专利名称：一种隔热减震复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种隔热减震复合材料及其制备方法。本发明的复合材料特别适用于汽车尾气催化转换器中蜂窝陶瓷载体的隔热减震。
近年来，随着人们日益重视对汽车尾气排放造成的大气污染的治理，汽车尾气催化转换器技术也得到了推广。汽车尾气催化转换器主要由金属壳体和附载催化剂的蜂窝陶瓷构成，工作温度为150-800℃。但蜂窝陶瓷的抗机械冲击和震动性能较差，易破损，从而影响催化转换器的使用效果和寿命。目前已有不少关于如何防止蜂窝陶瓷破损的减震技术，如US3,441,381，US3,441,382，US4,693,338和UK2,171,180A以及ZL9520023.7等专利。这些研究成果有的采用耐热金属波纹网，包覆在蜂窝陶瓷的外面，可起到一定的减震效果，但没有隔热使用，而且蜂窝陶瓷和金属壳体之间的缝隙，密封不严，容易漏气。也有采用单一陶瓷纤维材料做为固定催化转换器中的蜂窝陶瓷，其方法是把弹性的陶瓷纤维材料，紧紧挤塞在金属壳体和蜂窝陶瓷之间，达到减震隔热效果。但由于蜂窝陶瓷和金属壳体的热膨胀系数有很大的差别，在不同温度下，随着汽车行驶的震动和排气的冲击，会造成陶瓷纤维材料的松动和脱落，引起蜂窝陶瓷的破损。另外该方法的安装效率低，不适合大生产组装。
本发明的目的是设计一种能耐1100℃高温的隔热减震复合材料，呈弹性毡状，该复合材料遇热随温度从200℃开始膨胀，至700℃时，可膨胀到材料原厚度的3倍以上。因此该材料包覆在蜂窝陶瓷载体外面，可弥补金属壳体和蜂窝陶瓷之间热膨胀系数的差别，在催化转换器内固定蜂窝陶瓷，同时起隔热减震作用。该复合材料在金属壳体和蜂窝陶瓷之间膨胀后，还具有很高的气密性，不会漏气，并且装配方便。
本发明的隔热减震复合材料是由陶瓷纤维，未膨胀蛭石和无机粘合剂组成，用纸浆化工艺制备而成。陶瓷纤维可以是硅酸铝或硅酸锆纤维。该复合材料为层状结构的弹性毡状，其体密度为0.5一0.8g/cm3。根据要求，可把该复合材料制备成厚度为2-8mm的规格。
本发明复合材料的制备方法为(1)本发明复合材料中的无机粘合剂是由浓度为15-60％的硅酸钠溶液与粒度为40一70μm的氧化铝粉和硅酸铝粉，通过混合搅拌而成乳胶状。硅酸钠溶液，氧化铝粉和硅酸铝粉之间的重量比例为40-80∶10-40∶10-40。
(2)将未膨胀蛭石加工粉碎成粒度为0.3-1mm的蛭石粉。
(3)把硅酸铝或硅酸锆陶瓷纤维加入至水中，混合搅拌，打浆；最后加入定量配制好的无机粘合剂和加工好的未膨胀蛭石粉，继续搅拌和打浆。陶瓷纤维，蛭石粉和无机粘合剂之间的重量比例是45-65∶35-45∶8-15。
(4)把通过上述步骤得到的混合浆液，用真空抽滤和压滤的方法脱除水份，并在80-150℃下烘干3小时，即可得到具有层状结构，呈弹性毡状的隔热减震复合材料。该复合材料特别适用于汽车尾气催化转换器中蜂窝陶瓷的隔热减震。
本发明的复合材料用于催化转换器中蜂窝陶瓷的隔热减震与现有的催化转换器的蜂窝陶瓷减震技术相比，具有如下优点1.安装在催化转换器的该复合材料具有遇热膨胀的特性；从200℃开始膨胀，到700℃时，复合材料膨胀至原来厚度的3倍以上，从而紧紧固定住催化转换器金属壳体内的蜂窝陶瓷，起到很好的隔热减震作用。
2.安装在催化转换器内的复合材料膨胀以后，会在金属壳体和蜂窝陶瓷之间，形成很高的气密性，使废气不会从缝隙中漏气。
3.因该复合材料不含有机粘合剂，所以在催化转换器工作时，不会产生有机物的燃烧，从而避免汽车本底排放的增加。
4.使用该复合材料组装催化转换器非常方便，可大大提高催化转换器生产的装配效率，降低生产成本。
本发明的复合材料将通过下述实施例得到进一步说明，当然所述实施例不是限定本发明。
实施例将粒度为50μm的氧化铝粉和硅酸铝粉各25g，按硅酸钠溶液与氧化铝粉和硅酸铝粉之间的重量比例70∶15∶15加入至浓度为50％的硅酸钠溶液中，不断搅拌，直至形成均匀的乳胶状液体，即得到本发明复合材料中的无机粘合剂。
将750g硅酸铝纤维加入至6000g的水中，不断搅拌，打浆。至呈均匀浆状，然后加入600g平均粉径为0.7mm的未膨胀蛭石粉和已配好的无机粘合剂，继续搅拌、打浆。呈均匀浆状混合液体后，以制备3mm厚的复合材料为准，通过真空抽滤和压滤，脱除水份，在100℃下烘干3小时，即可得到厚度为3mm的弹性毡状的本发明复合材料。
由此得到的复合材料，进行耐火度测试，可耐温1100℃；同时进行该复合材料随温度膨胀性能的测试，其结果如下温度(℃) 室温150 200 250 300 350 400 500 600 700厚度(mm) 原材料厚度3 3 3.3 3.8 79 9.5 9.8 10.2 10.5把本发明的复合材料包覆在蜂窝陶瓷上，装配到催化转换器，然后安装到汽车上，进行3万公里跑车试验后，解剖催化转换器，蜂窝陶瓷仍完好无损。
权利要求
1.一种隔热减震复合材料，是由陶瓷纤维，蛭石粉和无机粘合剂组成，其特征在于所述复合材料是陶瓷纤维，蛭石粉和无机粘合剂的均匀混合，形成层状结构，呈弹性毡状，其体密度为0.5-0.8g/cm3。
2.根据权力要求1的复合材料，其中陶瓷纤维为硅酸铝纤维或硅酸锆纤维。
3.根据权力要求1的复合材料，其中蛭石粉为末膨胀蛭石粉，其颗粒尺寸为0.3-1mm。
4.根据权力要求1的复合材料，其中无机粘合剂是由硅酸钠溶液，氧化铝粉和硅酸铝粉混合配制而成。
5.根据权力要求4的复合材料，无机粘合剂中硅酸钠溶液的浓度为15-60％。
6.根据权力要求4的复合材料，无机粘合剂中氧化铝粉和硅酸铝粉的粒度为40-70μm。
7.根据权力要求4的复合材料，无机粘合剂中硅酸钠溶液、氧化铝粉和硅酸铝粉之间的重量比例为40-80∶10-40∶10-40。
8.根据权力要求1的复合材料，陶瓷纤维，蛭石粉和无机粘合剂之间的重量比例为45-65∶30-45∶5-25。
9.制备如权力要求1所述复合材料的方法，包括如下步骤A.将氧化铝粉，硅酸铝粉加入到硅酸钠溶液中，搅拌均匀，配制成乳胶状的无机粘合剂。B.将未膨胀蛭石加工粉碎成蛭石粉。C.将硅酸铝或硅酸锆陶瓷纤维，加入到水中，混合均匀，搅拌，打浆，直至呈均相浆状液体。D.将由步骤A，B得到的无机粘合剂和未膨胀蛭石粉，加入到由步骤C得到的陶瓷纤维浆状液体中，混合搅拌，打浆至呈均相，通过真空抽滤和压滤，脱除水份；在80-150℃下烘干1-3小时，即得到所述复合材料。
全文摘要
本发明涉及一种隔热减震复合材料及其制备方法。所述复合材料的成分包括硅酸铝或硅酸锆陶瓷纤维,蛭石粉和无机粘合剂,用纸浆化工艺制备。本发明的复合材料遇热随温度而膨胀,从200℃时开始膨胀;当受热到700℃时,该材料膨胀到原来厚度的3倍以上。具有隔热作用和很高的弹性,并能耐1100℃的高温,可用于汽车尾气催化转换器中蜂窝陶瓷载体的隔热减震。
文档编号C04B28/26GK1183395SQ9711896
公开日1998年6月3日 申请日期1997年10月7日 优先权日1997年10月7日
发明者秦建武, 孟宪军, 周丛章, 陆春 申请人:秦建武