的主料由以下质量百分比的组分组成，

所述的烧成助剂是由占主料质量百分比为：0～0.8wt%的稀土混合物、0～1wt%的氧化锆、0～1wt％的磷钨酸钾、0～1wt％的钾长石、0～2wt%的非晶态石英颗粒、2~5wt%的成型粘结剂、5～10wt％的润滑剂中的一种或多种组合而成。

所述的成型粘结剂为聚氧乙烯树脂，所述的聚氧乙烯树脂采用分子量为600-40000的聚氧乙烯树脂。