专利名称：干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫及其制备方法
技术领域：
本发明属于陶瓷纤维材料技术领域，具体涉及一种干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫及其制备方法。
背景技术：
城市中日益严重的大气污染问题在很大程度上是由汽车造成的。汽车对TSP、S02、 CO, NOx, Pb的平均分担率分别为15%、3%、81%、41%、80%。据统计，每1000辆车每天排出的CO约3000kg，HC约400kg，NOx约150kg。平均每燃烧It汽油，产生约70kg污染物。 全世界的汽车每年排放CO约2. 2亿t，占全球排放量的1/3以上。汽车是流动源，它排放的有害物分布在近地面的气流中，其浓度与汽车总排放量成正比。最高浓度离地面Im左右， 正处在呼吸带内，对人体影响很大。在车流量为每小时1000 2000辆时监测气体排放情况发现，CO, HC, NOx等有害气体占全部有害气体的80% 90%以上。汽车排放的污染物主要有CO、HC、NOx, TSP、颗粒物，以及少许的SO2、醛类、苯并芘等有害气体，约98% CO、NOx和 60%的碳氢化合物和几乎100%的SO2、醛类、多环芳烃类化合物都是通过汽车的尾气管排入大气的。目前汽车尾气的净化方法主要有两种，一种是机内净化，另一种是机外净化。机内净化是通过改变发动机的结构，使燃料充分燃烧或使排出的部分废气再次燃烧，以减少废气中的有害物质；机外净化主要采用催化净化法。目前所用的催化法有催化氧化法、催化还原氧化法和三元催化净化法，目前世界各国都趋向于使用三元催化净化法。三元催化净化器主要由催化剂载体、催化剂、密封衬垫和壳体四部分组成。在国际上，催化转化器经过长期市场应用和竞争，形成了全世界四大催化剂集团， 两大陶瓷载体集团，一大汽车衬垫集团，垄断了全球市场。目前主要集团已经进入中国独资或合资建厂。世界上汽车催化转化器用衬垫最大供应商为总部在美国明尼苏达州的3M公司，基本对世界汽车催化转化器用衬垫市场进行了垄断。该公司向世界上主要生产催化转化器的厂家供应合乎用户需求具有高性能的陶瓷密封衬垫，在中国已申请汽车密封衬垫方面的专利四项，原料涉及各种不同含量的硅酸铝纤维、晶体氧化铝纤维、各种膨胀材料及粘结剂，制备工艺有湿法成型、造纸工艺、编织、针刺等，产品为多种形式复合。催化转化器中的衬垫作用非常重要，它是载体与壳体之间的固结、缓冲装置。由于壳体材料一般选用不锈钢，载体材料为陶瓷，因而壳体的热膨胀系数一般为载体的热膨胀系数的10倍左右，热膨胀系数相差较大。因此将会导致温度变化幅度较大时载体与壳体之间的间隙增大问题，这就需要垫层具有特殊的热膨胀性能，以避免载体在壳体内部发生串动导致载体破碎等后果。目前，常用的密封衬垫有金属网和陶瓷密封衬垫两种形式，两者各有优缺点。一般选用陶瓷密封衬垫作为催化转化器用衬垫，这种衬垫具有较好的综合使用性能，主要有以下三部分组成陶瓷纤维，具有良好的抗高温能力；膨胀材料，主要起到热膨胀和隔热作用；粘合剂，具有足够的强度以利于装配操作。目前生产的陶瓷密封衬垫采用湿法造纸工艺生产时具有蛭石分散不均勻、生产成本高等缺点。为此，需要开发一种新配方产品及一条新工艺路线，解决蛭石分散均勻性，同时解决生产成本过高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫及其制备方法，使得汽车三元催化转化器密封衬垫结构更加均勻，密度和紧固力更加合理，结合更加紧密，同时提高了密封衬垫的高温强度和紧固力。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫，其特征是由如下重量份数的原料组成陶瓷纤维50 100份未膨胀蛭石5 40份
浓度为30 %的钠基膨润土溶液20 30份柔性丙烯酸共聚乳液25 35份水80 120 份。所述的干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫，其特征在于由如下重量份数的原料组成陶瓷纤维80份未膨胀蛭石20份浓度为30 %的钠基膨润土溶液 25份纳米二氧化硅与丙烯酸共聚乳液30份水100 份。所述的陶瓷纤维为硅酸铝纤维。其中硅酸铝纤维为山东鲁阳股份有限公司生产的高纯硅酸铝纤维喷吹棉，产品代号LYGX-321，这种纤维是以高温氧化铝粉和石英粉的合成料为原材料，采用电阻炉熔融经过喷吹成纤工艺制备的。所述的柔性丙烯酸共聚乳液为纳米二氧化硅与丙烯酸的共聚乳液。其中柔性丙烯酸共聚乳液，是本发明密封衬垫的有机结合剂。未膨胀蛭石(新疆产)用来做热膨胀材料，并通过复合使用钠基膨润土和纳米二氧化硅与丙烯酸共聚乳液结合剂来提高陶瓷纤维密封衬垫的强度。钠基膨润土，是指一级钠基膨润土，其具体指标如下表
权利要求
1.一种干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫，其特征在于由如下重量份数的原料组成陶瓷纤维50 100份未膨胀蛭石5 40份浓度为30 %的钠基膨润土溶液20 30份柔性丙烯酸共聚乳液25 35份水80 120份。
2.根据权利要求1所述的干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫，其特征在于由如下重量份数的原料组成陶瓷纤维80份未膨胀蛭石20份浓度为30 %的钠基膨润土溶液25份纳米二氧化硅与丙烯酸共聚乳液 30份水100份。
3.根据权利要求1或2所述的干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫，其特征在于所述的陶瓷纤维为硅酸铝纤维。
4.根据权利要求1或2所述的干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫，其特征在于所述的柔性丙烯酸共聚乳液为纳米二氧化硅与丙烯酸的共聚乳液。
5.根据权利要求1所述的干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫，其特征在于采用如下制作方法(1)配料和面工序将硅酸铝纤维、未膨胀蛭石粉、纳米二氧化硅与丙烯酸共聚乳液和钠基膨润土溶液加入和面机进行和面；(2)挤面成型工序将步骤(1)中制好的泥料通过面皮机进行脱水并形成湿坯；(3)干燥工序将成型后的湿坯，送入造纸干燥机进行加热脱水。
6.根据权利要求5所述的干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫干法成型工艺，其特征在于所述的硅酸铝纤维的长度为2 5mm。
7.根据权利要求5所述的干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫干法成型工艺，其特征在于步骤( 所述的造纸干燥机为蒸缸式干燥机或平面板网式干燥机。
全文摘要
本发明涉及一种干法成型汽车三元催化转化器密封衬垫，其特征是由如下重量份数的原料组成陶瓷纤维50～100份；未膨胀蛭石5～40份；浓度为30％的钠基膨润土溶液20～30份；柔性丙烯酸共聚乳液25～35份；水80～120份。通过引入钠基膨润土作为增塑剂，借鉴食品工业的和面挤面皮工艺，颠覆了汽车三元催化转化器密封衬垫传统的湿法造纸生产工艺，创新采用干法挤面皮工艺。保证了产品更好的结构均匀性，提高了产品的密度和紧固力。
文档编号C08L33/00GK102465740SQ20101055131
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者刘超, 岳耀辉, 张善才, 徐营 申请人:山东鲁阳股份有限公司