專利名稱：陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體表面涂層的制作方法
陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體表面涂層
背景技術(shù)：
陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體，例如那些用作催化轉(zhuǎn)換器和柴油微粒過濾器(“DPFs”)的，可通過多種方法來(lái)生產(chǎn)。通常，通過擠出來(lái)生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)體，得到由蜂窩結(jié)構(gòu)體的壁所分割的多種貫通孔或通道。每一條通道在該結(jié)構(gòu)體的進(jìn)料口尾端或出料口尾端封閉，并且在高溫?zé)Y(jié)該結(jié)構(gòu)體?？蛇x擇地蓋住鄰近通道，以形成萬(wàn)格盤式樣，從而迫使進(jìn)入該結(jié)構(gòu)體的流體在流出該結(jié)構(gòu)體之前，流經(jīng)結(jié)構(gòu)體的壁。在這種方式中，流經(jīng)該結(jié)構(gòu)體的流體，當(dāng)該流體流經(jīng)該蜂窩結(jié)構(gòu)體的壁時(shí)，可以與催化劑接觸或過濾流體中的顆粒。在催化劑轉(zhuǎn)換器中與那些蜂窩結(jié)構(gòu)體配合使用的催化劑，要求蜂窩壁的高溫和高孔隙率，以保證催化劑的效率。因此，需要該結(jié)構(gòu)體可被快速加熱，以便有效清潔來(lái)自剛啟動(dòng)的引擎的廢氣。由于通常在廢氣先流經(jīng)DPF、后流經(jīng)獨(dú)立的催化劑轉(zhuǎn)換器的情況下使用 DPFs，所以用作DPFs的那些結(jié)構(gòu)體，要求當(dāng)廢氣流經(jīng)該過濾器時(shí)具有低壓力損耗。因此，希望這些蜂窩體結(jié)構(gòu)，在可以忍受與內(nèi)燃機(jī)相關(guān)聯(lián)的極端溫度的同時(shí)，具有低熱容，使得經(jīng)過該結(jié)構(gòu)體的壓力損失最小化。為了獲得上述性質(zhì)，希望獲得高孔隙率和低壁厚。然而，高孔隙率和低壁厚導(dǎo)致低機(jī)械強(qiáng)度，從而導(dǎo)致在制造中產(chǎn)生多種問題。在解決這些問題的一項(xiàng)嘗試中，本領(lǐng)域現(xiàn)公開的方法是蜂窩結(jié)構(gòu)體置于陶瓷糊料或襯墊之內(nèi)，使得結(jié)構(gòu)體具有增強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，避免震動(dòng)，并封閉該結(jié)構(gòu)體，從而當(dāng)其外殼密封時(shí)，廢氣將不會(huì)在該結(jié)構(gòu)體和其外殼之間流過。同樣已提出通過制造多個(gè)較小的蜂窩結(jié)構(gòu)體、并利用陶瓷粘合材料將其粘結(jié)在一起的方法制造一種單一結(jié)構(gòu)體，其仍需要利用在結(jié)構(gòu)體外表面周圍的表面涂層來(lái)保證外表面的一致性。這些單一的蜂窩結(jié)構(gòu)體可更有效支撐它們的自重，并且一旦燒結(jié)該整體，該粘合材料可使得該結(jié)構(gòu)體的機(jī)械強(qiáng)度得到增強(qiáng)。無(wú)論該整體是通過較小蜂窩結(jié)構(gòu)體組裝得到，還是作為單一元件擠出得到，在燒結(jié)步驟之后，該結(jié)構(gòu)體的外表面可能需要切削加工，使得該結(jié)構(gòu)體外形滿足關(guān)于粗糙度和實(shí)際直徑的嚴(yán)格規(guī)范性要求，并產(chǎn)生可供粘結(jié)表面涂層的表面。在某些情況下，這種切削加工會(huì)導(dǎo)致部分蜂窩單元暴露，從而需要由表面涂層填充，在這些情況下通常是陶瓷糊料。表面涂層優(yōu)選包括陶瓷糊料，這是因?yàn)樗鼈兛刹捎门c該陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體類似的材料制作，使得其熱容相近，并且它們可用于完善該結(jié)構(gòu)體的外形?？膳c糊料結(jié)合使用襯墊， 以便于在使用該結(jié)構(gòu)體時(shí)，對(duì)其提供額外保護(hù)使其免于震動(dòng)損傷。優(yōu)選地，這些糊料通過吸收酸性催化物質(zhì)，將抗裂化、剝落和退化?，F(xiàn)有的陶瓷糊料材料中，沒有一種能充分實(shí)現(xiàn)上述所有目的。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是受試表面涂層配方實(shí)施例與商用陶瓷糊料表面涂層產(chǎn)品相比較的壓坯密度的圖形表示。圖2是受試表面涂層配方實(shí)施例與商用陶瓷糊料表面涂層產(chǎn)品相比較的粘度的圖形表示。圖3是受試表面涂層配方實(shí)施例與商用陶瓷糊料表面涂層產(chǎn)品相比較的在多種條件下的斷裂模量的圖形表示。詳細(xì)說(shuō)明現(xiàn)在我們已經(jīng)表明了在制造陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的干燥和燒結(jié)階段，添加二次纖維可最小化該表面涂層的裂化。這些二次纖維不是必須是耐高溫纖維，不具備耐特別高溫度功能的纖維亦可非常好地防止該表面涂層在干燥和燒結(jié)階段的裂化。該術(shù)語(yǔ)“蜂窩結(jié)構(gòu)體”包括任何用于廢氣處理裝置，例如催化劑轉(zhuǎn)換器、柴油顆粒過濾器、選擇性催化還原裝置、NOx 捕獲器及類似裝置中的多孔陶瓷結(jié)構(gòu)體。進(jìn)一步，我們已經(jīng)表明了，在干燥階段，如本文所述的表面涂層的表面上形成非吸附的、堅(jiān)硬的、致密的、類似于蛋殼的表面。而在理論上沒有被限制的是，可以相信在干燥階段，由二氧化硅類的遷移形成該表面。該表面防止酸性催化劑涂層被吸附進(jìn)該表面涂層。優(yōu)選的是防止吸收，因?yàn)?，如上所述，通過暴露于酸性催化劑涂層下，可退化該表面涂層。防止吸收同樣允許使用較少量的催化劑涂層，降低了整體產(chǎn)品的成本。本文提供的是陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體表面涂層，和生產(chǎn)陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體表面涂層的方法，其提供硬殼的、耐酸和耐堿的、耐切削的具有高強(qiáng)度的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體表面涂層，并且其可阻擋污染控制催化劑被吸收進(jìn)表面涂層。在一個(gè)實(shí)施方案中，用于多孔陶瓷(例如，蜂窩)基體的陶瓷表面涂層材料包括耐火陶瓷纖維或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維；粘度調(diào)節(jié)劑、膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物；任選地，無(wú)機(jī)粘合劑； 任選地，無(wú)機(jī)微粒；和任選地，二次無(wú)機(jī)纖維。該耐火陶瓷纖維或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維可包括鋁硅酸鹽纖維、堿土金屬硅酸鹽纖維、或鋁酸鈣纖維中的至少一種。該耐火陶瓷纖維(RCF)可包括但不限于鋁硅酸鹽纖維。該堿土金屬硅酸鹽纖維可包括但不限于硅酸鎂纖維或硅酸鈣鎂纖維。這些主要纖維(RCF或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維)可以以不同程度的粒含量來(lái)應(yīng)用，從 “原樣的”(如所生產(chǎn)的)至高系數(shù)和空氣分類纖維，在其中充分地移除所有粒。在某些實(shí)施方式中，可以球磨該主要纖維。該粘度調(diào)節(jié)劑可以包括但不限制于烷基纖維素聚合物，例如甲基纖維素(MC) 和/或其衍生物，例如羥丙基甲基纖維素(HPMC)，羥乙基甲基纖維素(HEMC)，羥乙基纖維素(HEC)，羧甲基纖維素(CMC)，羥乙基羧甲基纖維素(HECMC)，或羧甲基羥乙基纖維素 (CMHEC)，或上述混合物。在某些實(shí)施方案中，該粘度調(diào)節(jié)劑的粘度在約20cps至約2000cps 范圍內(nèi)。粘度調(diào)節(jié)劑的其它的非限制性實(shí)施例包括聚亞烷基氧，某些多糖，聚丙烯酸，聚丙烯酰胺，和上述混合物。該聚亞烷基氧可包括，但不限制于具有分子量在約1百萬(wàn)至4 百萬(wàn)g/mol范圍內(nèi)的聚環(huán)氧乙烷。合適的多糖的示意性實(shí)施例包括文萊膠、迪坦膠、黃原膠和上述的混合物。聚丙烯酸可具有分子量為約500，000g/mol或更大。該膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物可以是膠態(tài)二氧化硅、膠態(tài)氧化鋁、膠態(tài)氧化鋯或上述的混合物。膠態(tài)二氧化硅，例如那些來(lái)自Nalco Chemical Company的，是在水或其他液體介質(zhì)中納米尺寸二氧化硅顆粒的穩(wěn)定分散體。膠態(tài)二氧化硅顆粒尺寸可以是直徑在約4至約100 納米范圍內(nèi)。膠態(tài)二氧化硅可以被穩(wěn)定，例如用鈉或氨離子，并且可以具有約2至約12范圍的pH。該無(wú)機(jī)微?？砂?，但不限制于，氧化鋁、堇青石(例如堇青石熟料)、莫來(lái)石、二氧化鈦、鈦酸鋁、或碳化硅中的至少一種。該無(wú)機(jī)微?？蛇x擇包括至少一種組分，該組分的熱膨脹系數(shù)與應(yīng)用該表面涂層的陶瓷蜂窩基體的熱膨脹系數(shù)一致。無(wú)機(jī)微粒的顆粒尺寸可以為約300微米或更小，在某些實(shí)施方案中小于約100微米。該無(wú)機(jī)粘合劑可包括粘土。該粘土可以是煅燒過的或是未煅燒的，且可以包括但不限于綠坡縷石、球粘土、膨潤(rùn)土、鋰蒙脫石、高嶺土、藍(lán)晶石、蒙脫石、坡縷石、皂石、海泡石、硅線石或上述的組合。無(wú)機(jī)粘合劑顆粒尺寸可以是約150微米或更小，在某些實(shí)施方案中小于約45微米。該二次無(wú)機(jī)纖維可包括但不限于玻璃纖維、浙濾二氧化硅、高氧化鋁纖維、莫來(lái)石纖維、鋁硅酸鎂纖維、S-2玻璃纖維、E-玻璃纖維或細(xì)(亞微米)直徑硅酸鋁纖維(HSA)和上述的混合物。除該二次無(wú)機(jī)纖維外，在表面涂層配方中可任選包含有機(jī)粘合劑纖維。粘合劑纖維的合適實(shí)施例包括聚乙烯醇纖維、聚烯烴纖維例如聚乙烯和聚丙烯、丙烯酸纖維、聚酯纖維、醋酸乙烯乙酯纖維、尼龍纖維和上述的組合?；诳偨M分為以重量計(jì)100 %，這些纖維適用的量在重量百分比從0至約10范圍內(nèi)。在表面涂層配方中可任選包括其它有機(jī)粘合劑或樹脂。合適的有機(jī)粘合劑或樹脂的實(shí)施例包括、但不限制于，水基丙烯酸乳液、丁苯、乙烯基吡啶、丙烯腈、氯乙烯、聚氨酯和類似物。有機(jī)硅乳液也適用。其它樹脂包括低溫、可彎曲熱固性樹脂例如不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂、和聚乙烯酯(例如聚乙酸乙烯酯或聚乙烯醇縮丁醛乳膠)。至多可使用10%重量百分比的有機(jī)粘合劑或樹脂。該粘合劑的溶劑，如果需要，可以包括水或?qū)λ谜辰Y(jié)劑合適的有機(jī)溶劑，例如丙酮?？苫谛枰恼澈蟿┹d荷和粘合劑系統(tǒng)的可加工性(粘度、固體含量等)，采用常規(guī)方法決定粘合劑在溶劑(如果使用)中的溶液濃度。耐火陶瓷纖維典型地實(shí)質(zhì)上包括氧化鋁和氧化硅，并且典型地包含重量百分比約45至約60的氧化鋁和重量百分比約40至約55的氧化硅。RCF纖維長(zhǎng)度是典型地小于 5mm,并且它們的平均纖維直徑可在從約0. 5 μ m至約10. 5 μ m范圍內(nèi)。從Unifrax I LLC, Niagara Falls, New York可獲得FIBERFRAX 耐火鋁硅酸鹽陶瓷纖維(RCF)。該術(shù)語(yǔ)“生物可溶性無(wú)機(jī)纖維”是指在生理介質(zhì)或模擬生理介質(zhì)例如模擬肺液、生理鹽水、緩沖鹽溶液或類似物中可充分分解的纖維。該纖維的溶解度可通過測(cè)量該纖維在模擬生理介質(zhì)中作為時(shí)間函數(shù)的溶解度來(lái)測(cè)定。也可通過觀察在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中直接植入纖維的效果或通過對(duì)已經(jīng)暴露于纖維的動(dòng)物或人類的檢查，即生物抗力，來(lái)評(píng)價(jià)生物可溶性。 Unifrax I LLC的美國(guó)專利號(hào)5，874，375中公開了一種測(cè)量纖維在生理介質(zhì)中的生物可溶性的方法。另一種評(píng)價(jià)纖維生物可溶性的方法是基于纖維的組分。例如，德國(guó)基于組分系數(shù) (KI值)對(duì)可呼吸的無(wú)機(jī)氧化物纖維分級(jí)?？赏ㄟ^在無(wú)機(jī)氧化物纖維中，加和無(wú)機(jī)氧化物纖維中堿金屬和堿土金屬氧化物的重量百分比并減去氧化鋁重量百分比的兩倍，來(lái)計(jì)算得到該KI值。生物可溶性無(wú)機(jī)纖維典型地具有的KI值是約40或更大。非限制性的，可用于制備本文所述表面涂層材料的生物可溶性無(wú)機(jī)纖維的合適實(shí)施例，包括在美國(guó)專利號(hào) 6，953，757 ；6，030，910 ；6，025，288 ；5，874，375 ；5，585，312 ； 5，332，699 ；5，714，421 ；7，259，118 ；7，153，796 ；6，861，381 ；5，955，389 ；5，928，975 ； 5，821，183和5，811，360中公開的生物可溶性無(wú)機(jī)纖維，上述每一個(gè)文件通過引用結(jié)合入本文。該生物可溶性堿土金屬硅酸鹽纖維可包括鎂氧化物和氧化硅的混合物的纖維化產(chǎn)品，通常稱作硅酸鎂纖維。該硅酸鎂纖維通常包括約60至約90的重量百分比的氧化硅、 從大于0至約35重量百分比的氧化鎂和5重量百分比或更少的雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)品。依據(jù)某些實(shí)施方案，該堿土金屬硅酸鹽纖維包括約65至約86重量百分比的氧化硅、約14至約 35重量百分比的氧化鎂、0至約7重量百分比的氧化鋯和5重量百分比或更少的雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)品。依據(jù)其它實(shí)施方案，該堿土金屬硅酸鹽纖維包括約70至約86重量百分比的氧化硅、約14至約30重量百分比的氧化鎂和5重量百分比或更少的雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)品。該生物可溶性無(wú)機(jī)纖維的示意性實(shí)施例包括，但不限于，IS0FRAX 堿土金屬硅酸鹽纖維，其具有平均直徑在約0. 6微米和約2. 6微米之間，可從Unifrax I LLC, Niagara Falls, New York獲得。市售的ISOFRAX 纖維通常包括約70至約80重量百分比的氧化硅、約18至約27重量百分比的氧化鎂和4重量百分比或更少的雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)品?？蛇x擇地或可添加地，該生物可溶性堿土金屬硅酸鹽纖維可以包括鈣、鎂和硅的氧化物的混合物的纖維化產(chǎn)品。這些纖維通常稱作氧化鈣-氧化鎂-硅酸鹽纖維。該氧化鈣-氧化鎂-硅酸鹽纖維通常包括約45至約90重量百分比的氧化硅、從大于0至約45重量百份的氧化鈣、從大于0至約35重量百分比的氧化鎂和10重量百分比或更少雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)品?？蓮腢nifrax I LLC (Niagara Falls, New York)的注冊(cè)商標(biāo) INSULFRAX 下獲得市售的氧化鈣-氧化鎂-硅酸鹽纖維。INSULFRAX 纖維通常包括約61至約67重量百分比的氧化硅、從約27至約33重量百分比的氧化鈣和從約2至約7重量百分比的氧化鎂的纖維化產(chǎn)品。其它商用氧化鈣-氧化鎂-硅酸鹽纖維包括約60至約70重量百分比的氧化硅、從約25至約35重量百分比的氧化鈣，從約4至約7重量百分比的氧化鎂，和任選痕量的氧化鋁；或，約60至約70重量百分比的氧化硅、從約16至約22重量百分比的氧化鈣，從約12至約19重量百分比的氧化鎂，和任選痕量的氧化鋁。美國(guó)專利號(hào)5，346，868、美國(guó)專利公開號(hào)2007-00204 Al和國(guó)際專利公開號(hào) W0/2007/005836中公開了生物可溶性鋁酸鈣纖維，上述文件通過弓I用結(jié)合入本文。關(guān)于該二次纖維，其它氧化鋁/氧化硅陶瓷纖維，例如高氧化鋁或莫來(lái)石陶瓷纖維，可通過溶膠凝膠方法制備，并且通常包含大于百分之50的氧化鋁。一個(gè)實(shí)施例是 FIBERMAX 纖維，從 Niagara Falls, New York 的 Unifrax I LLC 獲得。從 Owens Corning, Toledo, Ohio可獲得市售的氧化鎂/氧化鋁/硅酸鹽纖維例如S2-GLASS。S2-GLASS纖維典型包含從約百分之64至約百分之66的氧化硅、從約百分之M至約百分之25的氧化鋁和從約百分之9至百分之10的氧化鎂。浙濾二氧化硅可以以任何方式浙濾并可利用現(xiàn)有技術(shù)所知的任何技術(shù)。通常，可通過使玻璃纖維經(jīng)受酸性溶液或其它以適合浸提纖維中的非硅質(zhì)氧化物和其它組份的溶液，來(lái)實(shí)現(xiàn)浙濾。美國(guó)專利號(hào)2，624，658中公開了制備富硅含量的浙濾玻璃纖維的詳細(xì)描述和方法，該文件的全部公開內(nèi)容通過引用結(jié)合入本文。歐洲專利申請(qǐng)公開號(hào)0973697中公開了制備富硅含量浙濾玻璃纖維的另一種方法。Bj JA BelChem Fiber Materials GmbH, Germany 的 ^ 豐示 BELC0TEX, Hitco Carbon Composites, Inc. of Gardena California 的注冊(cè)商標(biāo) REFRASIL,禾口Polotsk-Steklovolokno, Republic of Belarus 的標(biāo)號(hào) PS-23 (R)獲得浸出玻璃纖維。在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種制造多孔陶瓷(蜂窩)結(jié)構(gòu)體表面涂層的方法，該方法包括形成下列物質(zhì)的混合物陶瓷纖維或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維；粘度調(diào)節(jié)劑；膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物；任選地，無(wú)機(jī)粘合劑；任選的無(wú)機(jī)微粒；和任選的二次無(wú)機(jī)纖維。在一個(gè)實(shí)施方案中，在一部分中混合干組份，并且分開地在第二部分中混合濕組份(膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物和水)，之后將兩部分混合在一起。在另一個(gè)實(shí)施方案中，干組份可以以任何次序加入濕組分，并混合?？梢愿稍镌摫砻嫱繉硬牧希?，在約50°至約100°C干燥約兩小時(shí)，或直到完全干燥?？稍诩s500-110(TC燒結(jié)該干燥的表面涂層材料約1至約5 小時(shí)，任選加熱速率和冷卻速率為約100°C /hr或更小。在廢氣處理裝置的生產(chǎn)中，在燒結(jié)該表面涂覆陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體后，可在包含催化劑的酸性或堿性的溶液或分散液中浸泡該蜂窩體，并隨后干燥和再燒結(jié)。在某些實(shí)施方案中，提供一種用于多孔陶瓷(蜂窩)基體的表面涂層材料，包括耐火陶瓷纖維或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維；粘度調(diào)節(jié)劑；膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物；無(wú)機(jī)粘合劑；無(wú)機(jī)微粒；和，二次無(wú)機(jī)纖維。
實(shí)施例在下表1中列出了多種受測(cè)表面涂層配方實(shí)施例(實(shí)施例A、B和C)。測(cè)試這些涂層，并與用作DPF表面涂層配方的商用陶瓷糊料產(chǎn)品相比較。表 1
組份Ex. A%Ex. B%Ex. C%雕RCF QF等級(jí)(球磨)00.00%20038.76%10020.41%纖維-RCF空氣分類10021.21%0.00%0.00%堇青石14026.69%14025.74%14028.57%賺高嶺土204.24%101.84%204.08%&玻勝1/8"00.00%0.00%3.50.71%Ε- 1/16"0.00%2.50.46%0.00%甲基雕素1.50.32%1.50.28%1.50.31%廳一氧化娃907.64%805.88%12510.20%水12036.90%11029.04%10035.71%雜質(zhì)量472100.00%544100.00%490100.00%圖1顯示了與商用陶瓷糊料表面涂層產(chǎn)品相比較的受測(cè)表面涂層配方實(shí)施例A、B 和C的壓坯密度測(cè)試結(jié)果。制備每一種表面涂層材料平板至數(shù)毫米的厚度。測(cè)量該平板的體積和重量，并計(jì)算它們的密度。每一種受測(cè)表面涂層配方顯示出比商用材料對(duì)照樣品更高的壓坯密度。更高的密度提供了強(qiáng)度和改進(jìn)的對(duì)吸附催化劑涂層材料的抗性。圖2顯示了與商用陶瓷糊料表面涂層產(chǎn)品相比較的受測(cè)表面涂層配方實(shí)施例A、B 和C的粘度測(cè)試結(jié)果。采用標(biāo)準(zhǔn)Brookfield粘度計(jì)測(cè)量粘度，利用7號(hào)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速lrpm。如圖所示，該材料的粘度測(cè)試可能具有約+/-15%的差異度。然而，每一個(gè)例證的受測(cè)表面涂層配方顯示出比商用材料對(duì)照樣品更低的粘度。更低的相對(duì)粘度允許更容易地泵送該表面涂層配方產(chǎn)品并應(yīng)用于基體。圖3顯示了與商用陶瓷糊料表面涂層產(chǎn)品相比較的受測(cè)表面涂層配方實(shí)施例A、B 和C，在多種條件下處理后的斷裂模量(MOR)的測(cè)試結(jié)果。熱處理實(shí)施例A、B和C樣品以模擬表面涂層應(yīng)用條件并模擬催化涂覆步驟中的處理?xiàng)l件(酸堿處理和熱處理)。依據(jù)ASTM C880進(jìn)行4點(diǎn)MOR測(cè)試。特別是，如圖3所示， 每個(gè)樣品各自的第一列顯示了當(dāng)每個(gè)樣品壓坯時(shí)測(cè)試的MOR測(cè)試結(jié)果，每個(gè)樣品的第二列顯示了當(dāng)每個(gè)樣品熱處理后測(cè)試的MOR測(cè)試結(jié)果，每個(gè)樣品的第三列顯示了每個(gè)樣品熱處理、酸/堿(堿性)洗、并第二次燒結(jié)后的MOR測(cè)試結(jié)果。當(dāng)在壓坯、熱處理后，以及酸堿(堿性)處理和第二次熱處理后測(cè)試，相較于商用材料對(duì)照樣品，每個(gè)受測(cè)表面涂層配方顯示了更高的斷裂模量。即使在熱處理后，相對(duì)于比較產(chǎn)品，實(shí)施例A、B和C的整體MOR強(qiáng)度更高。實(shí)施例 B和C配方在熱處理后沒有顯示出重大的MOR強(qiáng)度下降。即使在熱處理后存在下降時(shí)，相對(duì)于比較產(chǎn)品，實(shí)施例A、B和C的MOR下降百分比是相當(dāng)?shù)偷?。在熱處理后進(jìn)行酸和堿浸泡處理之后，相對(duì)于比較產(chǎn)品，實(shí)施例A、B和C的整體 MOR強(qiáng)度更高。在熱處理后進(jìn)行酸和堿浸泡處理之后，相對(duì)于比較產(chǎn)品，實(shí)施例A、B和C的 MOR下降百分比是相當(dāng)?shù)偷摹?duì)實(shí)施例B和C，測(cè)試了其在20和900°C之間的熱膨脹系數(shù)，分別是36X 10_7和 40 X ΙΟ"7,與商用陶瓷蜂窩基體一致。表面涂層配方組份具有以下重量含量耐火陶瓷纖維或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維，從約15至50% ；粘度調(diào)節(jié)劑，從約0. 15至約0. 5% ；膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物，從約2至約20% ；無(wú)機(jī)微粒，從0至約40 %，無(wú)機(jī)粘合劑(粘土)從0至約10 % ； 二次無(wú)機(jī)纖維，從0至約10 %和， 水從約25至約50%。在某些實(shí)施方案中，該組分可以具有重量含量耐火陶瓷纖維或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維，從約20至40% ；粘度調(diào)節(jié)劑，從約0. 25至約0. 4% ；膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物，從約5至約10. 5% ；無(wú)機(jī)微粒，從約25至約37%，無(wú)機(jī)粘合劑(粘土)從約1. 5至約5% ；二次無(wú)機(jī)纖維，從約1. 15至約5%和，水從約四至約47%。成功制備了其它表面涂層材料配方，并報(bào)道在下表2-5中。表 權(quán)利要求
1.一種用于多孔陶瓷基體的表面涂層材料，包括 耐火陶瓷纖維或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維；粘度調(diào)節(jié)劑； 膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物； 任選地，無(wú)機(jī)粘合劑； 任選地，無(wú)機(jī)微粒； 和，任選地，二次無(wú)機(jī)纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的表面涂層材料，其中該耐火陶瓷纖維或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維包括鋁硅酸鹽纖維、堿土金屬硅酸鹽纖維或鋁酸鈣纖維中的至少一種。
3.如權(quán)利要求2所述的陶瓷糊料組合物，其中該堿土金屬硅酸鹽包括硅酸鎂或硅酸鈣鎂中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的表面涂層材料，其中該無(wú)機(jī)微粒包括氧化鋁、堇青石、莫來(lái)石、 二氧化鈦、鈦酸鋁或碳化硅中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1所述的表面涂層，其中該無(wú)機(jī)粘合劑包括未煅燒粘土或煅燒粘土。
6.如權(quán)利要求5所述的表面涂層材料，其中該粘土包括綠坡縷石、球粘土、膨潤(rùn)土、鋰蒙脫石、高嶺土、藍(lán)晶石、蒙脫石、坡縷石、皂石、海泡石、硅線石或其組合物中的至少一種。
7.如權(quán)利要求1所述的表面涂層材料，其中該粘度調(diào)節(jié)劑包括烷基纖維素聚合物、聚亞烷基氧化物、多糖、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺和其混合物中的至少一種。
8.如權(quán)利要求1所述的表面涂層材料，其中烷基纖維素聚合物包括甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基羧甲基纖維素、或羧甲基羥乙基纖維素中的至少一種，或其混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的表面涂層材料，其中該膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物包括膠態(tài)二氧化硅、膠態(tài)氧化鋁、膠態(tài)氧化鋯或其混合物中的至少一種。
10.如權(quán)利要求1所述的表面涂層材料，其中該二次無(wú)機(jī)纖維包括玻璃纖維、浙濾二氧化硅纖維、高氧化鋁纖維、莫來(lái)石纖維、鋁硅酸鎂纖維、S-2纖維、E-玻璃纖維、玄武巖纖維或細(xì)直徑硅酸鋁纖維中的至少一種。
11.用于多孔陶瓷基體的表面涂層材料，包括 耐火陶瓷纖維或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維；粘度調(diào)節(jié)劑； 膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物； 無(wú)機(jī)粘合劑； 無(wú)機(jī)微粒； 和，二次無(wú)機(jī)纖維。
12.如權(quán)利要求11所述的表面涂層材料，包括耐火陶瓷纖維。
13.如權(quán)利要求11所述的表面涂層材料，包括生物可溶性硅酸鎂纖維。
14.如權(quán)利要求11所述的表面涂層材料，包括甲基纖維素粘度調(diào)節(jié)劑、膠態(tài)二氧化硅、 無(wú)機(jī)粘合劑和堇青石微粒。
15.如權(quán)利要求14所述的表面涂層材料，其中該無(wú)機(jī)粘合劑包括煅燒高嶺土、膨潤(rùn)土或火山粘土中的至少一種。
16.如權(quán)利要求11所述的表面涂層材料，其中該二次無(wú)機(jī)纖維包括E-玻璃纖維。
17.如權(quán)利要求11所述的表面涂層材料，進(jìn)一步包括有機(jī)粘合劑纖維、有機(jī)粘合劑或樹脂中的至少一種。
18.如權(quán)利要求11所述的表面涂層材料包括甲基纖維素粘度調(diào)節(jié)劑、膠態(tài)二氧化硅、 無(wú)機(jī)粘合劑和碳化硅微粒。
19.如權(quán)利要求18所述的表面涂層材料，其中該無(wú)機(jī)粘合劑包括火山粘土。
20.如權(quán)利要求1所述的表面涂層材料，進(jìn)一步包括有機(jī)粘合劑纖維、有機(jī)粘合劑或樹脂中的至少一種。
21.生產(chǎn)多孔陶瓷基體表面涂料的方法，包括形成下列物質(zhì)的混合物陶瓷纖維或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維；粘度調(diào)節(jié)劑；膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物；任選地，無(wú)機(jī)粘合劑；任選地，無(wú)機(jī)微粒；和任選地二次無(wú)機(jī)纖維。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述形成混合物包括形成下列物質(zhì)的干混合物陶瓷纖維或生物可溶性無(wú)機(jī)纖維；粘度調(diào)節(jié)劑；任選地，無(wú)機(jī)粘合劑；任選地，無(wú)機(jī)微粒；和任選地二次無(wú)機(jī)纖維；形成膠態(tài)無(wú)機(jī)氧化物和水的濕混合物；并且混合所述干混合物和濕混合物。
全文摘要
一種多孔陶瓷(蜂窩)結(jié)構(gòu)體表面涂層，和一種生產(chǎn)多孔陶瓷結(jié)構(gòu)體表面涂層的方法，其提供硬殼、堅(jiān)固、耐酸和耐堿、耐切屑的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體涂層，其可阻擋污染控制催化劑被吸收進(jìn)表面涂層。
文檔編號(hào)A61K47/02GK102256600SQ200980150599
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者J·A·費(fèi)爾南多, K·B·米勒 申請(qǐng)人:尤尼弗瑞克斯I有限責(zé)任公司