[發明專利]一種堇青石蜂窩陶瓷載體及其制備方法

有效

• 申請號: 201910894085.5
• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN110540419B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 李勃;王榮;朱朋飛;潘瑜輝
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: C04B35/195
• 分類號: C04B35/195;C04B35/622;C04B35/63;C04B35/634;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 張建珍

本發明公開了一種堇青石蜂窩陶瓷載體的制備方法及其制備方法，該制備方法包括：采用包括組分A、組分B和硅膠粘結劑的原料配制3D打印漿料，而后采用3D打印漿料進行直寫3D打印，制得成型坯體，再將成型坯體進行燒結處理；其中，組分A為氧化鎂和/或氫氧化鎂，組分B為三氧化二鋁和/或氫氧化鋁，兩者的粒徑為30μm以下。通過以上方式，本發明通過3D打印漿料的調配，以及根據目標蜂窩陶瓷載體的參數要求，確定打印參數進行直寫3D打印成型，可實現不同孔型、不同孔壁厚和不同孔密度的蜂窩陶瓷載體的快速成型；制備方法簡單，易于實施，可制備高孔密度的堇青石蜂窩陶瓷載體，所得堇青石蜂窩陶瓷載體性能良好。

技術領域

本發明涉及多孔蜂窩陶瓷技術領域，具體涉及一種堇青石蜂窩陶瓷載體及其制備方法。

背景技術

蜂窩陶瓷作為燃燒催化載體，廣泛應用于工業去除VOCs污染、幫助回收利用熱能；同時，也可以應用于家用燃氣爐灶，可以提高煤氣燃燒的熱效率，降低有害物質排放。研究顯示，提高蜂窩陶瓷的比表面積可以顯著提高催化效率，而蜂窩陶瓷的比表面積隨著單位孔數量的增加而增加。目前的蜂窩陶瓷孔密度多集中在62～93孔/cm²之間；美國、日本已經研制出了93～140孔/cm²甚至高達186孔/cm²的高密度孔蜂窩陶瓷；相對來講，中國蜂窩陶瓷的制備工藝相對落后，目前已經可以生產62孔/cm²的模具，93孔/cm²擠出成形模具的研究也取得了初步成功。

蜂窩陶瓷目前的主要發展方向是近零膨脹系數、更高的孔密度、更薄的間壁(厚度可小于人的頭發直徑)等方向發展，但是隨著孔密度加大其制備成本增加，制備過程也更復雜。堇青石蜂窩陶瓷具有熱膨脹系數低、熱穩定性好、吸附性能好等優點，是一種性能優良的蜂窩陶瓷載體。但是傳統加工工藝所制備的堇石青孔密度較小，限進了其性能的進一步提升。因此，有必要開發出一種新型適于制造高孔密度的堇青石蜂窩陶瓷的方法。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種堇青石蜂窩陶瓷載體及其制備方法。

本發明所采用的技術方案是：

本發明的第一方面，提供一種堇青石蜂窩陶瓷載體的制備方法，包括以下步驟：

S1、采用堇青石蜂窩陶瓷載體的原料配制3D打印漿料；

S2、采用所述3D打印漿料進行直寫3D打印，制得成型坯體；

S3、將所述成型坯體進行燒結處理，制得堇青石蜂窩陶瓷載體；

步驟S1中，所述堇青石蜂窩陶瓷載體的原料包括組分A、組分B和硅膠粘結劑；所述組分A為氧化鎂和/或氫氧化鎂，所述組分B為三氧化二鋁和/或氫氧化鋁，所述組分A和所述組分B的粒徑為30μm以下；所述組分A、所述組分B和所述硅膠粘結劑的質量比為1：(0.1～10)：(0.1～10)。

直寫3D打印是一種以擠出方式成型的3D打印技術，其成型的關鍵在于對漿料流變學性質的調控。漿料需具備合適的黏度、模量和剪切變稀特性，且足夠均勻，使其能夠持續順滑地從較細的針頭流出而不堵塞針頭，而且在成型之后具備足夠的強度保證結構不坍塌。步驟S1中配制3D打印漿料采用硅膠粘結劑為原料，是由于硅膠的流變學性質可滿足直寫3D打印技術的要求，適合直寫3D打印成型，以其為原料與以上組分A和組分B混合配制3D打印漿料，漿料的流變學性質可滿足直寫3D打印技術的要求；另外，硅膠在高溫下分解為二氧化硅，是合成堇青石的主要原料之一，以硅膠作為硅源合成堇青石，將堇青石合成和3D打印成型一體化，兩者合二為一，可簡化成型的步驟。根據本發明的一些實施例，步驟S1中，所述硅膠粘結劑選自聚二甲基硅氧烷、玻璃膠、室溫硫化硅橡膠(即RTV有機硅膠)中的至少一種。