一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體及其制備方法和應用技術

本發明專利技術是關于一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體及其制備方法和應用，制備方法包括：原料混合，將主料與輔料混合，得到混合物料，所述的主料包含第一碳化硅粉料和第二碳化硅粉料，所述的第一碳化硅粉料的粒徑為50?65μm，所述的第二碳化硅粉料的粒徑為10?40μm；所述的輔料包含燒結助劑、粘接劑、造孔劑；制備素坯；燒結。制備得到的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體可用于冶金、環保、化工、能源、生物、食品、醫藥領域。本發明專利技術通過使用兩種不同粒徑的碳化硅粉體，增加了泥料物質的含水率，更加有利于泥料物質的擠出，得到了表面光滑的陶瓷載體，并且，制得的陶瓷載體空隙率高、強度大，更加適用于實際應用。

Honeycomb silicon carbide ceramic carrier, preparation method and application thereof

The present invention relates to a silicon carbide ceramic honeycomb carrier and preparation method and application thereof. The preparation method comprises: mixing the raw materials, the main materials and the auxiliary materials are mixed, mixed materials, the main material includes a first silicon carbide powder and second silicon carbide powder, carbon powder first the material particle size of 50 65 m, the second SiC powder particle size of 10 40 m; the auxiliary materials include sintering additives, adhesives, pore forming agent; preparing biscuit; sintering. The prepared honeycomb silicon carbide ceramic carrier can be used in metallurgy, environmental protection, chemical industry, energy, biology, food, medicine and so on. The present invention by the use of two kinds of silicon carbide powders with different particle sizes, increase water mud material rate, more conducive to the mud extrusion material, the ceramic carrier, smooth surface and void, ceramic carrier prepared high rate, high strength, more suitable for practical use.

【技術實現步驟摘要】
一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體及其制備方法和應用
本專利技術涉及一種蜂窩狀陶瓷，特別是涉及一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體及其制備方法和應用。
技術介紹
蜂窩陶瓷是一種蜂窩狀性的工業用陶瓷，其內部是許多貫通的蜂窩狀平行通道，由于其具有高強度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨等優異性能廣泛應用于蓄熱體、填料、過濾材料和催化劑載體等領域。蜂窩陶瓷用作催化劑載體時，通常采用浸漬法將貴金屬，稀土金屬或過渡金屬等活性組分直接負載在蜂窩陶瓷載體表面，或在蜂窩陶瓷載體表面先涂覆一層獨特的涂層材料再負載活性組分，制備得到具有相應活性的催化劑，主要應用于汽車排氣凈化、鍋爐排煙脫硝(NOx)、工業排氣除臭、除去有毒有害氣體等。為了使催化劑更好的發揮催化作用，應保證載體表面的活性組分有足夠的上載率，因而作為載體的蜂窩陶瓷應具有較大的顯氣孔率及空隙率，以利于活性組分的負載。此外，為了適應復雜的工況條件，還應具有良好的熱穩定性，長的使用壽命，高強度等優點。目前，陶瓷載體多采用堇青石為基體，主要利用堇青石蜂窩陶瓷孔壁薄，熱膨脹系數小的特點，但是由于堇青石蜂窩陶瓷燒成范圍窄，熱導率低，負載的催化劑易脫落而導致催化失效，也限制了其推廣應用。碳化硅蜂窩陶瓷由于其高耐磨、高耐腐蝕、高導熱系數、熱穩定性好等特點，在作為催化劑載體方面具有不可替代的研究價值。理想的蜂窩狀陶瓷作為載體應具備如下特點，(1)要有足夠的機械強度：載體要有足夠的機械強度，以防在車體運動過程中產生的應力或震動等，使得載體受到破壞從而影響其使用性能。(2)足夠的耐熱沖擊性：要求載體在發動機反復啟動、熄火的熱沖擊下不被破壞。因為溫度的變化，載體會反復出現膨脹、收縮，從而遭到破壞。而低的熱膨脹系數，是產生蜂窩陶瓷載體的理論前提，可以防止載體出現裂紋等。(3)合適的空隙結構或開孔率：載體不應該阻止發動機氣體的排放，以免影響發動機的性能，而排氣阻力的主要影響因素就是開孔率，開孔率的多少要規定在一定的范圍內。(4)具備低的熱容量和高的熱導率：熱容量低可以縮短催化劑到達催化反應溫度的時間，高的熱導率不但可以提高催化劑的溫度速率，還可以使得載體的溫度分布較為均勻。(5)較大的比表面積：比表面積的大小，決定了其催化效率，比表面積大，單位時間內催化效率較高，相反，比表面積較低，單位時間內催化的尾氣較少，轉化率較低。(6)不含有使催化劑中毒的物質：如果含有使催化劑中毒的物質，會導致金屬催化劑催化活性降低，使得CO轉化率降低。(7)低廉的價格：低廉的價格有利于蜂窩陶瓷的推廣和應用，等。現有的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備過程中，由于碳化硅的吸水性能較小，不利于后續的擠出步驟，使得制得的陶瓷載體表面粗糙，且空隙率低，不利于后續活性組分的負載。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于，提供一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體及其制備方法和應用，所要解決的技術問題是，提高碳化硅粉體的吸水性能，使得到的泥性物料更容易被擠出，有利于后續的擠出成型過程，使得制得的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的表面光滑，并且進一步提高了陶瓷載體的強度，增大了蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的空隙率，有利于活性組分的負載，從而更加適于實用。本專利技術的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本專利技術提出的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，包括，原料混合：將主料與輔料混合，得到混合物料，所述的主料包含第一碳化硅粉料和第二碳化硅粉料，所述的第一碳化硅粉料的粒徑為50-65μm，所述的第二碳化硅粉料的粒徑為10-40μm，以質量百分含量計，所述的第一碳化硅粉料占主料的60-90％，所述的第二碳化硅粉料占主料的10-40％；所述的輔料包含燒結助劑、粘接劑、造孔劑，以質量百分含量劑，所述的燒結助劑為主料的1-20％，所述的粘接劑為主料的1-10％，所述的造孔劑為主料的0-10％；制備素坯：將潤滑劑與水混合，得到溶液，將所述的溶液與所述的混合物料混煉，得到塑性泥料，所述的塑性泥料經煉泥、抽真空、擠出成型，得到蜂窩狀碳化硅素坯；燒結：將得到的素坯經干燥、排膠、燒結，即得到所述的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體，所述的排膠溫度為300-450℃，排膠時間為0.5-2.5h，所述的燒結溫度為1000-1300℃，燒結時間為2-6h。本專利技術的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。優選的，前述的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，其中所述的燒結助劑為硅鋁基粘土、蘇州土、膨潤土、高嶺土中的一種或兩種以上的混合物。優選的，前述的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，其中所述的粘接劑為羥丙基甲基纖維素、聚氧化乙烯、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚乙烯醇中的一種或兩種以上的混合物。優選的，前述的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，其中所述的造孔劑為活性炭、石墨、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、淀粉中的一種或兩種以上的混合物。優選的，前述的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，其中所述的潤滑劑為甘油、豆油、桐油、機油中的一種或兩種以上的混合物，以質量百分含量計，所述的潤滑劑為主料的2-5％，所述的水為主料的15-50％。優選的，前述的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，其中所述的干燥包括陰干和烘干，所述的陰干為將所述的素坯在陰涼條件下放置2-3天，所述的烘干為將陰干后的素坯在50-80℃溫度下烘干下4-6h，再升溫至100-120℃烘干5-8h。優選的，前述的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，其中所述的干燥包括微波干燥和烘干，所述的微波干燥的頻率小于500W，所述的烘干為將微波干燥后的素坯于120-130℃烘干0.5-1h。本專利技術的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施實現。根據本專利技術提出的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體，所述的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體由上述的制備方法制備而得。本專利技術的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。優選的，前述的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體，其中所述蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的顯氣孔率為40-45％；所述的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的空隙率為60-70％；所述的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的抗壓強度軸向≥40Mpa；所述的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的抗壓強度徑向≥11Mpa。本專利技術的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施實現。根據本專利技術提出的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體，所述的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體用于冶金、環保、化工、能源、生物、食品、醫藥等領域。借由上述技術方案，本專利技術一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體及其制備方法和應用，至少具有下列優點：1、本專利技術提供了一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，本專利技術提供的制備方法碳化硅粉體的吸水性能好，且更加有利于催化活性組分的負載。本專利技術提供的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷的制備方法的主料為兩種粒徑不同的碳化硅粉料，且以大粒徑(50-65μm)的碳化硅粉料為主(占主料質量百分含量的60-90％)，適量添加部分小粒徑(10-40μm)的碳化硅粉料(占主料質量百分含量的10-40％)，利用兩種粉料粒徑之間的差異，使得混合后得到的物料中形成多元化通道，加水成泥后，多元化通道能夠成功“鎖水”，從而增加了碳化硅粉體的吸水性能，也更加有利于后續的擠出過程；同時，鎖住的水分，一方面增加了泥性物質的流動性，有利于擠出，另一方面，水在泥性物質中起到“占位”作用，干燥后，得到了大空隙率的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體，更加有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，其特征在于：包括，原料混合：將主料與輔料混合，得到混合物料，所述的主料包含第一碳化硅粉料和第二碳化硅粉料，所述的第一碳化硅粉料的粒徑為50?65μm，所述的第二碳化硅粉料的粒徑為10?40μm，以質量百分含量計，所述的第一碳化硅粉料占主料的60?90％，所述的第二碳化硅粉料占主料的10?40％；所述的輔料包含燒結助劑、粘接劑、造孔劑，以質量百分含量劑，所述的燒結助劑為主料的1?20％，所述的粘接劑為主料的1?10％，所述的造孔劑為主料的0?10％；制備素坯：將潤滑劑與水混合，得到溶液，將所述的溶液與所述的混合物料混煉，得到塑性泥料，所述的塑性泥料經煉泥、抽真空、擠出成型，得到蜂窩狀碳化硅素坯；燒結：將得到的素坯經干燥、排膠、燒結，即得到所述的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體，所述的排膠溫度為300?450℃，排膠時間為0.5?2.5h，所述的燒結溫度為1000?1300℃，燒結時間為2?6h。

【技術特征摘要】
1.一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，其特征在于：包括，原料混合：將主料與輔料混合，得到混合物料，所述的主料包含第一碳化硅粉料和第二碳化硅粉料，所述的第一碳化硅粉料的粒徑為50-65μm，所述的第二碳化硅粉料的粒徑為10-40μm，以質量百分含量計，所述的第一碳化硅粉料占主料的60-90％，所述的第二碳化硅粉料占主料的10-40％；所述的輔料包含燒結助劑、粘接劑、造孔劑，以質量百分含量劑，所述的燒結助劑為主料的1-20％，所述的粘接劑為主料的1-10％，所述的造孔劑為主料的0-10％；制備素坯：將潤滑劑與水混合，得到溶液，將所述的溶液與所述的混合物料混煉，得到塑性泥料，所述的塑性泥料經煉泥、抽真空、擠出成型，得到蜂窩狀碳化硅素坯；燒結：將得到的素坯經干燥、排膠、燒結，即得到所述的蜂窩狀碳化硅陶瓷載體，所述的排膠溫度為300-450℃，排膠時間為0.5-2.5h，所述的燒結溫度為1000-1300℃，燒結時間為2-6h。2.根據權利要求1所述的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，其特征在于：所述的燒結助劑為硅鋁基粘土、蘇州土、膨潤土、高嶺土中的一種或兩種以上的混合物。3.根據權利要求1所述的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，其特征在于：所述的粘接劑為羥丙基甲基纖維素、聚氧化乙烯、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚乙烯醇中的一種或兩種以上的混合物。4.根據權利要求1所述的一種蜂窩狀碳化硅陶瓷載體的制備方法，其特征在于：所述的造孔劑為活性炭、石墨、聚甲基丙...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳彥霞，梁海龍，趙春林，陳鑫，黃瀚濤，霍艷麗，劉海林，唐婕，胡利明，
申請(專利權)人：中國建筑材料科學研究總院，
類型：發明
國別省市：北京,11