烴類樹脂強(qiáng)化的超細(xì)含氧無機(jī)纖維束的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種烴類樹脂強(qiáng)化的超細(xì)含氧無機(jī)纖維束的制備方法，其特征在于具體步驟如下：按質(zhì)量份數(shù)比由5~10份石油樹脂，75~85份的溶劑以及10~15份的柔順劑組成的液體，采用熱固化樹脂以及工業(yè)溶劑的混合液體，對可以應(yīng)用于顆粒物過濾器的超細(xì)無機(jī)耐熱纖維進(jìn)行浸泡處理，然后固化，滿足纖維在制備載體過程中的強(qiáng)度要求，防止斷絲，使抗拉強(qiáng)度略微提高，但是抗撓和抗折性能指標(biāo)提高2~4倍以上，采用該纖維用于制備顆粒物處理的載體材料；該方法具有思路巧妙，工藝簡單，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
【專利說明】烴類樹脂強(qiáng)化的超細(xì)含氧無機(jī)纖維束的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種烴類樹脂強(qiáng)化的超細(xì)含氧無機(jī)纖維束的制備方法，用于制備D0C，POC, CSF和類似DPF的顆粒物后處理器的載體材料，也可以應(yīng)用于SCR后處理器的載體材料。
【背景技術(shù)】 [0002]對于汽車行業(yè)來講，節(jié)能環(huán)保是當(dāng)前全球面臨的共同問題；盡管柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性比汽油機(jī)高，但是，由于柴油機(jī)的微粒的排放量是汽油機(jī)的20-70倍，因此，柴油機(jī)的應(yīng)用受到一定的限制；
汽車的污染物中，主要包括NOX和PM ;大氣中所有的顆粒物排放量，機(jī)動車的排放量占據(jù)總量的第3位，每年接近60萬噸；
在機(jī)動車的顆粒物排放中，主要分布在顆粒尺寸為2.5~IOym的范圍內(nèi)，簡稱為ΡΜ2.5~ΡΜ10，這類顆粒對人類的危害對大，成為當(dāng)前汽車尾氣排放凈化處理的重點(diǎn)；最近開始實(shí)施的北京國5標(biāo)準(zhǔn)，不僅更嚴(yán)格的限制ΡΜ2.5~PMlO的排放數(shù)量，并規(guī)定了對所有的顆粒物個數(shù)PN的限制；可見，未來用于處理ΡΜ2.5~PMlO的后處理技術(shù)和裝備更加普遍；
目前，國內(nèi)外用于處理ΡΜ2.5~PMlO的都是采用DPF后處理器，這項(xiàng)技術(shù)被CORNING和NGK公司所壟斷，昂貴的價(jià)格將成為制約在國內(nèi)推廣使用的因素，未來也會面臨更多的市場和使用的問題；
DPF是一種用泡沫陶瓷作濾芯的柴油機(jī)排氣微粒后處理器，濾芯中有不貫通孔使過濾面積增大，壁面上分布了大小不等的微孔，微孔徑8~16 μ m,孔隙率40% ^50%,通道寬度2~3mm，壁厚0.30-θ.45mm ;新鮮DPF樣件對PM處理效果可達(dá)到95% ;使用中的DPF微粒積累一定量后，后噴柴油燃燒加熱，把已沉積在濾芯上的微粒燒掉，實(shí)現(xiàn)再生，理論上講，DPF可長期有效；
顆粒過濾的機(jī)理是壓緊效應(yīng)、熱效應(yīng)和電效應(yīng)的有機(jī)結(jié)合；利用載體對顆粒的截留和碰撞，以及顆粒自身的擴(kuò)散和重力沉降的共同作用實(shí)現(xiàn)凈化除去；其中，壓緊效應(yīng)是指基體上的稍微曲折的微孔，相當(dāng)于濾餅和濾床的作用，當(dāng)PM顆粒被迫通過這些微孔時(shí)被截流收集起來，達(dá)到過濾效果，這里，形成一定厚度的濾床最關(guān)鍵；熱效應(yīng)是指可以理解為等容熱效應(yīng)，當(dāng)一個納米顆粒尺寸的微粒處于較高溫度條件下，熱振動頻率加快，布朗運(yùn)動的軌跡更曲折，因而，增加了被截留的可能性；而電效應(yīng)是指運(yùn)動中物之間以及顆粒物和壁面之間的摩擦使之表面帶有電荷，即使它可能通過了前面的大孔也有可能借助于靜電作用被下一個稍大尺寸的孔所截留而濾去；
如何選用新材料和工藝，科學(xué)的設(shè)計(jì)過濾器的宏觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)是重要的課題；對顆粒過濾器的基本要求是具備較高過濾效率和較低排氣阻力；顆粒過濾器的性能受過濾體結(jié)構(gòu)參數(shù)及氣流參數(shù)等眾多因素影響，且過濾效率和排氣阻力又往往存在相互矛盾和相互制約的折衷關(guān)系；顆粒過濾器結(jié)構(gòu)參數(shù)中，顆粒過濾器長度、通道數(shù)、通道寬度和壁厚決定了過濾器的長度和橫斷面積，它們不僅會影響到顆粒過濾器的整體性能；增大顆粒過濾器長度和橫斷面積能有效提高顆粒過濾器的過濾效率和降低氣流阻力，但受車輛的安裝空間的限制；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定車輛的顆粒過濾器的最大氣流阻力一般要控制在IOkPa以下，此夕卜，顆粒過濾器也必須滿足機(jī)械強(qiáng)度、耐熱應(yīng)力沖擊及制造工藝簡便等特點(diǎn)；上述特性的必須依靠載體新材料來實(shí)現(xiàn)；
專利號為CN201020287676.0的柴油發(fā)動機(jī)尾氣碳煙顆粒捕集過濾器專利，是在圓桶殼體內(nèi)設(shè)有緊密纏繞的不銹鋼網(wǎng)，在所述不銹鋼網(wǎng)上設(shè)有壓折和壓凸，但是，所具備的貫通孔道不利于微小顆粒的捕集；專利號為CN200920053958.1的尾氣排放過濾器專利，是一個同心筒外包玻纖，尾氣從側(cè)面進(jìn)入，從中心尾部逸出，起到過濾作用的是玻纖，這種結(jié)構(gòu)存在氣流分布不均的問題，另外，汽車發(fā)動機(jī)的循環(huán)脈沖排氣氣流將把玻纖吹散撕裂，壽命短，失效很快；專利號為CN200480026612.2的柴油機(jī)顆粒過濾器專利，是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的壁流式的DPF陶瓷載體；專利號為CN200410055292.5的柴油機(jī)顆粒過濾器專利，是一種采用FBC添加劑輔助的壁流式的DPF碳化硅載體，并包含了釩的氧化物、鎢的氧化物和金屬鈀催化劑最后成為⑶PF ;專利號為CN01816995.3的蜂窩狀顆粒過濾器專利，是一種沿著流向軸具有不同壁厚的如蜂窩狀的多單元結(jié)構(gòu)，具體適用于柴油機(jī)顆粒過濾器，不過它也可適用于部分流的蜂窩結(jié)構(gòu)。蜂窩結(jié)構(gòu)熱容量從入口端到出口端逐漸變化；專利號為CN200810215253.5的廢氣顆粒過濾器和制造廢氣顆粒過濾器的方法專利，是一種完全采用金屬泡沫載體的廢氣顆粒過濾器；專利號為CN201080028039.4的柴油機(jī)煙灰顆粒過濾器筒專利，一種按照一定方式排列的多筒的壁流式的金屬絲網(wǎng)卷繞而成的柴油機(jī)煙灰顆粒過濾器；專利號為CN03804171.5的柴油機(jī)排出尾氣凈化過濾器專利，是在過濾器容器內(nèi)充填具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的顆粒狀陶瓷多孔體而構(gòu)成，所述粒狀陶瓷多孔體的平均粒徑為
4.(T20mm，所述顆粒狀陶瓷多孔體在其內(nèi)部具有大量人工形成的氣孔及與相鄰的氣孔彼此相連通的連通孔，一些所述氣孔部分地暴露在所述多孔體的表面。
[0003]為實(shí)現(xiàn)處理微粒物所采用的技術(shù)方案都不是唯一的，因此，開發(fā)不同于DPF的車用顆粒物過濾裝置是一個非常有挑戰(zhàn)的技術(shù)；
為面對未來更嚴(yán)格的PM2.5?PMlO顆粒處理標(biāo)準(zhǔn)要求，傳統(tǒng)的一些過濾材料，例如，金屬絲網(wǎng)和金屬燒結(jié)氈無法勝任。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明采用一種一種烴類樹脂強(qiáng)化的超細(xì)含氧無機(jī)纖維束的制備方法，其把壓緊效應(yīng)、熱效應(yīng)和電效應(yīng)三種效應(yīng)發(fā)揮極致，制備顆粒處理器載體的新材料，涂敷氧化型的催化劑后，使PM的去除效果最大化；其使抗撓和抗折性能指標(biāo)提高2?4倍以上，采用該纖維用于制備顆粒物處理的載體材料；該方法具有思路巧妙，工藝簡單，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種烴類樹脂強(qiáng)化的超細(xì)含氧無機(jī)纖維束的制備方法，其特征在于具體步驟如下:按質(zhì)量份數(shù)比由5?10份石油樹脂，75?85份的溶劑以及1(T15份的柔順劑組成的液體，經(jīng)混合攪拌后完全溶解，將超細(xì)無機(jī)耐熱纖維束浸入液體中浸泡，采用IOOKpa的壓縮空氣吹掃，然后經(jīng)過2(T30°C室溫下，再經(jīng)過的6?10h固化處理。
[0006]所述的超細(xì)無機(jī)耐熱纖維束是單絲直徑3?20 u m的纖維制備的直徑0.f 2mm的玄武巖纖維束或繩。[0007]所采用樹脂為工業(yè)C5或C9石油樹脂，溶劑為石油醚，柔順劑為工業(yè)的-35#柴油。
[0008]本發(fā)明的積極效果是解決了纖維束的抗折和抗撓性能，解決了和金屬絲網(wǎng)‘混編’過程中的斷絲問題，所制備的渾絲網(wǎng)片，適合于顆粒處理的載體材料，滿足更為苛刻的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)要求，有利于汽車行業(yè)減排；具有很高的實(shí)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明強(qiáng)化前的示意圖。
圖2是本發(fā)明強(qiáng)化后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面通過附圖和實(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)。
[0011]實(shí)施例1
如圖2所示，選取工業(yè)的5份C5石油樹脂，加入85份工業(yè)石油醚作為溶劑，以及10份的-35#柴油，攪拌溶解，構(gòu)成粘結(jié)劑液體；采用單絲直徑20 μ m的纖維所制備的直徑Imm的玄武巖纖維繩，浸泡此作為粘結(jié)劑，然后，采用IOOKpa的壓縮空氣吹掃，去除多余的粘結(jié)劑；在室溫下約25°C，放置6h，完成纖維束的固化處理。
[0012]實(shí)施例2
選取工業(yè)的8份的C5石油樹脂，加入80份工業(yè)石油醚作為溶劑，以及12份的-35#柴油，攪拌溶解，構(gòu)成粘結(jié)劑液體；采用單絲直徑20 μ m的纖維所制備的直徑Imm的玄武巖纖維繩，浸泡此作為粘結(jié)劑，然后，采用IOOKpa的壓縮空氣吹掃，去除多余的粘結(jié)劑；在室溫下約25 °C，放置8h，完成纖維束的固化處理。
[0013]實(shí)施例3
選取工業(yè)的10份的C9石油樹脂，加入75份工業(yè)石油醚作為溶劑，以及15份的-35#柴油，攪拌溶解，構(gòu)成粘結(jié)劑液體；采用單絲直徑20 μ m的纖維所制備的直徑Imm的玄武巖纖維繩，浸泡此作為粘結(jié)劑，然后，采用IOOKpa的壓縮空氣吹掃，去除多余的粘結(jié)劑；在室溫下約25°C，放置10h，完成纖維束的固化處理。
[0014]實(shí)施例4
如圖1所示，取一個長度500mm的直徑為20mm的不銹鋼管，兩端架起，并固定；取沒經(jīng)粘結(jié)劑固化處理的單絲直徑20 μ m的纖維制備的直徑Imm的玄武巖纖維繩,長度1000mm, —段固定上IOOg的砝碼，另一端手持，搭在不銹鋼管上，沿不銹鋼管徑向90度方向拉動/滑動，即使砝碼自然下垂，然后再沿不銹鋼管90度方向拉動/滑動；循環(huán)往復(fù)；對于沒經(jīng)粘結(jié)劑固化處理的玄武巖纖維繩，12個回合就發(fā)現(xiàn)玄武巖纖維繩明顯的拉毛，部分纖維斷；上下26個回合，玄武巖纖維繩徹底斷裂。
[0015]實(shí)施例5
取實(shí)施例1中處理后的玄武巖纖維繩，重復(fù)實(shí)施例4的試驗(yàn)，33個回合，發(fā)現(xiàn)纖維束拉毛，61個回合纖維束斷。
[0016]實(shí)施例6 取實(shí)施例2中處理后的玄武巖纖維繩，重復(fù)實(shí)施例4的試驗(yàn)，40個回合，發(fā)現(xiàn)纖維束拉毛，67個回合纖維束斷。
[0017] 實(shí)施例7
取實(shí)施例3中處理后的玄武巖纖維繩，重復(fù)實(shí)施例4的試驗(yàn)，111個回合，發(fā)現(xiàn)纖維束拉毛，154個回合纖維束斷。
【權(quán)利要求】
1.一種烴類樹脂強(qiáng)化的超細(xì)含氧無機(jī)纖維束的制備方法，其特征在于具體步驟如下:按質(zhì)量份數(shù)比由5?10份石油樹脂，75?85份的溶劑以及1(T15份的柔順劑組成的液體，經(jīng)混合攪拌后完全溶解，將超細(xì)無機(jī)耐熱纖維束浸入液體中浸泡，采用IOOKpa的壓縮空氣吹掃，然后經(jīng)過2(T30°C室溫下，再經(jīng)過的6?10h固化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烴類樹脂強(qiáng)化的超細(xì)含氧無機(jī)纖維束的制備的方法，其特征在于所述的超細(xì)無機(jī)耐熱纖維束是單絲直徑3?20 u m的纖維制備的直徑0.f 2mm的玄武巖纖維束或繩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烴類樹脂強(qiáng)化的超細(xì)含氧無機(jī)纖維束的制備的方法，其特征在于所采用樹脂為工業(yè)C5或C9石油樹脂，溶劑為石油醚，柔順劑為工業(yè)的-35#柴油。
【文檔編號】D06M15/227GK103603198SQ201310523409
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】張克金, 崔龍, 王金興, 韓金磊, 許德超, 安宇鵬, 鄭曉旭 申請人:中國第一汽車股份有限公司