具有低压降的堇青石过滤器

申请号 CN200480017434.7 申请日 2004-04-26 公开(公告)号 CN1809409A 公开(公告)日 2006-07-26
申请人 康宁股份有限公司; 发明人 G·A·默克尔; T·陶;
摘要 一种柴油 过滤器 ,它包括由堇青石制成的堵塞的壁流蜂窝过滤器体,该过滤器体具有许多横跨该过滤器体前沿入口端至出口端的平行的顶端堵塞的单元管道,所述过滤器在25-800℃的CTE小于13×10-7/℃,过滤器体积 密度 小于0.60g/cm3,中位孔径d50小于25微米,孔隙度和 孔径分布 满足关系Pm≤3.75,其中Pm等于10.2474{1/[(d50)2(%孔隙度/100)]}+0.0366183(d90)-0.00040119(d90)2+0.468815(100/%孔隙度)+0.0297715(d50)+1.61639(d50-d10)/d50,其中,d10和d90是以体积计的孔径分布为10%和90%时的孔径,并且d10<d50<d90。还提供其制造方法。
权利要求

1.一种柴油机颗粒过滤器,它包括由堇青石制成的堵塞的壁流蜂窝过滤器体, 该过滤器体具有许多横跨该过滤器体前入口端至出口端的平行的端部堵塞的单 元管道,所述过滤器在25-800℃的CTE小于13×10-7/℃,过滤器体积密度小于 0.60g/cm3,中位孔直径d50小于25微米,孔隙度和孔径分布满足关系Pm≤3.75,其 中Pm等于10.2474{1/[(d50)2(%孔隙度/100)]}+0.0366183(d90)-0.00040119 (d90)2+0.468815(100/%孔隙度)2+0.0297715(d50)+1.61639(d50-d10)/d50,其中,d10 和d90是以体积计的孔径分布在10%和90%处的孔直径,并且d10<d50<d90。
2.如权利要求1所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于CTE小于10×10-7/ ℃。
3.如权利要求2所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于CTE小于7×10-7/℃。
4.如权利要求1所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃ 但小于13×10-7/℃。
5.如权利要求4所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃ 但小于10×10-7/℃。
6.如权利要求5所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃ 但小于7×10-7/℃。
7.如权利要求1所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于Pm≤3.50。
8.如权利要求7所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于Pm≤3.30。
9.如权利要求1所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于%孔隙度不小于53%。
10.如权利要求9所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于%孔隙度不小于56%。
11.如权利要求10所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于%孔隙度不小于 59%。
12.如权利要求1所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于(d50-d10)/d50不超过 0.50。
13.如权利要求12所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于(d50-d10)/d50不超过 0.45。
14.如权利要求1所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于中位孔直径d50小于 20微米。
15.如权利要求14所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于中位孔直径d50小于 15微米。
16.如权利要求15所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于中位孔直径d50小 于12微米。
17.如权利要求1所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于d90小于40微米。
18.如权利要求17所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于d90小于30微米。
19.如权利要求18所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于d90小于20微米。
20.如权利要求1所述的柴油机颗粒过滤器,它用四点法在沿平行于单元管道 方向切割的通道条上测定的破裂模量至少为200psi。
21.如权利要求20所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于它用四点法在沿平 行于单元管道方向切割的通道条上测定的破裂模量至少为250psi。
22.如权利要求20所述的柴油机颗粒过滤器,其特征在于它用四点法在沿平 行于单元管道方向切割的通道条上测定的破裂模量至少为300psi。
23.一种由于捕获并烧除柴油机尾气颗粒的陶瓷过滤器,它包括端部堵塞的多 孔堇青石蜂窝结构物,所述过滤器满足下列条件:
(a)在25-800℃的CTE小于13×10-7/℃,过滤器体积密度小于0.60g/cm3,在 25℃、11.25标准立方英尺/分钟的流量下在一个2英寸直径、6英寸长、200cpsi 和0.012英寸壁厚的过滤器上测定的横跨过滤器的压降不超过2.2kPa,该用于测 量压降的过滤器带有以约15标准立方英尺/分钟的流量载带在该过滤器上的5克/ 升干燥的人造烟灰;
(b)在25-800℃的CTE小于13×10-7/℃,过滤器体积密度小于0.60g/cm3,在 25℃、26.25标准立方英尺/分钟的流量下在一个2英寸直径、6英寸长、200cpsi 和0.012英寸壁厚的过滤器上测定的横跨过滤器的压降不超过5.8kPa,该用于测 量压降的过滤器带有以约15标准立方英尺/分钟的流量载带在该过滤器上的5克/ 升干燥的人造碳烟灰;和
(c)在25-800℃的CTE小于13×10-7/℃,过滤器体积密度小于0.60g/cm3,在 25℃、11.25标准立方英尺/分钟的流量下在一个2英寸直径、6英寸长、200通道 /英寸2和0.012英寸壁厚的烟灰载带量为1.0g/l的过滤器上测定的横跨过滤器的 压降减去无烟灰的干净过滤器的压降不超过0.75kPa,所述烟灰是以15标准立方 英尺/分钟的流量事先载带在过滤器上的人造碳烟灰。
24.如权利要求23所述的陶瓷过滤器,其特征在于在25-800℃的CTE小于 13×10-7/℃,过滤器体积密度小于0.60g/cm3,在25℃、11.25标准立方英尺/分钟 的流量下在一个2英寸直径、6英寸长、200cpsi和0.012英寸壁厚的过滤器上测 定的横跨过滤器的压降不超过2.2kPa,该用于测量压降的过滤器带有以约15标 准立方英尺/分钟的流量载带在该过滤器上的5克/升干燥的人造碳烟灰。
25.如权利要求24所述的陶瓷过滤器,其特征在于横跨过滤器的压降不超过 1.8kPa。
26.如权利要求25所述的陶瓷过滤器,其特征在于横跨过滤器的压降不超过 1.5kPa。
27.如权利要求26所述的陶瓷过滤器,其特征在于横跨过滤器的压降不超过 1.3kPa。
28.如权利要求24所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE小于10×10-7/℃。
29.如权利要求28所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE小于7×10-7/℃。
30.如权利要求24所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃但小于 13×10-7/℃。
31.如权利要求30所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃但小于 10×10-7/℃,
32.如权利要求31所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃但小 于7×10-7/℃。
33.如权利要求23所述的陶瓷过滤器,其特征在于在25-800℃的CTE小于 13×10-7/℃,过滤器体积密度小于0.60g/cm3,在25℃、26.25标准立方英尺/分钟 的流量下在一个2英寸直径、6英寸长、200cpsi和0.012英寸壁厚的过滤器上测 定的横跨过滤器的压降不超过5.8kPa,该用于测量压降的过滤器带有以约15标 准立方英尺/分钟的流量载带在该过滤器上的5克/升干燥的人造碳烟灰。
34.如权利要求33所述的陶瓷过滤器,其特征在于横跨过滤器的压降不超过 5.0kPa。
35.如权利要求34所述的陶瓷过滤器,其特征在于横跨过滤器的压降不超过 4.5kPa。
36.如权利要求35所述的陶瓷过滤器,其特征在于横跨过滤器的压降不超过 4.0kPa。
37.如权利要求33所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE小于10×10-7/℃。
38.如权利要求37所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE小于7×10-7/℃。
39.如权利要求24所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃但小于 13×10-7/℃。
40.如权利要求39所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃但小于 10×10-7/℃,
41.如权利要求40所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃但小 于7×10-7/℃。
42.如权利要求23所述的陶瓷过滤器,其特征在于所述过滤器在25-800℃的 CTE小于13×10-7/℃,过滤器体积密度小于0.60g/cm3,在约25℃、11.25标准立 方英尺/分钟的流量下在一个2英寸直径、6英寸长、约200通道/英寸2和约0.012 英寸壁厚的烟灰载带量为1.0g/l的过滤器上测定的横跨过滤器的压降减去无烟灰 的干净过滤器的压降不超过0.75kPa,所述烟灰是以15标准立方英尺/分钟的流 量事先载带在过滤器上的人造碳烟灰。
43.如权利要求42所述的陶瓷过滤器,其特征在于横跨所述过滤器的压降减 去横跨干净无烟灰的过滤器的压降不超过0.60kPa。
44.如权利要求43所述的陶瓷过滤器,其特征在于横跨所述过滤器的压降减 去横跨干净物烟灰的过滤器的压降不超过0.50kPa。
45.如权利要求44所述的陶瓷过滤器,其特征在于横跨所述过滤器的压降减去 横跨干净无烟灰的过滤器的压降不超过0.40kPa。
46.如权利要求42所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE小于10×10-7/℃。
47.如权利要求46所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE小于7×10-7/℃。
48.如权利要求42所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃但小于 13×10-7/℃。
49.如权利要求48所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃但小于 10×10-7/℃,
50.如权利要求49所述的陶瓷过滤器,其特征在于CTE大于4×10-7/℃但小 于7×10-7/℃。
51.一种用于柴油机颗粒过滤器的堇青石结构物的制造方法,所述方法包括:
(a)制造形成堇青石的原料、孔隙形成剂和有机组分的混合物,所述形成堇青 石的原料包括滑石、、形成氧化的物质和任选的高岭土,它们各自具 有中位粒径,所述滑石的中位粒径、形成氧化铝物质的中位粒径、孔隙形成剂的 量和孔隙形成剂的中位粒径满足关系Rm≤-2.64,其中Rm等于[-0.102(滑石的中 位粒径)+0.001466(滑石的中位粒径)2-0.0491((额外加入的孔隙形成剂的重量百 分数)/(孔隙形成剂的密度))-0.00762(孔隙形成剂的中位粒径)+0.0000760(孔 隙形成剂的中位粒径)2-0.0562(形成氧化铝物质的中位粒径)],其中中位粒径的 单位为微米;
(b)将所述混合物成形成结构物坯料;和
(c)在用于形成烧制结构物的温度和时间下烧制所述结构物坯料,所述烧制结 构物在25-800℃的CTE小于13×10-7/℃,过滤器体积密度小于0.60g/cm3,中位 孔直径d50小于25微米,孔隙度和孔径分布满足关系Pm≤3.75,其中Pm等于 10.2474{1/[(d50)2(%孔隙度/100)]}+0.0366183(d90)-0.00040119(d90)2+0.468815 (100/%孔隙度)2+0.0297715(d50)+1.61639(d50-d10)/d50,其中d10和d90是以体积 计在孔径分布为10%和90%处以微米为单位的孔直径,且d10<d50<d90。
52.如权利要求51所述的方法,其特征在于所述滑石是片状的,中位粒径为 5-35微米。
53.如权利要求51所述的方法,其特征在于二氧化硅的中位粒径为1-35微米。
54.如权利要求51所述的方法,其特征在于所述形成氧化铝的物质的中位粒 径为1-18微米。
55.如权利要求54所述的方法,其特征在于所述形成氧化铝的物质选自刚玉、 氢氧化铝、氢氧化氧化铝,如勃姆石,和所谓的过渡氧化铝,例如γ-氧化铝和ρ- 氧化铝。
56.如权利要求51所述的方法,其特征在于所述孔隙形成剂的中位粒径为 5-90微米。
57.如权利要求56所述的方法,其特征在于所述孔隙形成剂的中位粒径为 7-60微米。
58.如权利要求57所述的方法,其特征在于所述孔隙形成剂的中位粒径为 20-50微米。
59.如权利要求51所述的方法,其特征在于所述孔隙形成剂选自碳、焦炭石墨淀粉、面粉、纤维素、聚丙烯酸酯、聚乙烯或聚苯乙烯。
60.如权利要求51所述的方法,其特征在于所述有机组分包括2-10重量%甲 基纤维素和0.5-2重量%硬脂酸钠。
61.如权利要求60所述的方法,其特征在于所述有机组分包括3-6重量%甲基 纤维素和0.6-1重量%硬脂酸钠。
62.如权利要求51所述的方法,其特征在于所述成形是通过挤出实现的。
63.如权利要求62所述的方法,其特征在于所述混合物是用模头成形成具有 入口端和出口端或入口面和出口面的蜂窝体的,许多通道由入口端延伸至出口 端,并且所述通道具有多孔的壁。
64.如权利要求51所述的方法,其特征在于所述蜂窝结构物的CTE小于 10×10-7/℃。
65.如权利要求64所述的方法,其特征在于所述蜂窝结构物的CTE小于 7×10-7/℃。
66.如权利要求51所述的方法,其特征在于所述蜂窝结构物的CTE大于 4×10-7/℃但小于13×10-7/℃。
67.如权利要求66所述的方法,其特征在于所述蜂窝结构物的CTE大于 4×10-7/℃但小于10×10-7/℃。
68.如权利要求67所述的方法,其特征在于所述蜂窝结构物的CT大于 4×10-7/℃但小于7×10-7/C。
69.如权利要求51所述的方法,其特征在于所述蜂窝结构物的Pm≤350。
70.如权利要求69所述的方法,其特征在于Pm≤3.30。
71.如权利要求51所述的方法,其特征在于所述烧制在1390-1440℃进行4-25 小时。
72.如权利要求54所述的方法,它还包括形成壁流过滤器的步骤。
73.如权利要求72所述的方法,其特征在于在形成壁流过滤器的过程中,位 于蜂窝过滤器入口端或出口端的通道端部被堵塞,形成交替排列的图案。

说明书全文

背景技术

发明涉及一种柴油机颗粒过滤器,尤其涉及一种具有高过滤效率、高强度 和低压降,适合催化和非催化用途的堇青石壁流柴油机颗粒过滤器。

自八十年代早期以来,已使用多孔壁流陶瓷过滤器从柴油发动机尾气中除去 烟灰颗粒。陶瓷多孔柴油机颗粒过滤器(DPF)很好地兼有低CTE(用于抗热冲 击)、低压降(用于发动机效率和燃料经济性)、高过滤效率(用于从尾气中除 去大部分颗粒)、高强度(以便于使用过程中的处理、装填和抗振动)和低成本。 堇青石能满足这些要求。但是进一步降低市售堇青石DPF的压降是有益的。

在使用过程中,随着过滤器中柴油机颗粒物质或碳烟灰的沉积,陶瓷过滤器 的压降会升高。通常,在首次沉积0.5-1.0克/升烟灰的过程中,压降的上升特 别快。这是因为烟灰渗入过滤器壁的表面和近表面孔隙中的缘故。过滤器壁中存 在烟灰使该过滤器壁的总体渗透性下降,从而使流过该过滤器壁的气流阻上 升,提高了穿过过滤器的压降。一旦所述表面和近表面孔隙中填充多孔的烟灰沉 积物,其它烟灰会积聚在入口管道壁的外表面上,形成离散的多孔烟灰层即“烟 灰”。尽管这种烟灰层的渗透性非常低,但是在烟灰层的形成阶段每单位质量 的沉积烟灰造成的压降升高率实际上低于烟灰渗入过滤器壁的初始阶段每单位 质量的沉积烟灰造成的压降升高率。这种烟灰必须周期性地从过滤器中原位烧除 以防止过滤器堵塞并将过滤器恢复至低压降状态。该过程称为过滤器的“再生”。

近来,控制柴油发动机污染的趋势是在陶瓷多孔柴油机颗粒过滤器中应用催 化剂体系,以促使尾气中化碳和未燃烧的化成二氧化碳和。这些催化 剂体系一般由承载在高表面积金属氧化物上的高度分散的贵金属催化剂混合物 组成。该催化剂体系可在过滤器壁的外表面上以“侵蚀涂层(washcoat)”的形 式存在,但是通常主要存在于过滤器壁的孔隙(pore)中,此时所述金属氧化物 和贵金属一起形成衬在过滤器壁孔隙表面上的薄涂层。

除了对气体反应进行催化以外,该催化剂还可用于在过滤器再生过程中降低 由于积聚烟灰燃烧产生的温度,或可便于过滤器的再生。过滤器的再生要求进入 过滤器的尾气流温度上升至烟灰开始燃烧的温度点。业已采用各种方法来提供这 种升温能量,但是所有这种方法均会降低机动车燃料的使用效率。因此,通过减 少使烟灰点火所需的能量,所述催化剂能在机动车整个使用寿命过程中提高燃料 效率并节约开销。

但是发现将催化剂用于陶瓷多孔柴油机颗粒过滤器会提高干净的和沉积烟 灰的过滤器两边的压降。这是因为施用该催化剂体系会降低过滤器的孔隙度,改 变孔径分布和孔隙的连通性。这种孔隙微结构的变化降低了烟灰沉积前干净的过 滤器壁的渗透性,也降低了带有给定质量烟灰的带烟灰的过滤器壁的渗透性。为 了解决带催化剂的过滤器中观察到的压降上升问题,业已提出了提高孔隙度和中 位孔径的方法。但是,将高孔隙度和大孔径组合在一起会降低过滤效率并降低机 械强度,难以获得优化的过滤器。此外,扩大孔径分布会造成催化剂分布不均匀。

对本领域而言,需要这样一种高孔隙度堇青石陶瓷多孔柴油机颗粒过滤器, 它相对现有过滤器来说能在催化和未催化状态中都具有更低的压降,同时保持高 的过滤效率和足够的机械强度。本发明提供这样一种堇青石陶瓷多孔柴油机颗粒 过滤器及其制备方法。

发明的概述

本发明的一个方面是提供一种柴油机颗粒过滤器,它包括堵塞(plugged) 的壁流蜂窝过滤器体,所述过滤器体由堇青石组成并具有许多平行的端部堵塞的 单元管道(cell channel),所述管道由前沿入口端至出口端横贯所述过滤器体; 所述过滤器体呈现:

(a)CTE(25-800℃)小于13×10-7/℃,较好小于10×10-7/℃,更好小于 7×10-7/℃;最好大于4×10-7/℃但小于13×10-7/℃,更好大于4×10-7/℃但小于 10×10-7/℃,优选大于4×10-7/℃但小于7×10-7/℃;

(b)过滤器体积密度小于0.60g/cm3;

(c)中位孔直径d50小于25微米,并且孔隙度和孔直径分布满足关系Pm≤3.75, 较好Pm≤3.50,更好Pm≤3.30,其中,Pm为:

10.2474{1/[(d50)2(%孔隙度/100)]}+0.0366183(d90)-0.00040119(d90)2 +0.468815(100/%孔隙度)2+0.0297715(d50)+1.61639(d50-d10)/d50,

其中,d10和d90是以体积计的孔直径分布为10%和90%处以微米为单体的孔 直径,并且d10<d50<d90。

本发明柴油机颗粒过滤器适用于催化的和未催化的用途。下面将描述本发明 柴油过滤器的较好实例。

本发明的一个方面是提供一种用于柴油机颗粒过滤器的堇青石结构物的制造 方法,所述方法包括:

形成制造堇青石的原料、孔隙形成剂和有机组分的混合物,所述制造堇青石 的原料包括各自具有中位粒径的滑石、二氧化、形成氧化的物质和任选的高 岭土,所述滑石的中位粒径、形成氧化铝的物质的中位粒径、孔隙形成剂和孔隙 形成剂的中位粒径满足下列关系:

Rm≤-2.64,其中Rm等于[-0.102(滑石中位粒径)+0.001466(滑石中位粒径)2 -0.0491((添加的孔隙形成剂的重量百分数)/(孔隙形成剂的密度))-0.00762(孔隙形 成剂的中位粒径)+0.0000760(孔隙形成剂的中位粒径)2-0.0562(形成氧化铝的物 质的中位粒径)];

将所述混合物成型为结构物坯料;和

在形成烧制结构物的温度和时间下烧制该结构物坯料。

所述中位粒径的单位为微米,密度单位为克/立方厘米。下面进一步描述本发 明制造方法的较好实例。

附图说明

参照附图并结合下面的详细描述可完全理解本发明,附图中:

图1表示对比过滤器(开孔循环)和本发明过滤器(填充循环)在25℃和11.25 标准立方英尺/分钟空气流量下测定的入口端和出口端之间的压降值与干燥的人 造碳烟灰的量之间的关系,所述人造碳烟灰是以15标准立方英尺/分钟的流量事 先加载在过滤器中;所有的过滤器都具有大致相同的外部尺寸(2英寸直径,6英 寸长)以及大致相同的通道密度(cell density)(165-215通道(cell)/英寸2);

图2表示对比过滤器(开孔循环)和本发明过滤器(填充循环)在25℃和11.25 标准立方英尺/分钟空气流量下测定的入口端和出口端之间的压降值与孔隙微结 构参数Pm之间的关系,过滤器的尺寸为2英寸直径×6英寸长(165-215cpsi)并 且干燥的人造碳烟灰以5克/升加载(以15标准立方英尺/分钟的流量沉积);

图3表示对比过滤器(开孔循环)和本发明过滤器(填充循环)在25℃和11.25 标准立方英尺/分钟空气流量下测定的入口端和出口端之间的压降值与10-50微米 之间的孔隙百分数之间的关系,过滤器的尺寸为2英寸直径×6英寸长(165-215 cpsi)并且干燥的人造碳烟灰以5克/升加载(以15标准立方英尺/分钟的流量沉 积);

图4表示对比过滤器(开孔循环)和本发明过滤器(填充循环)在25℃和11.25 标准立方英尺/分钟空气流量下测定的入口端和出口端之间的压降值与原料参数 Rm之间的关系,过滤器的尺寸为2英寸直径×6英寸长(165-215cpsi)并且干 燥的人造碳烟灰以5克/升加载(以15标准立方英尺/分钟的流量沉积);

发明的详细描述

本发明堇青石柴油机颗粒过滤器具有改进的孔隙微结构,这种孔隙微结构具 有优良的孔隙连通性和均匀的孔径(pore size)分布,从而能明显降低压降,同 时保持机械强度和高的过滤效率。因此,孔隙度和孔径分布满足关系Pm≤3.75,其 中Pm是由下式算得的:

10.2474{1/[(d50)2(%孔隙度/100)]}+0.0366183(d90)-0.00040119(d90)2 +0.468815(100/%孔隙度)2+0.0297715(d50)+1.61639(d50-d10)/d50。

d10、d50和d90的单位为微米,%孔隙度是一个无量纲值,所述孔径和孔隙度是 由汞孔隙度仪测定的。d10、d50和d90为以体积计总孔直径分布为10%、50%和90% 处的孔直径。具体地说,d10是90%累积汞注入体积时的孔直径;d50是50%累积 汞注入体积时的孔直径;d90是10%累积汞注入体积时的孔直径。因此,以体积 计,10%的孔小于d10,50%的孔小于d50,90%的孔小于d90。d50值小于25微米。

为了获得最低的烟灰加载压降,Pm值较好不超过3.50,更好不超过3.30。为 了获得与低烟灰加载压降和低Pm值有关的优良的孔隙连通性,%孔隙度较好不 低于53%,更好不低于56%,最好不低于59%。同样,(d50-d10)/d50值较好不超 过0.60,更好不超过0.50,最好不超过0.45。为获得高过滤效率和高强度,d50 值最好小于20微米,更好小于15微米,最好小于12微米。出于同样的原因, d90值较好小于40微米,更好小于30微米,最好小于20微米。

本发明过滤器的CTE(25-800℃)小于13×10-7/℃,较好小于10×10-7/℃,更好小 于7×10-7/℃;较好的是,大于4×10-7/℃但小于13×10-7/℃,较好大于4×10-7/℃但 小于10×10-7/℃,最好大于4×10-7/℃但小于7×10-7/℃;过滤器体积密度小于0.60 g/cm3。另外,它还具有至少为200psi,更好至少为250psi,最好至少为300psi 的高破裂模量(用四点法在沿与管道平行方向切割的单元条上测定)。

在一个实例中,本发明堇青石柴油机颗粒过滤器的CTE(25-800℃)小于 13×10-7/℃,过滤器体积密度小于0.60g/cm3,在2英寸直径×6英寸长(约200 cpsi)、壁厚为0.012英寸的过滤器中在25℃、11.25标准立方英尺/分钟流量下测 定的横贯过滤器的压降(以kPa为单位)不超过2.2kPa(此时该过滤器带有以约15 标准立方英尺/分钟的流量预先沉积在过滤器上的5克/升干燥的人造碳烟灰)。 在这些条件下测定的压降较好不超过1.8kPa,更好不超过1.5kPa,最好不超过 1.3kPa。CTE(25-800℃)宜小于10×10-7/℃,较好小于7×10-7/℃,更好大于 4×10-7/℃但小于13×10-7/℃,最好大于4×10-7/℃但小于10×10-7/℃,优选大于 4×10-7/℃但小于7×10-7/℃。对于所述人造碳烟灰,术语“干燥”是指该烟灰不含 有明显量的吸附挥发性有机化合物

在另一个实例中,本发明堇青石柴油机颗粒过滤器的CTE(25-800℃)小于 13×10-7/℃,过滤器体积密度小于0.60g/cm3,在2英寸直径×6英寸长(约200 cpsi)、壁厚为0.012英寸的过滤器中在25℃、26.25标准立方英尺/分钟流量下测 定的横贯过滤器的压降(以kPa为单位)不超过5.8kPa(此时该过滤器带有以约15 标准立方英尺/分钟的流量预先沉积在过滤器上的5克/升干燥的人造碳烟灰)。 在这些条件下测定的压降较好不超过5.0kPa,更好不超过4.5kPa,最好不超过 4.0kPa。CTE(25-800℃)宜小于10×10-7/℃,较好小于7×10-7/℃,更好大于 4×10-7/℃但小于13×10-7/℃,最好大于4×10-7/℃但小于10×10-7/℃,优选大于 4×10-7/℃但小于7×10-7/℃。

本发明还包括一种壁流过滤器,它包括CTE(25-800℃)小于13×10-7/℃、过 滤器体积密度小于0.60g/cm3并且在1.0克/升烟灰负载下压降比干净的(无烟灰) 过滤器的压降高不超过0.75kPa(该压降是在2英寸直径×6英寸长(约200单 元/英寸2)、壁厚为0.012英寸的过滤器中在25℃、11.25标准立方英尺/分钟流量 下测定的,烟灰是以约15标准立方英尺/分钟的流量预先沉积在过滤器上的干燥 的人造碳烟灰)的堇青石体。在该条件下测定的压降差较好小于0.6kPa,更好小 于0.5kPa,最好小于0.4kPa。CTE(25-800℃)较好小于10×10-7/℃,更好小于 7×10-7/℃,宜大于4×10-7/℃但小于13×10-7/℃,最好大于4×10-7/℃但小于 10×10-7/℃,优选大于4×10-7/℃但小于7×10-7/℃。

本发明还提供一种制造本发明堇青石结构物或结构体的方法,包括形成具有 特定粒径的特定无机原料的混合物。所述无机原料包括滑石、二氧化硅和形成氧 化铝的物质。该原料混合物还可任选地含有高岭土。将所述原料与孔隙形成剂和 有机组分掺混在一起,所述有机组分可包括增塑剂润滑剂粘合剂。常加入水 作为溶剂。将该混合物成型成坯料体,任选地干燥,随后烧制成产品结构物。

对于无机原料,可以是中位粒径为5-35微米的滑石,较好是片状(即片状颗 粒形态)的;中位粒径为1-35微米的二氧化硅;以及中位粒径为1-18微米的形 成氧化铝的物质。所述形成氧化铝的物质是经加热能形成氧化铝的任何物质,例 如,但不限于,刚玉、氢氧化铝、氢氧化氧化铝(例如勃姆石)和所谓的过渡氧化 铝,例如γ-氧化铝和ρ-氧化铝。如果使用多于一种的形成氧化铝的物质,则如下 计算中位粒径:

[w1(d50)1+w2(d50)2+...+wn(d50)n]/[w1+w2+...+wn]

其中,wi表示各种形成氧化铝的物质的重量百分数,(d50)i是该物质对应的中 位粒径。如果加入高岭土,原料混合物中高岭土的含量较好不超过约10重量%, 最好不超过约5重量%。所有的粒径均是用激光衍射法测定的。

孔隙形成剂可以是任何在烧制过程中通过蒸发或燃烧形成遗留孔隙的天然或 合成材料,例如碳、焦炭石墨淀粉、面粉、纤维素或者合成有机聚合物,如 聚丙烯酸酯、聚乙烯或者聚苯乙烯。孔隙形成剂的形态可以是片状的、纤维状的、 球状的或其它形状。孔隙形成剂的中位粒径为5-90微米,较好为7-60微米,更 好为20-50微米。孔隙形成剂是额外加入的,从而该额外加入的孔隙形成剂的重 量百分数是如下算得的:100×(孔隙形成剂的质量)/(堇青石原料的质量)。 所有粒径均是用激光衍射技术测定的。

根据本发明,滑石粒径、混合的形成氧化铝的物质的中位粒径、孔隙形成剂 的量和孔隙形成剂的中位粒径满足关系Rm≤-2.64,其中Rm是下式限定的原料 参数:

[-0.102(滑石的中位粒径)+0.001466(滑石的中位粒径)2-0.0491((额外加入的孔 隙形成剂的重量百分数)/(孔隙形成剂的密度))-0.00762(孔隙形成剂的中位粒 径)+0.0000760(孔隙形成剂的中位粒径)2-0.0562(形成氧化铝的物质的中位粒径)]

在Rm的定义中,粒径是用激光衍射技术测定的,单位为微米;密度的单位是 克每立方厘米。

将无机原料和孔隙形成剂与溶剂和成型助剂充分掺混,所述成型助剂可使原 料在成型成坯料体时具有成型塑性和坯料强度。成型可例如通过模塑或挤出实 现。当采用挤出成型时,通常使用甲基纤维素作为粘合剂,使用硬脂酸钠作为润 滑剂。成型助剂的相对用量取决于例如所用原料的性能和用量等因素。例如,成 型助剂的用量通常为2-10重量%的甲基纤维素,较好占3-6重量%,以及0.5-2 重量%的硬脂酸钠,较好为0.6-1重量%。将干燥状态的无机原料、孔隙形成剂 和成型助剂混合在一起,随后与作为溶剂的水混合。水的用量随一批料的不同而 不同,因此,它可通过预先测试具体批料的挤出性能而决定。

随后将形成的塑性混合物成型成坯料体,较好形成蜂窝结构物。该蜂窝结构 物具有入口端和出口端或入口面和出口面,以及由入口端延伸至出口端的许多通 道(cell),所述通道具有多孔的壁。本发明过滤器的通道密度为70-400通道/ 英寸2(10.9-62通道/厘米2)。挤出技术是本领域众所周知的。将坯料体干燥, 随后在足够高的温度烧制足够长的时间,形成最终产品结构物。所述烧制最好是 在最高1390-1440℃的温度加热4-25小时而实现的。本发明组合物形成的陶瓷结 构物主要由化学计量大致为Mg2Al4Si5O18的相组成。

将蜂窝体管道的一端交替堵塞,该步骤可以是蜂窝体制造方法的一部分,或 者在干燥未烧制的坯料体后实施,或者在烧制坯料体形成堇青石后实施。将所述 入口端或入口面上的第一部分通道堵塞,将所述出口端或出口面上与所述出口端 通道不同的第二部分通道堵塞,从而该结构物的每个通道仅堵塞一端。较好的排 列是在一个给定的面上以交替的图案堵塞隔开的单元。

为更完整地说明本发明,提供下列非限定性的实施例。除非另有说明,否则 所有份和百分数均按重量计的。

实施例

如下制得实施例和比较例:将选自表1所示的原料按表2-8所示的比例混合形 成实施例试样。将100重量份干组分(氧化物加孔隙形成剂)与约4-6重量份甲基 纤维素和0.5-1重量份硬脂酸钠相混合。随后用25-40重量份去离子水塑化该混 合物,将其挤出成名义通道密度为200通道/英寸2、壁厚为0.012-0.020英寸的蜂 窝体。将该蜂窝体干燥,烧制至1405-1415℃的温度,保温11-25小时,随后冷 却至室温。

比较例(非本发明)试样的性能列于表2和表3,本发明试样的性能列于表4-8。 孔体积、%孔隙度和孔径分布是用汞孔隙度仪测定的。沿轴向(平行于管道长度方 向)的热膨胀系数是用膨胀测定法测定的。破裂模量是用四点法在沿平行于过滤器 轴向切割的蜂窝体条上测定的。过滤器的体积密度是由材料的通道密度、壁厚和 孔隙度估算的,假定堵塞深度为5mm。

以交替的图案将约5cm直径×约15cm的管道在相背面上的末端交替堵塞,从 而使一根管道的一端堵塞,而另一端开口,形成壁流过滤器。横贯过滤器长度的 压降是在环境温度下在11.25和26.25标准立方英尺/分钟(scfm)的空气流量下测 定的。这种流量分别等于0.319和0.743标准立方米/分钟(Nm3/min),也分别等于 约62000和144000小时-1的空速

随后以约15标准立方英尺/分钟(空速约85000小时-1)的流量在过滤器上逐渐 负载干燥的人造高表面积碳烟灰,载带量为约0.5-4.5g/l,并在11.25和26.25标 准立方英尺/分钟测定各种烟灰负载量的压降。实施例和比较例的压降对烟灰负载 量的曲线示于图1。证实与比较例相比,本发明结构体独特的孔隙微结构在烟灰 负载量升高时能产生更慢的压降上升速度。比较例过滤器具有更高的压降是因为 它们不满足下列两个要求:过滤器体积密度小于0.60g/cm3并且Pm值不超过3.75。 在初始加载1g/l烟灰的过程中,本发明实施例的压降对烟灰加载量曲线上升得更 为平缓。这造成在更高的烟灰加载量时它也具有更低的压降。

图2给出了在5g/l烟灰加载量和11.25标准立方英尺/分钟流量下外推的压降 对孔隙微结构参数Pm的曲线。由该图可见,当参数Pm的值不超过3.75并且过 滤器的体积密度小于0.60g/cm3时,过滤器加载烟灰的压降如所需的那样是较低 的。

图3给出了在5g/l烟灰加载量和11.25标准立方英尺/分钟流量下外推的压降 对10-50微米的孔隙百分数的曲线。该图证实即便10-50微米的孔隙的量远低于 陶瓷中孔隙总量的75%,也可获得很低的压降。因此,过滤器的压降不能用10-50 微米的孔隙的量来预测。

图4给出了在5g/l烟灰加载量和11.25标准立方英尺/分钟流量下外推的压降 对原料参数Rm的曲线。由该图可见,当根据本发明选择原料和孔隙形成剂使得 Rm的值不超过-2.64时,加载烟灰的压降如所需的那样是较低的。

因此,本发明的优点在于与市售的过滤器相比由于改进的孔隙连通性的缘故 而提供低压降的堇青石柴油机颗粒过滤器。所述改进的孔隙连通性是由窄的孔径 分布和高的%孔隙度带来的。本发明过滤器尤其适合用于涂覆有催化剂体系的过 滤器,但是也可用于未涂覆催化剂的用途。所述低的压降能更有效地操控柴油发 动机并改进燃料经济性。尽管具有高的孔隙度,但是本发明过滤器仍具有高的过 滤效率,因为可获得低的压降而无需会使烟灰颗粒透过过滤器壁的粗的孔隙。尽 管具有高的孔隙度,但是本发明过滤器仍具有优良的强度,因为无需粗的孔隙。

应理解尽管借助某些说明性和具体实例详细描述了本发明,但是不应视为本 发明仅局限于此,在不偏离本发明精神和所附权利要求的范围的情况下可采用其 它方式实施本发明。

                       表1  原料性能  原料   中位粒径(微米)   孔隙形成剂密度(g/cm3)  滑石A  滑石B  滑石C  滑石D  氧化铝A  氧化铝B  氢氧化铝A  氢氧化铝B  勃姆石  高岭土  二氧化硅   24.2   21.6   15.4   68.8   6.8   1.8   13.2   5.0   <0.15   3.2   23.4   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -  石墨A  石墨B  石墨C  石墨D  石墨E  土豆淀粉  玉米淀粉  椰子壳粉  核桃壳粉  多孔聚丙烯酸微球A  多孔聚丙烯酸微球B   124   49.0   36.3   9.0   28.6   45.0   14.6   36.6   75   8.1   41.9   2.2   2.2   2.2   2.2   2.2   1.5   1.5   1.3   1.3   0.8   0.8

                                        表2  比较例   比较例   C1   C2   C3   C4   C5   滑石A   滑石B   氧化铝A   氧化铝B   氢氧化铝B   高岭土   二氧化硅   39.96   0   21.54   0   16.35   0   22.15   40.7   0   0   14.8   16.0   16.0   12.5   40.7   0   0   14.8   16.0   16.0   12.5   40.7   0   0   14.8   16.0   16.0   12.5   0   40.7   0   14.8   16.0   16.0   12.5   石墨A   石墨C   石墨E   0   10.0   0   20.0   0   0   0   0   20.0   0   0   20.0   0   20.0   0   Rm参数   -2.35   -2.03   -2.41   -2.41   -2.34   总注入(ml/g)     %孔隙度   d10孔径(微米)   d50孔径(微米)   d90孔径(微米)   (d90-d10)/d50   (d90-d50)/d50   (d50-d10)/d50   0.3912     47.4   7.1   12.4   23.9   1.35   0.92   0.43   0.387   7   46.6   2.0   11.1   31.2   2.62   1.80   0.82   0.424   6   50.4   5.1   11.4   28.3   2.03   1.47   0.56   0.418   1   49.5   5.1   11.9   35.7   2.56   1.99   0.57   0.389   6   47.2   3.0   7.1   15.4   1.74   1.16   0.58   Pm参数   3.93   4.75   3.96   4.13   4.15   孔体积≥80(微米)(ml/g)   孔体积≥60(微米)(ml/g)   孔体积≥50(微米)(ml/g)   孔体积≥40(微米)(ml/g)   孔体积≥20(微米)(ml/g)   孔体积≥10(微米)(ml/g)   孔体积≥4(微米)(ml/g)   孔体积≥2(微米)(ml/g)   0.0103   0.0136   0.0170   0.0204   0.0553   0.2781   0.3882   0.3905   0.0120   0.0164   0.0216   0.0268   0.0800   0.2176   0.3121   0.3499   0.0175   0.0217   0.0256   0.0294   0.0677   0.2567   0.3982   0.4161   0.0219   0.0270   0.0323   0.0375   0.0831   0.2613   0.3920   0.4094   0.0053   0.0070   0.0089   0.0107   0.0265   0.0880   0.3166   0.3740   总孔隙度百分数<10(微米)   总孔隙度百分数>10(微米)、<50(微米)   总孔隙度百分数>50(微米)   28.9   66.7   4.3   43.9   50.6   5.6   39.5   54.4   6.0   37.5   54.8   7.7   77.4   20.3   2.3   直径(cm)   长度(cm)   每平方英寸通道数   壁厚(10-3英寸)   过滤器体积密度(g/cm3)   5.10   15.53   180.6   19.5   0.68   5.05   15.18   182   10.9   0.43   4.92   15.53   213   20.5   0.70   5.02   15.43   198   13.9   0.60   5.20   15.97   185   20.5   0.71   在11.25scfm的干净压降(kPa)   在1g/L,11.25scfm的压降(kPa)   在5g/L,11.25scfm的压降(kPa)   在10g/L,11.25scfm的压降(kPa)   在26.25scfm干净压降(kPa)   在1g/L,26.25scfm的压降(kPa)   在5g/L,26.25scfm的压降(kPa)   在10g/L,26.25scfm的压降(kPa)   0.73   1.62   2.97   4.83   2.66   4.72   8.18   12.79   0.52   2.34   3.37   4.60   1.61   6.05   8.81   11.93   1.00   2.08   3.30   5.07   3.62   6.21   9.61   14.27   0.49   1.45   2.24   3.22   1.63   3.85   5.97   8.50   0.92   2.04   3.43   5.30   2.72   5.46   9.05   13.81   1g/l的压降减去干净压降(kPa),   两者均在11.25scfm测定   0.89     1.82     1.08     0.96     1.12     CTE,25-800℃(10-7℃-1)   9.1   3.5   4.7   3.5   6.6   在通道条上的破裂模量(lbs/in2)   1136   320   -   -   600

                                  表3  比较例   序号   C6   C7   C8   C9   C10   滑石A   滑石B   滑石C   滑石D   氧化铝B   氢氧化铝B   高岭土   二氧化硅   0   0   40.7   0   14.8   16.0   16.0   12.5   0   40.7   0   0   14.8   16.0   16.0   12.5   0   0   40.7   0   14.8   16.0   16.0   12.5   0   0   40.7   0   14.8   16.0   16.0   12.5   20.35   0   0   20.35   14.8   16.0   16.0   12.5   石墨A   石墨C   石墨D   0   20.0   0   0   0   20.0   0   40.0   0   0   0   40.0   40.0   0   0   Rm参数   -2.04   -2.22   -2.49   -2.37   -2.44   总注入(ml/g)   %孔隙度   d10孔径(微米)   d50孔径(微米)   d90孔径(微米)   (d90-d10)/d50   (d90-d50)/d50   (d50-d10)/d50   0.3838   45.6   3.5   9.4   27.4   2.55   1.92   0.63   0.4103   49.1   2.2   4.8   11.3   1.92   1.38   0.54   0.5167   52.7   4.1   9.9   35.0   3.11   2.53   0.59   0.4868   52.7   3.7   8.4   35.1   3.75   3.20   0.56   0.5624   59.7   6.9   22.6   55.8   2.16   1.46   0.7   Pm参数   4.51   4.23   3.93   3.91   3.94   孔体积≥80(微米)(ml/g)   孔体积≥60(微米)(ml/g)   孔体积≥50(微米)(ml/g)   0.0109   0.0145   0.0191   0.0074   0.0091   0.0107   0.0170   0.0248   0.0334   0.0168   0.0228   0.0313   0.0275   0.048   0.0777   孔体积≥40(微米)(ml/g)   孔体积≥20(微米)(ml/g)   孔体积≥10(微米)(ml/g)   孔体积≥4(微米)(ml/g)   孔体积≥2(微米)(ml/g)   0.0237   0.0603   0.1774   0.3309   0.3700   0.0123   0.0224   0.0483   0.2517   0.3776   0.0419   0.1015   0.2555   0.4691   0.5062   0.0397   0.0951   0.2056   0.4247   0.4779   0.1073   0.3243   0.476   0.5285   0.5443   <10(微米)的孔隙度百分数   >10(微米),<50(微米)的孔隙度百分数   >50(微米)的孔隙度百分数   53.8   41.2   5.0   88.2   9.2   2.6   50.6   43.0   6.5   57.8   35.8   6.4   15.4   70.8   13.8   直径(cm)   长度(cm)   每平方英寸通道数   壁厚(10-3英寸)   过滤器体积密度(g/cm3)   -   -   -   -   -   5.37   15.15   186   14.0   0.59   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   5.08   15.19   196   19.9   0.52   在11.25scfm的干净压降(kPa)   在1克/升,11.25scfm的压降(kPa)   在5克/升,11.25scfm的压降(kPa)   在10克/升,11.25scfm的压降(kPa)   在26.25scfm的干净压降(kPa)   在1克/升,26.25scfm的压降(kPa)   在5克/升,26.25scfm的压降(kPa)   在10克/升,26.25scfm的压降(kPa)   -   -   -   -   -   -   -   -   1.02   1.78   3.19   5.34   2.85   4.67   7.75   12.15   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   0.65   1.4   2.67   3.96   2.43   4   7.52   11.32   均在11.25scfm测定的1g/l烟   灰量的压降减去干净压降(kPa)   -     0.76     -     -     0.75     CTE,25-800℃(10-7℃-1)   6.4   3.7   8.1   8.6   9.4   在通道条上的破裂模量(lbs/in2)   -   601   -   -   -

                                    表4  本发明实施例   实施例   1   2   3   4   5   6   滑石A   氧化铝A   氧化铝B   氢氧化铝B   高岭土   二氧化硅   40.70   0   14.80   16.00   16.00   12.50   40.70   0   14.80   16.00   16.00   12.50   40.70   14.80   0   16.00   16.00   12.50   39.96   0   21.54   16.35   0   22.15   39.96   21.54   0   16.35   0   22.15   39.96   21.54   0   16.35   0   22.15   石墨A   石墨B   石墨C   石墨D   60.0   0   0   0   0   0   0   40.0   0   40.0   0   0   0   40.0   0   0   0   40.0   0   0   0   0   40.0   0   Rm参数   -2.92   -2.76   -3.03   -2.87   -3.03   -3.02   总注入量(ml/g)     %孔隙度   d10孔径(微米)   d50孔径(微米)   d90孔径(微米)   (d90-d10)/d50   (d90-d50)/d50   (d50-d10)/d50   0.6897     61.6   5.3   16.9   38.4   1.96   1.27   0.69   0.575   2   59.0   5.0   13.2   39.9   2.64   2.01   0.62   0.614   0   59.9   9.1   15.4   45.0   2.34   1.93   0.41   0.630   7   62.0   9.3   15.9   39.2   1.87   1.46   0.41   0.573   7   55.4   8.7   15.8   35.6   1.70   1.25   0.45   0.619   5   60.7   10.0   17.2   42.2   1.88   1.45   0.42   Pm参数   3.73   3.66   3.34   3.24   3.59   3.35   孔体积≥80(微米)(ml/g)     孔体积≥60(微米)(ml/g)     孔体积≥50(微米)(ml/g)     孔体积≥40(微米)(ml/g)     孔体积≥20(微米)(ml/g)     孔体积≥10(微米)(ml/g)     孔体积≥4(微米)(ml/g)     孔体积≥2(微米)(ml/g)   0.0203     0.032   1   0.047   9   0.063   7   0.249   1   0.542   3   0.640   1   0.672   0.020   5   0.032   1   0.044   8   0.057   4   0.172   3   0.360   3   0.546   2   0.565   0.022   9   0.037   9   0.053   8   0.069   6   0.210   9   0.532   6   0.611   0   0.613   0.025   0   0.036   2   0.049   1   0.061   9   0.219   5   0.553   1   0.627   3   0.630   0.018   4   0.027   0   0.038   2   0.049   5   0.157   0   0.486   8   0.569   3   0.572   0.030   1   0.041   2   0.053   8   0.066   3   0.227   0   0.556   5   0.618   0   0.619   8   4   7   2   8   1 <10(微米)的孔隙度百分数 >10(微米),<50(微米)的孔隙度百分数 >50(微米)的孔隙度百分数   21.4   71.7   6.9   37.4   54.9   7.8   13.3   78.0   8.8   12.3   79.9   7.8   15.1   78.2   6.7   10.2   81.2   8.7 直径(cm) 长度(cm) 每平方英寸通道数 壁厚(10-3英寸) 过滤器体积密度(g/cm3)   5.15   15.19   179   11.3   0.31   -   -   -   -   -   5.12   15.33   189   14.1   0.40   5.19   15.05   164   13.7   0.35   5.27   15.23   183   14.2   0.44   5.34   15.19   167   12.8   0.35 在11.25scfm的干净压降(kPa) 在1克/升,11.25scfm的压降 (kPa) 在5克/升,11.25scfm的压降 (kPa) 在10克/升,11.25scfm的压降 (kPa) 在26.25scfm的干净压降(kPa) 在1克/升,26.25scfm的压降 (kPa) 在5克/升,26.25scfm的压降 (kPa) 在10克/升,26.25scfm的压降 (kPa)   0.43   1.05     1.92     3.01     1.60   3.03     5.21     7.90     -   -     -     -     -   -     -     -     0.43   0.92     1.80     2.99     1.57   2.69     4.98     8.04     0.31   0.56     1.10     1.77     1.15   1.70     3.02     4.72     0.37   0.75     1.70     2.93     1.37   2.23     4.58     7.72     0.30   0.50     1.09     1.79     1.14   1.55     2.95     4.73   均在11.25scfm测定的1g/l 烟灰量的压降减去干净压降 (kPa)   0.62       -       0.49       0.25       0.38       0.20     CTE,25-800℃(10-7℃-1)   5.2   5.6   5.5   6.4   7.9   9.5 在通道条上的破裂模量 (lbs/in2)   185     -     -     -     -     305  

                                 表5  本发明实施例   实施例   7   8   9   10   11   12   滑石A   氧化铝A   氧化铝B   氢氧化铝B   勃姆石   高岭土   39.96   0   21.54   16.35   0   0   40.27   10.75   0   15.83   4.95   15.83   39.86   19.05   0   14.01   4.99   0   40.7   0   14.8   16.0   0   16.0   40.7   0   14.8   16.0   0   16.0   40.7   0   14.8   16.0   0   16.0 二氧化硅   22.15   12.37   22.09   12.5   12.5   12.5 石墨A 石墨C 石墨D 土豆淀粉 玉米淀粉   0   0   40.0   0   0   0   40.0   0   0   0   0   30.0   0   0   0   0   0   0   40.0   0   20.0   0   0   20.0   0   0   0   0   0   40.0 Rm参数     -2.75     -2.95     -2.75     -3.31     -2.6   8   -3.2   1 总注入量(ml/g)   %孔隙度 d10孔径(微米) d50孔径(微米) d90孔径(微米) (d90-d10)/d50 (d90-d50)/d50 (d50-d10)/d50   0.5950     59.8   10.8   20.7   53.8   2.08   1.60   0.48   0.5385     56.6   7.9   14.6   39.3   2.15   1.69   0.46   0.5339     54.5   5.0   11.0   30.4   2.31   1.76   0.55   0.6216     59.4   7.0   14.6   29.2   1.52   1.00   0.52   0.65   61   62.8   7.2   16.0   35.5   1.77   1.22   0.55   0.53   29   56.5   5.0   8.6   34.5   3.42   2.99   0.42 Pm参数   3.55   3.55   3.69   3.41   3.42   3.43 孔体积≥80(微 米)(ml/g) 孔体积≥60(微 米)(ml/g) 孔体积≥50(微 米)(ml/g) 孔体积≥40(微 米)(ml/g) 孔体积≥20(微 米)(ml/g) 孔体积≥10(微 米)(ml/g) 孔体积≥4(微米)(ml/g)   孔体积≥2(微米)(ml/g)     0.0347     0.0503     0.0693     0.0882     0.3119     0.5553     0.5942     0.5942     0.0238     0.0320     0.0420     0.0520     0.1527     0.4211     0.5305     0.5370     0.0182     0.0246     0.0315     0.0383     0.0939     0.3042     0.5023     0.5217     0.0140     0.0209     0.0287     0.0364     0.1457     0.4917     0.5903     0.6018     0.01   61   0.02   45   0.03   33   0.04   21   0.16   64   0.53   44   0.63   01   0.64   22   0.01   70   0.02   55   0.03   40   0.04   24   0.08   95   0.21   15   0.50   91   0.52   87 <10(微米)的孔隙度百分 数 >10(微米),<50(微米)的孔隙度百分 数 >50(微米)的孔隙度百分   6.7     81.7     11.6   21.8     70.4     7.8   43.0     51.1     5.9   20.9     74.5     4.6   18.5     76.4     5.1   60.3     33.3     6.4   数   直径(cm)   长度(cm)     每平方英寸通道数   壁厚(10-3英寸)   过滤器体积密度   (g/cm3)   -   -     -   -   -     5.14   15.26     186   13.4   0.41     4.92   15.24     188   12.2   0.40     5.16   15.21     197   11.5   0.35     -   -     -   -   -     5.08   15.2   4   205   11.7   0.39     在11.25scfm的干净压降(kPa)   在1克/升,11.25scfm的压降   (kPa)   在5克/升,11.25scfm的压降   (kPa)   在10克/升,11.25scfm的压降   (kPa)   在26.25scfm的干净压降(kPa)   在1克/升,26.25scfm的压降   (kPa)   在5克/升,26.25scfm的压降   (kPa)   在10克/升,26.25scfm的压降   (kPa)   -   -     -     -     -   -     -     -     0.37   0.67     1.34     2.23     1.37   2.03     3.69     6.02     0.43   0.87     1.62     2.58     1.46   2.48     4.34     6.71     0.40   0.97     1.95     3.26     1.48   2.81     5.29     8.61     -   -     -     -     -   -     -     -     0.41   0.72     1.37     2.18     1.44   2.13     3.73     5.83     均在11.25scfm测定的1g/l   烟灰量的压降减去干净压降   (kPa)   -       0.30       0.44       0.57       -       0.31       CTE,25-800℃   (10-7℃-1)   7.8     7.5     5.2     4.2     3.2     4.3     在通道条上的破裂模量   (lbs/in2)   -     409     247     253     -     236  

                                                  表6  本发明实施例   实施例   13   14   15   16   17   18   滑石A   滑石B   滑石C   氧化铝B   氢氧化铝B   高岭土   二氧化硅   0   40.7   0   14.8   16.0   16.0   12.5   0   40.7   0   14.8   16.0   16.0   12.5   0   0   40.7   14.8   16.0   16.0   12.5   0   0   40.7   14.8   16.0   16.0   12.5   0   40.7   0   14.8   16.0   16.0   12.5   40.7   0   0   14.8   16.0   16.0   12.5   石墨A   石墨C   石墨D   土豆淀粉   0   60.0   0   0   0   0   60.0   0   0   60.0   0   0   0   0   60.0   0   0   35.0   0   0   30.0   0   0   20.0   Rm参数   -3.23   -3.12   -2.93   -2.82   -2.67   -2.91   总注入量(ml/g)   %孔隙度   d10孔径(微米)   d50孔径(微米)   d90孔径(微米)   (d90-d10)/d50   (d90-d50)/d50   (d50-d10)/d50   0.6640   62.2   6.2   11.7   21.5   1.32   0.85   0.47   0.6709   58.4   3.5   6.3   15.7   1.96   1.51   0.45   0.6775   61.3   4.1   9.1   25.7   2.37   1.81   0.55   0.6081   55.7   3.7   7.8   38.6   4.48   3.96   0.52   0.5989   60.0   4.6   12.3   29.3   2.01   1.38   0.63   0.9012   69.7   7.6   18.6   51.7   2.37   1.78   0.59   Pm参数   3.04   3.21   3.29   3.70   3.52   3.34   孔体积≥80(微米)(ml/g)   孔体积≥60(微米)(ml/g)   孔体积≥50(微米)(ml/g)   孔体积≥40(微米)(ml/g)   孔体积≥20(微米)(ml/g)   孔体积≥10(微米)(ml/g)   孔体积≥4(微米)(ml/g)   孔体积≥2(微米)(ml/g)   0.0092   0.0141   0.0192   0.0243   0.0791   0.4291   0.6446   0.6575   0.0157   0.0190   0.0226   0.0261   0.0490   0.1154   0.5598   0.6574   0.0141   0.0211   0.0290   0.0368   0.0930   0.2974   0.6093   0.6631   0.0270   0.0369   0.0489   0.0609   0.1343   0.2499   0.6079   0.6081   0.0139   0.0183   0.0233   0.0283   0.0874   0.3881   0.5556   0.5891   0.0271   0.0405   0.0651   0.0898   0.3517   0.6650   0.7780   0.7962   <10(微米)的孔隙度百分数   >10(微米),<50(微米)的孔隙度百分数   >50(微米)的孔隙度百分数   35.4   61.7   2.9   82.8   13.8   3.4   56.1   39.6   4.3   58.9   33.1   8.0   35.2   60.9   3.9   26.2   66.6   7.2   直径(cm)   长度(cm)   每平方英寸通道数   壁厚(10-3英寸)   过滤器体积密度(g/cm3)   5.16   15.22   186   11.7   0.32   5.35   15.23   190   12.6   0.38   5.23   15.20   183   14.4   0.39   5.39   15.22   202   11.3   0.38   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   在11.25scfm的干净压降(kPa)   在1克/升,11.25scfm的压降(kPa)   在5克/升,11.25scfm的压降(kPa)   0.50   0.92   1.93   0.53   0.86   1.68   0.47   0.90   1.85   0.40   0.70   1.18   -   -   -   -   -   -   在10克/升,11.25scfm的压降(kPa)   在26.25scfm的干净压降(kPa)   在1克/升,26.25scfm的压降(kPa)   在5克/升,26.25scfm的压降(kPa)   在10克/升,26.25scfm的压降(kPa)   3.26   1.78   2.71   5.28   8.64   2.76   1.76   2.54   4.50   7.13   3.09   1.62   2.61   5.01   8.18   1.72   1.40   2.11   3.46   5.04   -   -   -   -   - - - - - -   均在11.25scfm测定的1g/l烟灰   量的压降减去干净压降(kPa)   0.42     0.33     0.43     0.30     -   -     CTE,25-800℃(10-7℃-1)   6.4   5.1   7.3   -   6.3 -   在通道条上的破裂模量(lbs/in2)   270   238   276   264   330 -

                                       表7  本发明实施例   实施例   19   20   21   22   23   滑石A   氧化铝B   氢氧化铝B   高岭土   二氧化硅   40.7   14.8   16.0   16.0   12.5   40.7   14.8   16.0   16.0   12.5   40.7   14.8   16.0   16.0   12.5   40.7   14.8   16.0   16.0   12.5   40.7   14.8   16.0   16.0   12.5   石墨A   土豆淀粉   椰子壳粉   核桃壳粉   聚丙烯酸酯微球A   聚丙烯酸酯微球B   40.0   20.0   0   0   0   0   0   0   36.0   0   0   0   0   0   0   36.0   0   0   0   0   0   0   30.0   0   0   0   0   0   0   30.0   Rm参数   -3.13   -3.34   -3.18   -3.70   -3.83   总注入量(ml/g)   %孔隙度   d10孔径(微米)   d50孔径(微米)   d90孔径(微米)   (d90-d10)/d50   (d90-d50)/d50   (d50-d10)/d50   0.8301   70.5   7.0   17.4   36.8   1.71   1.12   0.60   0.5862   63.7   4.9   9.4   15.4   1.13   0.64   0.48   0.6392   61.02   4.9   12.1   23.4   1.52   0.93   0.59   0.4881   55.0   2.4   5.4   17.0   2.69   2.13   0.56   0.5473   57.9   3.6   10.7   23.9   1.90   1.23   0.67   Pm参数   3.28   2.87   3.33   3.75   3.59   孔体积≥80(微米)(ml/g)   孔体积≥60(微米)(ml/g)   孔体积≥50(微米)(ml/g)   孔体积≥40(微米)(ml/g)   孔体积≥20(微米)(ml/g)   孔体积≥10(微米)(ml/g)   孔体积≥4(微米)(ml/g)   孔体积≥2(微米)(ml/g)   0.0244   0.0379   0.0549   0.0718   0.2870   0.6834   0.7912   0.8082   0.0108   0.0151   0.0179   0.0207   0.0405   0.2474   0.5493   0.5761   0.0140   0.0190   0.0245   0.0300   0.0890   0.4050   0.5975   0.6252   0.0091   0.0126   0.0157   0.0188   0.0393   0.1086   0.3216   0.4579   0.0123   0.0172   0.0219   0.0266   0.0750   0.3017   0.4840   0.5230   <10(微米)的孔隙度百分数   >10(微米),<50(微米)的孔隙   度百分数   >50(微米)的孔隙度百分数   17.7   75.7     6.6   57.8   39.1     3.1   36.6   59.5     3.8   77.8   19.0     3.2   44.9   51.1     4.0   CTE,25-800℃(10-7℃-1)   6.1   -   8.3   -   -   在通道条上的破裂模量(lbs/in2)   -   -   -   -   -

                             表8  本发明实施例 实施例   24   25   26   27 滑石A 氧化铝A 氧化铝B 氢氧化铝A 氢氧化铝B 高岭土 二氧化硅   40.7   16.0   0   16.0   0   16.0   12.5   40.7   16.0   0   16.0   0   16.0   12.5   40.7   0   16.0   0   16.0   16.0   12.5   40.7   0   16.0   0   16.0   16.0   12.5 石墨E   20.0   40.0   40.0   60.0 Rm参数   -2.78   -3.23   -2.86   -3.30 总注入量(ml/g) %孔隙度 d10孔径(微米) d50孔径(微米) d90孔径(微米) (d90-d10)/d50 (d90-d50)/d50 (d50-d10)/d50   0.4820   55.2   8.2   14.6   29.8   1.48   1.04   0.44   0.6037   61.1   10.1   16.0   32.2   1.38   1.02   0.37   0.4759   53.2   7.8   12.5   28.4   1.65   1.28   0.38   0.5966   60.8   8.8   13.6   29.8   1.55   1.19   0.35 Pm参数   3.50   3.16   3.48   3.07 孔体积≥80(微米)(ml/g) 孔体积≥60(微米)(ml/g) 孔体积≥50(微米)(ml/g) 孔体积≥40(微米)(ml/g) 孔体积≥20(微米)(ml/g) 孔体积≥10(微米)(ml/g) 孔体积≥4(微米)(ml/g) 孔体积≥2(微米)(ml/g)   0.0150   0.0208   0.0257   0.0332   0.0966   0.3988   0.4716   0.4787   0.0185   0.0268   0.0340   0.0446   0.1471   0.5452   0.5941   0.5983   0.0161   0.0210   0.0260   0.0318   0.0786   0.3442   0.4728   0.4752   0.0188   0.0241   0.0303   0.0372   0.1052   0.4851   0.5942   0.5961 <10(微米)的孔隙度百分数 >10(微米),<50(微米)的孔隙度百分数 >50(微米)的孔隙度百分数   17.3   77.4   5.3   9.7   84.7   5.6   27.7   66.9   5.5   18.7   76.2   5.1 直径(cm) 长度(cm)   -   -   -   -   5.07   15.33   -   -   每平方英寸通道数   壁厚(10-3英寸)   过滤器体积密度(g/cm3)   -   -   -   -   -   -   196   13.7   0.46   -   -   -   在11.25scfm的干净压降(kPa)   在1克/升,11.25scfm的压降(kPa)   在5克/升,11.25scfm的压降(kPa)   在10克/升,11.25scfm的压降(kPa)   在26.25scfm的干净压降(kPa)   在1克/升,26.25scfm的压降(kPa)   在5克/升,26.25scfm的压降(kPa)   在10克/升,26.25scfm的压降(kPa)   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   0.50   1.18   2.11   3.30   1.78   3.32   5.74   8.84   -   -   -   -   -   -   -   -   均在11.25scfm测定的1g/l烟灰量的压   降减去干净压降(kPa)   -     -     0.68     -     CTE,25-800℃(10-7℃-1)   5.5   6.0   5.3   7.4   在通道条上的破裂模量(lbs/in2)   -   -   -   -

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