專利名稱：后處理載體單元用耐熱強(qiáng)化紙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種后處理載體單元用耐熱強(qiáng)化紙，應(yīng)用于汽車尾氣后處理行業(yè)的D0C、SCR、P0C 或 DPF 載體。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，全球面臨能源和環(huán)境的綜合挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)汽車的排放達(dá)標(biāo)的技術(shù)手段選擇方面，人們?nèi)匀幻媾R不少的難題，例如，如何選擇后處理的載體和催化劑等方面。面對環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，對微粒的限制越來越嚴(yán)格，從PM2. 5 PMlO的顆粒物的存在引起社會的廣泛的重視；PM2. 5是指大氣中直徑小于或等于2. 5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物，它的直徑還不到人的頭發(fā)絲粗細(xì)的1/20 ;同理，PMlO指直徑大于2. 5微米、等于或小于10微米，可以進(jìn)入人的呼吸系統(tǒng)的顆粒物；對于如何處理這些微粒，國外的技術(shù)措施是采用DPF過濾器；DPF過濾器可以直接濾除90%的顆粒物，包括上述兩種微粒；但是DPF的價格昂貴，推廣使用的難度較大。因此，具備這種功能的載體的開發(fā)意義重大。整體上來講，后處理載體是構(gòu)成車用后處理平臺的關(guān)鍵因素，截止到目前為止，在后處理載體方面絕大多數(shù)是進(jìn)口的陶瓷載體，這種陶瓷載體的機(jī)械強(qiáng)度稍差，不太適應(yīng)于中國的實(shí)際情況；同樣，一些特殊結(jié)構(gòu)的成熟的金屬載體也是被國外的技術(shù)和專利壟斷，成為制約中國后處理產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，如何獲得低成本和高性能的后處理載體一直是推進(jìn)該領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的核心內(nèi)容。根據(jù)車用后處理器的使用工況，以及對載體的綜合技術(shù)要求，金屬蜂窩、金屬泡沫、金屬絲網(wǎng)、金屬纖維和無機(jī)纖維也是載體材料的不錯的選項(xiàng)。后處理所用的陶瓷載體，通常都是采用專用的金屬陶瓷的3M襯墊‘包括’住載體，并把載體和殼體封裝固定在一起，滿足車輛的冷態(tài)和熱態(tài)的抗振動要求，但是，一方面材料的成本較高，另一方面封裝必須采用機(jī)器人生產(chǎn)線，影響產(chǎn)品的競爭力。而上述所用的金屬載體單元，在封裝時就不適合使用這種金屬陶瓷的3M襯墊。這里，并不是說金屬材質(zhì)的載體的封裝就沒有一點(diǎn)問題，相反，要滿足車輛的冷態(tài)和熱態(tài)的抗振動要求也必須采取多種技術(shù)措施；例如，可以把柱狀的金屬材質(zhì)的載體整體在真空釬焊爐內(nèi)進(jìn)行釬焊處理，此工藝，雖然能很好的解決載體單元的強(qiáng)度問題，但是，設(shè)備成本和生產(chǎn)工藝的成本高昂，也完全不符合低碳節(jié)能環(huán)保的綠色工藝過程的特點(diǎn)；也可以把柱狀的金屬材質(zhì)的載體兩端加裝支撐結(jié)構(gòu)，也可以在柱狀的金屬材質(zhì)的載體之間‘橫穿加強(qiáng)筋’等等，這些措施都改變了載體的最基本的氣流場的分布均勻性，結(jié)果是‘局部受力不均’，在通過GB或HJ振動試驗(yàn)時產(chǎn)生位移等形式的損害。同樣，市場上已經(jīng)有各類金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的金屬載體出現(xiàn)，但是，對這類樣件在規(guī)定的50(Tl000h的臺架老化試驗(yàn)中存在不同程度的堵塞問題，實(shí)測樣件的背壓指標(biāo)檢測大于15kPa，最高達(dá)到23kPa，背壓較高時將導(dǎo)致車輛燃油經(jīng)濟(jì)性變差，出現(xiàn)這些堵塞問題的原因歸結(jié)到底是這類載體的宏觀結(jié)果和微觀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化存在問題，也就是在增加過濾面積(濾床體積)的同時應(yīng)該優(yōu)化氣流通道；
在中國專利信息平臺進(jìn)行檢索，沒有發(fā)現(xiàn)類似的相關(guān)專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種后處理載體單元用耐熱強(qiáng)化紙，以便應(yīng)用于生產(chǎn)微粒過濾器或其它后處理載體，該發(fā)明是采用球粘土的活性復(fù)合液體浸涂后，干燥后抗拉強(qiáng)度提高4倍以上，在800°C溫度下焙燒Ih后的失重小于0. 5%，適用于制備高檔的汽車尾氣顆粒物過濾器(P0C和DPF)的載體原料，也可以應(yīng)用于制備DOC和SCR載體的原料，具備價廉，質(zhì)輕，環(huán)保，耐熱以及高比表面積等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的工業(yè)應(yīng)用價值。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種后處理載體單元用耐熱強(qiáng)化紙，其特征在 于采用市售的耐熱的無機(jī)纖維紙為骨架，耐熱的無機(jī)纖維紙?jiān)谇蛘惩恋幕钚詮?fù)合液體中浸涂后，經(jīng)干燥制備的具有較高強(qiáng)度和耐熱度的特種紙。所述的無機(jī)纖維紙為氧化鋁纖維紙、硅酸鋁纖維的紙、鈦酸鋁纖維紙或上述混合纖維制備的耐熱紙；都是工業(yè)商品，市場上容易采購到；這些纖維的紙都具備耐高溫的特點(diǎn)，在汽車尾氣40(T95(TC溫度范圍熱穩(wěn)定性好，而且耐化學(xué)氣氛穩(wěn)定性優(yōu)良；以硅酸鋁纖維為例，它是絮狀細(xì)纖維，纖維和纖維之間為立體交叉，互相纏繞在一起，呈現(xiàn)出許多細(xì)小的間隙，間隙尺寸在f 100 之間，是一種典型的多孔材料；此外，也具有體積密度小、熱導(dǎo)率祗、保溫絕熱、吸音性能好和耐腐飾等優(yōu)點(diǎn)。上述纖維制成的紙的比重18(T230 (kg/m3)，而體積密度也是18(T230 (kg/m3)，其多孔的特性正是后處理器載體所需要的，這也是近期所熱衷的后處理器載體采用這種纖維制作的紙作為材料的最主要的原因。但是，這種紙的機(jī)械抗彎和抗拉強(qiáng)度較差，直接卷繞后幾乎無法保持固定的形狀，另外，纖維紙的絲和絲之間的相互粘接強(qiáng)度較差，作為載體使用時容易被高溫氣流吹散，即耐用度不夠；因此，必須進(jìn)行額外的物理和化學(xué)的增強(qiáng)，在保持纖維紙多孔特性等優(yōu)點(diǎn)的前提下，使纖維的絲和絲之間交聯(lián)的部位粘接為一體，提高紙的機(jī)械強(qiáng)度，滿足后處理器的應(yīng)用條件。所述的球粘土的活性復(fù)合液體，按重量份數(shù)由35 55份的工業(yè)球粘土，3 10份的工業(yè)酒精，50^60去離子水以及0. r2份的工業(yè)的氧化鎂或氧化鈣混合物組成液體；經(jīng)過球磨30min，以便使球粘土的大顆粒被徹底分散，避免堵塞紙的微孔而失去載體透氣的特性，此外，球磨也增加了工業(yè)氧化鎂或氧化鈣顆粒的溶解分散速度，經(jīng)過球磨的體系成為一種宏觀均質(zhì)的膠體懸浮液體。其中，本發(fā)明所用的球粘土是一種特種的無機(jī)礦化物質(zhì)，例如吉林省永吉縣寶仁的商品化的粘土(YBQ42001-85)，化學(xué)成份主要為Si02、A1203、Fe203和Ti02等構(gòu)成，吸水性較強(qiáng)，易在水中成為分散體，而且耐高溫和粘結(jié)性強(qiáng)，價格低廉，該球粘土的比表面積大，有利于改善纖維紙的微觀物理化學(xué)特性，本身就是具有催化活性的材料；本發(fā)明的活性復(fù)合液體不宜過濃稠，即球粘土的加入量不宜過大，否則，纖維紙的微孔被堵塞嚴(yán)重，失去了多孔的優(yōu)勢，但是，如果球粘土加量過少，纖維紙的強(qiáng)化后的強(qiáng)度低；本發(fā)明的水是用來分散球粘土的成分，水分的加量隨球粘土的加量變化；本發(fā)明加入工業(yè)酒精，目的是降低該混合液體的表面張力，增加液體對纖維紙的微孔的潤濕和鋪展效果，當(dāng)工業(yè)酒精加入量10份時水的表面張力就降低30%，顯然超過10份沒有意義，但是加量過少表面張力降低效果不明顯；本發(fā)明中的所加入的工業(yè)氧化鎂或氧化鈣，是為了增強(qiáng)球粘土干燥燒結(jié)后的強(qiáng)度，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入工業(yè)氧化鎂或氧化鈣成份后強(qiáng)度立即提高4倍以上，推測是形成了新的結(jié)晶類的無機(jī)化合物，因此，工業(yè)氧化鎂或氧化鈣類似具有促凝固的添加劑的作用，當(dāng)其加入量小于0. I份以下時，促凝效果不明顯，強(qiáng)度低，但是，當(dāng)其加入量超過2份以后，繼續(xù)增加份量沒有改進(jìn)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)率，混合液體的凝固太快，影響工藝的操作。所述的膠體懸浮液體噴涂無機(jī)纖維紙，或把無機(jī)纖維紙浸在膠體懸浮液體中，取出后用壓縮空氣吹掃纖維紙的兩面，去除紙面上多余的液體，但是，纖維紙的表面以及紙的內(nèi)部的絲和絲之間還會存留一部分該液體，自然干燥，或100°c烘干Ih后，使絕大部分絲和絲之間相互緊密的連接，即成耐熱強(qiáng)化紙。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過物理和化學(xué)過程，在不改變耐熱特性的前提下，改善了纖維紙的機(jī)械特性，使抗拉強(qiáng)度由處理前的0. 3^0. 4MPa，提高到處理后的I. 2MPa，使之能用作制備DOC、POC、DPF和SCR載體的原料，具備價廉，質(zhì)輕，環(huán)保，耐熱以及高比表面積等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的工業(yè)應(yīng)用價值；在實(shí)際使用中具有積極意義。


圖I為樣件處理前的SEM圖。圖2為樣件處理后的SEM圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步描述，實(shí)施例為進(jìn)一步闡明本發(fā)明的特點(diǎn)，不等同于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員依照本發(fā)明進(jìn)行的更改，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。實(shí)施例I
采購商品化的硅酸鋁纖維紙，牌號為GLGW-83，厚度為0. 3mm,寬度為300mm，長度為300mm,體積密度為210kg/m3 ;把該纖維紙剪切成長X寬=300mmX 30mm的樣塊,若干；在電動拉力機(jī)上測試其抗拉強(qiáng)度為0. 3MPa ;如圖I所示，
無機(jī)纖維紙是工業(yè)商品，市場上容易采購到；這些纖維的紙都具備耐高溫的特點(diǎn)，在汽車尾氣40(T95(TC溫度范圍熱穩(wěn)定性好，而且耐化學(xué)氣氛穩(wěn)定性優(yōu)良；以硅酸鋁纖維為例，它是絮狀細(xì)纖維，纖維和纖維之間為立體交叉，互相纏繞在一起，呈現(xiàn)出許多細(xì)小的間隙，間隙尺寸在f lOOym之間，是一種典型的多孔材料；此外，也具有體積密度小、熱導(dǎo)率祗、保溫絕熱、吸音性能好和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。上述纖維制成的紙的比重18(T230 (kg/m3)，而體積密度也是18(T230 (kg/m3)，其多孔的特性正是后處理器載體所需要的，這也是近期所熱衷的后處理器載體采用這種纖維制作的紙作為材料的最主要的原因。但是，這種紙的機(jī)械抗彎和抗拉強(qiáng)度較差，直接卷繞后幾乎無法保持固定的形狀，另外，纖維紙的絲和絲之間的相互粘接強(qiáng)度較差，作為載體使用時容易被高溫氣流吹散，即耐用度不夠；因此，必須進(jìn)行額外的物理和化學(xué)的增強(qiáng)，在保持纖維紙多孔特性等優(yōu)點(diǎn)的前提下，使纖維的絲和絲之間交聯(lián)的部位粘接為一體，提高紙的機(jī)械強(qiáng)度，滿足后處理器的應(yīng)用條件；
按重量份數(shù)取35份的工業(yè)球粘土，10份的工業(yè)酒精，54. 9去離子水以及0. I份的工業(yè)的氧化鎂混合物組成液體；混合物組成液體經(jīng)過球磨30min，成為一種膠體懸浮液體；所用的球粘土是一種特種的無機(jī)礦化物質(zhì)，例如吉林省永吉縣寶仁的商品化的粘土(YBQ42001-85)，化學(xué)成份主要為Si02、A1203、Fe203和Ti02等構(gòu)成，吸水性較強(qiáng)，易在水中成為分散體，而且耐高溫和粘結(jié)性強(qiáng)，價格低廉，該球粘土的比表面積大，有利于改善纖維紙的微觀物理化學(xué)特性，本身就是具有催化活性的材料。將無機(jī)纖維紙樣塊浸在膠體懸浮液體中；取出后用壓縮空氣吹掃紙的兩面，去除多余的液體，自然干燥，或100°c烘干lh，即成耐熱強(qiáng)化紙如圖2所示；測試其體積密度為245kg/m3，電動拉力機(jī)上測試其抗拉強(qiáng)度大于I. 2MPa ;800°C溫度下焙燒Ih后失重小于0. 5% ；
實(shí)施例2
采購商品化的硅酸鋁纖維紙，牌號為GLGW-83，厚度為0. 3mm,寬度為300_，長度為300mm，體積密度為210kg/m3 ;把該纖維紙剪切成長X寬=300mmX30m m的樣塊，若干；電動拉力機(jī)上測試其抗拉強(qiáng)度為0. 3MPa ；
按重量份數(shù)取45份的工業(yè)球粘土，10份的工業(yè)酒精，44去離子水以及I份的工業(yè)的氧化鎂混合物組成液體；混合物組成液體經(jīng)過球磨30min，成為一種膠體懸浮液體；把纖維紙樣塊浸在膠體懸浮液體中；取出后用壓縮空氣吹掃紙的兩面，去除多余的液體，自然干燥，或100°C烘干lh，即成耐熱強(qiáng)化紙；測試其體積密度為258kg/m3，電動拉力機(jī)上測試其抗拉強(qiáng)度大于I. 2MPa ;800°C溫度下焙燒Ih后失重小于0. 4% ；
實(shí)施例3
采購商品化的硅酸鋁纖維紙，牌號為GLGW-83，厚度為0. 3mm,寬度為300_，長度為300mm，體積密度為210kg/m3 ;把該纖維紙剪切成長X寬=300mmX30mm的樣塊，若干；電動拉力機(jī)上測試其抗拉強(qiáng)度為0. 3MPa ；
按重量份數(shù)取55份的工業(yè)球粘土，5份的工業(yè)酒精，38去離子水以及2份的工業(yè)的氧化鎂混合物組成液體；混合物組成液體經(jīng)過球磨30min，成為一種膠體懸浮液體；把纖維紙樣塊浸在膠體懸浮液體中；取出后用壓縮空氣吹掃紙的兩面，去除多余的液體，自然干燥，或100°C烘干lh，即成耐熱強(qiáng)化紙；測試其體積密度為265kg/m3，電動拉力機(jī)上測試其抗拉強(qiáng)度大于I. 2MPa ;800°C溫度下焙燒Ih后失重小于0. 2% ；
實(shí)施例4
采購商品化的德清氧化鋁纖維紙，厚度為0. 5mm,寬度為300mm，長度為300mm，體積密度為210kg/m3 ;把該纖維紙剪切成長X寬=300mmX30mm的樣塊，若干；電動拉力機(jī)上測試其抗拉強(qiáng)度為0. 3MPa ；
按重量份數(shù)取45份的工業(yè)球粘土，10份的工業(yè)酒精，44去離子水以及I份的工業(yè)的氧化鎂混合物組成液體；混合物組成液體經(jīng)過球磨30min，成為一種膠體懸浮液體；把纖維紙樣塊浸在膠體懸浮液體中；取出后用壓縮空氣吹掃紙的兩面，去除多余的液體，自然干燥，或100°C烘干lh，即成耐熱強(qiáng)化紙；測試其體積密度為258kg/m3，電動拉力機(jī)上測試其抗拉強(qiáng)度大于I. 2MPa ;800°C溫度下焙燒Ih后失重小于0. 4% ；
實(shí)施例5
采用鈦酸鋁纖維紙，厚度為0. 3mm,寬度為300mm，長度為300mm，體積密度為210kg/m3 ；把該纖維紙剪切成長X寬=300mmX30mm的樣塊，若干；電動拉力機(jī)上測試其抗拉強(qiáng)度為
0.3MPa ；
按重量份數(shù)取45份的工業(yè)球粘土，10份的工業(yè)酒精，44去離子水以及I份的工業(yè)的氧化鎂混合物組成液體；混合物組成液體經(jīng)過球磨30min，成為一種膠體懸浮液體；把纖維紙樣塊浸在膠體懸浮液體中；取出后用壓縮空氣吹掃紙的兩面，去除多余的液體，自然干燥，或100°C烘干lh，即成耐熱強(qiáng)化紙；測試其體積密度為258kg/m3，電動拉力機(jī)上測試其抗拉強(qiáng)度大于I. 2MPa ;800°C溫度下焙燒Ih后失重小于0. 4%?！?br> 權(quán)利要求
1.一種后處理載體單元用耐熱強(qiáng)化紙，其特征在于具體工藝如下采用市售的耐熱的無機(jī)纖維紙為骨架，耐熱的無機(jī)纖維紙?jiān)谇蛘惩恋幕钚詮?fù)合液體中浸涂后，經(jīng)干燥制備的具有較高強(qiáng)度和耐熱度的特種紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種后處理載體單元，其特征在于所述的無機(jī)纖維紙為氧化鋁纖維紙、硅酸鋁纖維的紙、鈦酸鋁纖維紙或上述混合纖維制備的耐熱紙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種后處理載體單元用耐熱強(qiáng)化紙，其特征在于所述的球粘土的活性復(fù)合液體，按重量份數(shù)由35 55份的工業(yè)球粘土，3^10份的工業(yè)酒精，50飛0去離子水以及0. r2份的工業(yè)的氧化鎂或氧化鈣混合物組成液體，經(jīng)過球磨30min，成為一種膠體懸浮液體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種后處理載體單元用耐熱強(qiáng)化紙，其特征在于所述的膠體懸浮液體噴涂無機(jī)纖維紙，或把無機(jī)纖維紙浸在膠體懸浮液體中；取出后用壓縮空氣吹掃紙的兩面，去除多余的液體，自然干燥，或100°C烘干lh，即成耐熱強(qiáng)化纖維紙。
全文摘要
本發(fā)明涉及后處理載體單元用耐熱強(qiáng)化紙，其特征在于采用市售的無機(jī)氧化鋁纖維或硅酸鋁纖維的紙，也可以是鈦酸鋁纖維的紙，或上述混合纖維制備耐熱紙，采用球粘土的活性復(fù)合液體浸涂后，干燥后抗拉強(qiáng)度提高4倍以上，800℃溫度下失重小于0.5%，適用于制備高檔的汽車尾氣顆粒物過濾器(POC)的載體原料，也可以應(yīng)用于制備DOC和SCR載體的原料，具備價廉，質(zhì)輕，環(huán)保，耐熱以及高比表面積等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的工業(yè)應(yīng)用價值。
文檔編號F01N3/022GK102720565SQ20121023881
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者劉國軍, 劉忠政, 孫國靜, 崔龍, 張克金, 張喆, 李文祥, 米新艷, 鄭曉旭, 魏傳盟 申請人:中國第一汽車股份有限公司