一种陶瓷纤维密封衬垫及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种陶瓷纤维密封衬垫及其制备方法，属于机动车尾气后处理技术领 域。
【背景技术】
[0002] 汽车三元催化器、柴油机氧化催化转化装置、柴油机选择性催化还原装置和柴油 机颗粒过滤器等污染控制装置被广泛应用于机动车尾气后处理领域，对内燃机排出的废气 进行处理，使之达到合格的排放标准，以控制大气污染。这些装置一般都包括一个或多个污 染控制单元，每个单元中包含陶瓷载体、金属壳体、密封衬垫。
[0003] 由于陶瓷载体的热膨胀系数比作为其容器的金属壳体低10倍左右，高温下两者 间隙增大。密封衬垫在常温与高温下均具有足够的膨胀性能，足以补偿载体与壳体之间的 扩大间隙，在整个工作温度区间内起到固定、减震、密封、隔热、消音的作用。陶瓷载体具有 硬、脆、易碎裂的特点，若载体碎裂则污染控制单元即失效。密封衬垫不能提供均匀的膨胀 力是导致载体碎裂的重要原因之一，因此对衬垫中膨胀性材料的分散性、密封衬垫整体的 均匀性提出了要求。由于机动车需要在运行与熄火两种工况交替运行，污染控制单元的温 度也随之在常温与高温之间交替，载体与壳体之间的间隙也随之扩大与缩小，对密封衬垫 的机械耐久性提出了要求。密封衬垫的边缘暴露在高温尾气气流中，对密封衬垫的耐吹蚀 性能提出了要求。
[0004]
【发明内容】
[0005] 本发明为了上述解决问题，进而提供了一种陶瓷纤维密封衬垫及其制备方法。
[0006] 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：方案一：一种陶瓷纤维密封衬 垫，其特征在于：所述衬垫由硅烷偶联剂处理后的陶瓷纤维，未经化学处理的陶瓷纤维，膨 胀材料，粘合剂、填料和添加剂制成，其中硅烷偶联剂处理后的陶瓷纤维的重量份数为〇~ 99,未经化学处理的陶瓷纤维的重量份数为0~99,膨胀材料的重量份数为0~60,粘合剂 的重量份数为1~15,填料的重量份数为0~5,添加剂的重量份数为0~5 ;
[0007] 方案二：所述方法包括如下步骤：步骤一、配浆：将定量的化学处理后的陶瓷纤 维、未经化学处理的陶瓷纤维、膨胀材料、填料加入水中，加入分散剂，配成纤维浓度为3~ 6%的混合物，再加入消泡剂后，施加高速搅拌对浆料中的固体加以分散使其分布均匀，分 散时间为2~30分钟，然后依次添加粘合剂和表面活性剂，在持续的低速搅拌下加入絮凝 剂，使浆料中的纤维絮凝成团，膨胀材料与填料被包裹在纤维絮团中。膨胀材料和填料也可 以在纤维絮凝之后再加入；
[0008] 步骤二、抄网成型：将配好的浆料注入放置在真空箱内渗透性丝网之上的成型模 具中，静置1-20秒，使浆料中各个纤维絮团之间充分交织，真空度为0. 05~0.IMPa，使用压 辊压制衬垫湿坯，除去模具，使用抄板将衬垫湿坯从渗透性丝网上取下；
[0009] 步骤三、干燥：干燥方法为对流干燥或微波干燥或两者的结合；当仅使用对流干 燥时，热干空气温度控制在60~120°C，干燥时间为1~12小时；当仅使用微波干燥时，微 波频率在2450兆赫干燥时间为0. 5~2小时；当对流干燥和微波干燥结合使用时，先利用 对流干燥除去密封衬垫中的水分，再使用微波干燥重点对衬垫中心进行加热干燥，除去剩 余的水分；
[0010] 步骤四、切割成型：将干燥后的密封衬垫半成品进一步，按照实际要求的加工图 纸，使用激光切割、冲压成型的加工方式制成成品。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明中的陶瓷纤维密封衬垫，使用化学处理后的陶瓷纤 维与未经化学处理的陶瓷纤维的混合物作为密封衬垫的骨架材料，与同类产品相比具有更 强的机械耐久性能和耐吹蚀性能，且具有原材料成本低的优点。使用新型湿法抄网工艺步 骤，不仅使膨胀材料更均匀的分布在无机纤维骨架中，也提高了密封衬垫整体成型的均匀 度。
【具体实施方式】
[0012]
【具体实施方式】一：本实施方式以下结合具体实施例对本发明做进一步描述和说 明。
[0013] 所述衬垫由硅烷偶联剂处理后的陶瓷纤维，未经化学处理的陶瓷纤维，膨胀材料， 粘合剂、填料和添加剂制成，其中硅烷偶联剂处理后的陶瓷纤维的重量份数为O~99,未经 化学处理的陶瓷纤维的重量份数为O~99,膨胀材料的重量份数为O~60,粘合剂的重量 份数为1~15,填料的重量份数为0~5,添加剂的重量份数为0~5。
[0014]膨胀材料包括未膨胀蛭石、可膨胀石墨或上述二者的混合物。
[0015]粘合剂包括有机粘合剂和无机粘合剂，其中有机粘合剂包括改性淀粉、羧甲基纤 维素钠、乙酸乙酯胶乳、丙烯酸胶乳、天然橡胶胶乳、丁苯胶乳和甲基丙烯酸酯胶乳，无机粘 合剂包括硅酸钠、钠基膨润土、钙基膨润土、硅溶胶、铝溶胶、黏土或上述一种或多种成分的 组合。
[0016]填料包括空心玻璃微珠、膨胀后蛭石、云母、珍珠岩或上述一种或多种成分的组 合。
[0017]添加剂包括表面活性剂、消泡剂、絮凝剂、分散剂或上述一种或多种成分的组合。
[0018]【具体实施方式】二、硅烷偶联剂处理后的陶瓷纤维按如下步骤制成：步骤一、将硅烷 偶联剂配成0. 5~1%浓度的稀溶液；步骤二将待处理的陶瓷纤维浸渍在步骤一中的稀溶 液中，时间为5~30分钟；步骤三、取出后在80~150°C下烘干备用。
[0019]【具体实施方式】三、所述方法包括如下步骤：步骤一、配浆：将定量的化学处理后的 陶瓷纤维、未经化学处理的陶瓷纤维、膨胀材料、填料加入水中，加入分散剂，配成纤维浓度 为3~6%的混合物，再加入消泡剂后，施加高速搅拌对浆料中的固体加以分散使其分布均 匀，分散时间为2~30分钟，然后依次添加粘合剂和表面活性剂，在持续的低速搅拌下加入 絮凝剂，使浆料中的纤维絮凝成团，膨胀材料与填料被包裹在纤维絮团中。膨胀材料和填料 也可以在纤维絮凝之后再加入；
[0020] 步骤二、抄网成型：将配好的浆料注入放置在真空箱内渗透性丝网之上的成型模 具中，静置1-20秒，使浆料中各个纤维絮团之间充分交织，真空度为0. 05~0.IMPa，使用压 辊压制衬垫湿坯，除去模具，使用抄板将衬垫湿坯从渗透性丝网上取下；
[0021] 步骤三、干燥：干燥方法为对流干燥或微波干燥或两者的结合；当仅使用对流干 燥时，热干空气温度控制在60~120°C，干燥时间为1~12小时；当仅使用微波干燥时，微 波频率在2450兆赫干燥时间为0. 5~2小时；当对流干燥和微波干燥结合使用时，先利用 对流干燥除去密封衬垫中的水分，再使用微波干燥重点对衬垫中心进行加热干燥，除去剩 余的水分；
[0022] 步骤四、切割成型：将干燥后的密封衬垫半成品进一步，按照实际要求的加工图 纸，使用激光切割、冲压成型的加工方式制成成品。
[0023]【具体实施方式】四、化学处理陶瓷纤维的步骤如下：称取100g陶瓷纤维，其中含量Al2O3为55%，SiO2和Al203含量为"％，纤维直径为5~ 8ym，纤维长度为1~2〇mm，使用 除渣工艺除去陶瓷纤维中的渣球，至渣球含量低于5%质量分数。
[0024]在2000ml水中加入50g氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550)溶液，搅拌水解10分钟。 将上述陶瓷纤维全部进入硅烷偶联剂的水解液中，浸渍10分钟后取出，过滤，在80°C烘箱 中烘干备用。
[0025]制备衬垫的方法如下：步骤一、配浆：称量经过化学处理的陶瓷纤维1830g、未改 性的未膨胀蛭石2030g，一同加入80升水中，加入50ml浓硫酸（98%