[發明專利]孔徑分布窄的低熱膨脹性堇青石體及其制造方法

無效

• 申請號: 99802000.1
• 申請日: 1999-02-09
• 公開（公告）號: CN1287546A
• 公開（公告）日: 2001-03-14
• 發明（設計）人: G·A·默克爾
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C04B35/18
• 分類號: C04B35/18;C04B35/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 沙永生

本申請要求G.A.默克爾于1998年2月25日提出的題目為“孔徑分布窄的低熱膨脹性堇青石體及其制造方法”的美國專利臨時申請60/075，846的優先權。

本發明涉及具有低熱膨脹系數(CTE)和孔徑分布窄的獨特綜合性能的堇青石體。這種堇青石體可通過使用所選的原料混合物和燒制工藝制得。更具體地說，上述的堇青石體是用作催化反應載體和用于過濾用途的蜂窩結構體。

發明背景

堇青石蜂窩結構體特別適用于，但不限于汽車廢氣轉換催化劑的載體、柴油顆粒過濾器或交流換熱爐芯等。堇青石適用于這些用途是因為它有優良的耐熱沖擊性。耐熱沖擊性與熱膨脹系數(CTE)成反比。這就是說，熱膨脹性低的蜂窩體具有優良的耐熱沖擊性，能經受這些用途中遇到的寬溫度波動。

在某些用途中，如用作薄壁蜂窩載體，為提高強度需減少總孔隙率。然而，孔隙率的減少會導致包含催化劑的修補基面涂層百分加載量的降低，從而在某些情況下為形成所需厚度的修補基面涂層必須將載體涂布數次。這種多步涂布方法會增加最終產品的成本。因此，需要孔徑小于10微米的低孔徑分布的堇青石體。孔徑分布窄的優點是提高了修補基面涂層的吸收率，從而僅用一個涂布步驟就可獲得所需厚度的修補基面涂層，而無需多步涂布方法。

到目前為止，還沒有制得熱膨脹系數低和在小于10微米范圍內孔徑分布窄的堇青石體。由于上述原因，本領域中迫切需要獲得具有這些性質的堇青石體。本發明提供了這種堇青石體及其制備方法。

發明概述

本發明的一個方面提供25-800℃時的CTE≤4×10^-7C^-1、至少85％孔隙具有0.5-5.0微米的平均孔徑的堇青石體。

本發明的另一個方面提供25-800℃時的CTE＞4-6×10^-7C^-1、總孔隙率至少為30％體積、至少85％孔隙具有0.5-5.0微米的孔徑的堇青石體。

本發明的第三方面提供上述堇青石體的制造方法。該方法包括將含有滑石粉；Al₂O₃形成原料；高嶺土、煅燒高嶺土和二氧化硅中的一種或多種以及任選尖晶石的原料與載體和成形助劑緊密混合成塑性混合物。滑石粉的平均粒徑≤3.0微米，Al₂O₃形成原料的平均粒徑≤2.0微米。如果加入高嶺土，則當它的粒徑＜2.0微米時，高嶺土的加入量小于原料的35％重量。然后將其制成生坯、干燥和在1370-1435℃進行燒制。當滑石粉的平均粒徑＜2.0微米，Al₂O₃形成原料少于原料總量的20％重量，粒徑小于0.3微米的可分散高表面積Al₂O₃形成原料少于原料總量的5.0％重量，高嶺土的平均粒徑小于2.0微米時，1150-1275℃間的加熱速率大于200℃/小時。當滑石粉的平均粒徑≥2．0微米，Al₂O₃形成原料少于原料總量的20％重量，粒徑小于0.3微米的可分散高表面積Al₂O₃形成原料少于原料總量的5.0％重量，高嶺土的平均粒徑小于2.0微米時，1150-1275℃間的加熱速率大于50℃/小時但小于600℃/小時。當Al₂O₃形成原料少于原料總量的20％重量，粒徑小于0.3微米的可分散高表面積Al₂O₃形成原料大于等于原料總量的5.0％重量，高嶺土的平均粒徑小于2.0微米時，1150-1275℃的加熱速率大于50℃/小時。當高嶺土的平均粒徑大于2.0微米時，1150-1275℃間的加熱速率小于600℃/小時但大于30℃/小時。

發明的詳細描述

本發明涉及在25-800℃溫度范圍內有低熱膨脹系數和孔徑分布窄的獨特綜合性能的堇青石體。這種堇青石體用選擇特定原料混合物和燒制條件的方法制成。本發明中的熱膨脹系數是用膨脹計測定法測得的25-800℃范圍內的平均熱膨脹系數。在蜂窩體中，它是開口通道長度平行方向上的平均熱膨脹系數。

如果沒有另作說明，粒徑表示為平均粒徑。粒徑用沉降技術測量。

孔隙率是用水銀孔隙率測定法測得的總孔隙率，且表示為％體積。

原料