專利名稱：經(jīng)纖維強(qiáng)化的多孔性基材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明概括涉及多孔性蜂巢狀基材，且更特定涉及由包含以纖維為基質(zhì)的材料的原料所組成的多孔性蜂巢狀基材。
背景技術(shù)：
先進(jìn)的陶瓷材料一般利用于設(shè)置在不友善環(huán)境中的系統(tǒng)中，例如，舉例而言，汽車引擎(如觸媒轉(zhuǎn)化器)、航空應(yīng)用(如太空梭磚)、耐火的操作(如耐火磚)及電子裝置(如電容器、絕緣體)。在這些環(huán)境中，多孔性陶瓷體特別用作過濾器。例如，現(xiàn)今的汽車工業(yè)使用陶瓷蜂巢狀基材(即多孔性陶瓷體)以主導(dǎo)廢氣的催化性氧化還原及過濾微粒狀的排放物。陶瓷蜂巢狀基材提供過濾上的高比表面積及催化反應(yīng)上的支撐體，同時(shí)，在有關(guān)汽車引擎環(huán)、境的高操作溫度下，陶瓷蜂巢狀基材是穩(wěn)定且實(shí)質(zhì)上結(jié)構(gòu)可靠的。一般而言，陶瓷材料，例如舉例而言，以鈦酸鋁為基質(zhì)的陶瓷，是在高溫環(huán)境中表現(xiàn)良好的惰性材料。然而，陶瓷材料并非不受熱應(yīng)力影響，例如自高溫度梯度產(chǎn)生的應(yīng)力，與使材料遭受極端溫度間熱偏移的環(huán)境。當(dāng)所欲的特性為高度多孔性時(shí)，例如過濾應(yīng)用上，暴露于極端熱環(huán)境的陶瓷材料的表現(xiàn)甚至更加受到挑戰(zhàn)。已知作為高溫環(huán)境中的過濾介質(zhì)及/或催化性主體的高孔隙度鈦酸鋁基材材料，在許多應(yīng)用中會降解及失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明藉由使用以纖維為基質(zhì)的材料來提供由一剛性纖維狀微結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的具機(jī)械完整性的所欲組成，提供一高孔隙度基材，從而克服先前技術(shù)缺點(diǎn)。本發(fā)明的基材適合用于嚴(yán)苛的環(huán)境中，如高溫環(huán)境，作為過濾介質(zhì)及/或催化性主體。在本發(fā)明的一方面，多孔性蜂巢狀基材包含剛性蜂巢狀外形，所述剛性蜂巢狀外形具有一通道陣列。如本說明書所使用，「剛性」一詞意謂該結(jié)構(gòu)在處理或加工時(shí)并非可撓的或可彎曲的，展現(xiàn)至少100 psi的冷碎強(qiáng)度(cold crush strength)。本發(fā)明的蜂巢狀基材包含約10體積％至約60體積％的陶瓷纖維，與差額的或約90體積％至約40體積％的纖維材料。所述陶瓷纖維與所述陶瓷材料形成多孔性基材的組成，其系由所述陶瓷纖維與所述陶瓷材料之間的反應(yīng)所產(chǎn)生。所述多孔性基材中的纖維材料貢獻(xiàn)于基材中具孔隙度的開孔網(wǎng)絡(luò)的形成，在過濾應(yīng)用上提供高滲透性與低操作背壓。制造所述多孔性蜂巢狀基材的方法包括混合約10體積％至約60體積％的纖維材料與差額的以顆粒為基質(zhì)的材料，以提供作為所述基材的所欲組成的前驅(qū)物的材料。這些材料(代表非揮發(fā)性組分)與揮發(fā)性組分(如粘結(jié)劑與孔洞形成劑)和一液體混合，以提供一可擠制的混合物。所述混合物被擠制成為一胚體蜂巢狀外形，經(jīng)過干燥，并經(jīng)過一系列加熱加工以接續(xù)除去揮發(fā)性組分，然后燒結(jié)所述胚體蜂巢狀外形以將所述前驅(qū)物反應(yīng)成形為所欲的組成。在本發(fā)明的一方面，由以纖維為基質(zhì)的材料與以顆粒為基質(zhì)的材料之間的反應(yīng)成形的組成，可為以纖維為基質(zhì)的材料上的介面層，或是形成于以纖維為基質(zhì)的材料或以顆粒為基質(zhì)的材料的表面上。在本發(fā)明的另一方面，由以纖維為基質(zhì)的材料與以顆粒為基質(zhì)的材料之間的反應(yīng)成形的組成，可實(shí)質(zhì)上均勻地分布于所述基材中。在本發(fā)明的又另一方面，由以纖維為基質(zhì)的材料與以顆粒為基質(zhì)的材料之間的反應(yīng)成形的組成，可實(shí)質(zhì)上消耗掉所述纖維，使得纖維材料與陶瓷材料之間的介面實(shí)質(zhì)上無法確定。本發(fā)明的各方面包含由纖維材料與以顆粒為基質(zhì)的材料之間的反應(yīng)成形的組成，包含，但不限于，鈦酸鋁、堇青石與碳化硅。


圖式構(gòu)成本說明書的一部分，并包括本發(fā)明的例示型實(shí)施方案，其可以各種形式而體現(xiàn)。圖I描述根據(jù)本發(fā)明的蜂巢狀基材。
圖2顯示本發(fā)明的蜂巢狀基材中多孔性微結(jié)構(gòu)的放大區(qū)域。圖3為一流程圖，描述根據(jù)本發(fā)明制造多孔性蜂巢狀基材的方法。
具體實(shí)施例方式以下提供本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明可以各種形式體現(xiàn)。因此，本文揭露的特定細(xì)節(jié)不應(yīng)視為限制，而是作為教導(dǎo)熟悉本技術(shù)領(lǐng)域人士實(shí)際上如何應(yīng)用本發(fā)明的詳細(xì)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)或方式的代表性基礎(chǔ)。以陶瓷纖維為基質(zhì)的基材材料可用于高溫隔熱、過濾及主導(dǎo)催化反應(yīng)。所述材料，以任何各種形式，可用于高溫應(yīng)用如觸媒轉(zhuǎn)化器、NOx吸附器、脫硝過濾器、多功能過濾器、熔融金屬的傳輸機(jī)制與過濾器、再生器核心、化學(xué)加工、固定床反應(yīng)器、加氫脫硫作用、加氫裂解或加氫處理，及引擎排氣過濾。以粉末為基質(zhì)的陶瓷基材可經(jīng)由使用有機(jī)物與孔洞形成劑而制成多孔性形式，所述有機(jī)物與孔洞形成劑在基材制造中典型的燒結(jié)程序期間揮發(fā)掉?；蛘?，以粉末為基質(zhì)的陶瓷蜂巢狀基材的燒結(jié)程序可致密化陶瓷前驅(qū)物，以致于燒結(jié)后的基材材料遍含孔洞與空隙。由以粉末為基質(zhì)的材料所制造之多孔性基材在燒結(jié)的材料中整體孔隙度(bulkporosity)多于50%時(shí)會明顯折損。在如此高的孔隙度下，以粉末為基質(zhì)的基材變得較為脆弱，并在經(jīng)受溫度梯度及/或機(jī)械應(yīng)力時(shí)發(fā)生機(jī)械故障。此外，由以粉末為基質(zhì)的陶瓷與陶瓷前驅(qū)物衍生的多孔性陶瓷基材的孔洞型態(tài)并不適用于過濾應(yīng)用，因?yàn)橐苑勰榛|(zhì)的材料中由原料的致密化及/或由有機(jī)物與孔洞形成劑的揮發(fā)，所形成的空隙空間與孔洞并未良好的互連?；ミB良好的開孔網(wǎng)絡(luò)或孔洞空間展現(xiàn)高程度的滲透性，在過濾應(yīng)用中結(jié)果為增進(jìn)的流速與較低的背壓和較高的功效。由以纖維為基質(zhì)的原料衍生成的多孔性陶瓷基材可提供一高滲透形式的孔隙度，具有增進(jìn)的結(jié)構(gòu)完整性。已知以纖維為基質(zhì)的材料可在低質(zhì)量時(shí)提供高強(qiáng)度，并可承受廣且突然的溫度偏離而未展現(xiàn)熱震或機(jī)械性降解。陶瓷纖維亦可用于制造高溫剛性隔熱板，例如用于燃燒室內(nèi)襯與需抗沖擊的高溫環(huán)境中的真空鑄造板。鑄造程序也可用于形成陶瓷纖維的剛性結(jié)構(gòu)，例如窯具與承載磚。當(dāng)使用于此處，纖維是一材料的形式，其長寬比，即長度除以寬度，大于I。纖維的橫切面通常為圓形，然而也可能是其他形狀如三角形、長方形或多邊形。此外，纖維寬度可能隨著纖維長度或纖維切面而變化。許多種類的材料組成可以纖維形式提供。一般而言，纖維可由數(shù)種方法之一者來制造，包括但不限于，紡制、吹制、抽制或溶膠-凝膠法。大多數(shù)用于耐火隔絕的陶瓷纖維，例如硅酸鋁或氧化鋁纖維，具有約I微米至約25微米的直徑或?qū)挾?，且更典型?微米至約10微米。熟悉此技術(shù)領(lǐng)域人士應(yīng)理解，用作生產(chǎn)多孔性纖維基材的原料的纖維，其形狀和較典型陶瓷粉末材料形成強(qiáng)烈對比，其中此種以顆粒為基質(zhì)的材料的長寬比大約為I。圖I描述根據(jù)本發(fā)明的蜂巢狀基材。基材100具有一蜂巢狀陣列的壁110，定義出相鄰壁之間的通道120?；?00，更特 定而言指壁110，是由一陶瓷材料組成的多孔性微結(jié)構(gòu)。參照圖2，其繪示根據(jù)本發(fā)明的多孔性基材的橫切面，繪示一包含纖維的多孔性陶瓷材料，提供一多孔性微結(jié)構(gòu)200?？锥纯臻g220是由交疊且互相纏結(jié)的纖維210之間的空間所創(chuàng)造。形成壁110的多孔材料結(jié)構(gòu)的基體230，是由纖維210與陶瓷材料240所形成。本技術(shù)領(lǐng)域普遍已知使用纖維強(qiáng)化物件。一般經(jīng)纖維強(qiáng)化的復(fù)合物包括纖維與基體的結(jié)構(gòu)。纖維提供強(qiáng)度，而基體將纖維黏合在一起以轉(zhuǎn)移強(qiáng)化用纖維之間的應(yīng)力。已知蜂巢狀陶瓷基材包括少量的纖維以提供蜂巢狀結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)度與強(qiáng)化性。然而，在本發(fā)明的方法與裝置中，所述纖維并非僅僅增強(qiáng)基體，而是在基體形成中與之反應(yīng)，并提供貢獻(xiàn)于由相鄰且交疊的纖維之間的空間所產(chǎn)生的孔隙度與滲透性。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與經(jīng)纖維強(qiáng)化的物件結(jié)構(gòu)之間的一個關(guān)鍵區(qū)別在于，本發(fā)明的纖維與相鄰并相連接的纖維及/或連結(jié)基質(zhì)反應(yīng)，以形成一大致均勻的復(fù)合材料。作為制造多孔性蜂巢狀基材的原料的以纖維為基質(zhì)的材料，提供較相同組成的以粉末為基質(zhì)的材料更增進(jìn)的性質(zhì)。共有的美國專利第7，486，962號與第7，578，865號，并于此處作為參考，揭露高多孔性以纖維為基質(zhì)的蜂巢狀基材的方法與裝置。此等文獻(xiàn)揭露擠制的蜂巢狀基質(zhì)中，互相纏結(jié)且連結(jié)的纖維所產(chǎn)生的開孔網(wǎng)絡(luò)與互連的孔隙度，提供一高滲透的多孔性結(jié)構(gòu)，有利于過濾與化學(xué)加工應(yīng)用。當(dāng)以纖維為基質(zhì)的材料被包含在陶瓷材料與陶瓷前驅(qū)物及/或玻璃材料與有機(jī)粘結(jié)劑和孔洞形成劑的可擠制的混合物中時(shí)，在影響互連孔洞的尺寸、形狀與分布之形成蜂巢外形的擠制程序中，所述以纖維為基質(zhì)的材料以相對于有機(jī)粘結(jié)劑與孔洞形成劑預(yù)先定位。該伸長的纖維材料提供相鄰的孔洞之間的路徑，以確保最終燒結(jié)結(jié)構(gòu)中相鄰孔洞之間的互連性。以纖維為基質(zhì)的多孔性基材的孔隙度主要決定于用以形成蜂巢狀基材的批料中，揮發(fā)性組分與非揮發(fā)性組分的相對量。舉例而言，在一具有約60%孔隙度的多孔性基材中，可擠制的批料將可能含有約40體積％的非揮發(fā)性組分與約60體積％的揮發(fā)性組分。非揮發(fā)性組分包含結(jié)果將形成基體230的材料，揮發(fā)性組分包含擠制成形程序的后續(xù)程序中將被揮發(fā)的材料，包括粘結(jié)劑、孔洞形成劑與流體。所述揮發(fā)性組分可包含以纖維為基質(zhì)的材料，如作為孔洞形成材料的易褪纖維(fugitive fiber),如紙或木衆(zhòng)纖維或碳纖維。然而，具有機(jī)組成的纖維材料也可考慮用作非揮發(fā)性材料，若將擠制成形程序的后續(xù)程序設(shè)定為反應(yīng)這些材料以成為基體230的一部分時(shí)，例如若燒結(jié)程序在真空或惰性環(huán)境中進(jìn)行，而基體230包含以碳化物為基質(zhì)的組成時(shí)。在根據(jù)本發(fā)明之多孔性結(jié)構(gòu)中，如圖2所示，以纖維為基質(zhì)的材料的相對量為用于形成基體230的非揮發(fā)性組分的約10體積％至60體積％。以纖維為基質(zhì)的材料的相對量，可為用于形成基體230的非揮發(fā)性組分的10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60體積％。所述纖維與剩余40%至90%的以顆粒為基質(zhì)的材料反應(yīng)，提供所欲的組成及/或形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有基質(zhì)230中的大致均勻組成。此纖維相對量通常是低的，就纖維材料可能或可能不輕易顯現(xiàn)在最終結(jié)構(gòu)中而言(未經(jīng)詳細(xì)的微結(jié)構(gòu)分析)。然而，以纖維為基質(zhì)的材料的使用影響所得基體230的孔洞結(jié)構(gòu)，同時(shí)對組成有所貢獻(xiàn)，因此在形成基材期間影響材料的性質(zhì)。圖3描述制造本發(fā)明的多孔性結(jié)構(gòu)的方法。一般而言，方法300使用一擠制程序以擠制可被固化成最終多孔基材的胚體基材。方法300中的擠制程序提供基材尺寸、形狀與幾何結(jié)構(gòu)的靈活性，因?yàn)榭墒箶D制模具與擠制設(shè)備適用于特定構(gòu)造。一般而言，非揮發(fā)性組分315 (包含纖維材料310與顆粒320)與揮發(fā)性組分325(包含粘結(jié)劑及/或孔洞形成劑)和流體330在混合步驟340中混合。所述纖維材料310包含陶瓷或玻璃材料，為最終基材所欲組成的前驅(qū)物，或具有最終基材的組成，或最終基材的復(fù)合材料的一組分。所述顆粒材料包含陶瓷或玻璃材料，為最終基材所欲組成的前驅(qū)物，或具有最終基材的組成，或最終基材的復(fù)合材料的一組分。根據(jù)本發(fā)明，纖維材料310的相對 量可為非揮發(fā)性組分315的約10體積％至約60體積％的范圍。纖維材料310的組成與顆粒材料315的組成決定最終基材，特定而言指基體230，的組成。舉例而言，欲制造具鈦酸鋁組成的多孔性基材，非揮發(fā)性組分315可包含鈦酸鋁前驅(qū)物或可能導(dǎo)致非計(jì)量比鈦酸鋁的其他化合物。例如，已可輕易取得纖維形式的硅酸鋁材料如非晶性50%氧化鋁/50% 二氧化硅(硅石)，其可和粉末狀二氧化鈦結(jié)合，形成具鈦酸鋁與莫來石及/或鈦酸鋁、莫來石與以硅石為基質(zhì)的玻璃的復(fù)合組成的結(jié)構(gòu)。更進(jìn)一步，莫來石纖維可與二氧化鈦纖維一起包含而提供相似的鈦酸鋁一莫來石一玻璃復(fù)合物。在另一實(shí)施方案中，前驅(qū)物可為粉末(及/或膠體)形式，使用包含硅石纖維的添加物，以形成鈦酸鋁包圍硅石纖維的結(jié)構(gòu)，或者由適量來自前驅(qū)物的氧化鋁與硅石纖維反應(yīng)形成的莫來石纖維。這些復(fù)合結(jié)構(gòu)可為形成在纖維添加物上的鈦酸鋁涂層的形式。以下提供各種實(shí)施方案的特定實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明，纖維材料210可包含任何陶瓷、玻璃、無機(jī)、有機(jī)、金屬或介金屬纖維材料。舉例而言，纖維310可包含莫來石、氧化鋁、硅石/氧化鋁與硅石的混合物、含氧化鋁、硅石與硅酸鋁的混合物、硅酸鋁硼、碳化硅、氮化硅、堇青石、釔鋁石榴石、氧化鋁增強(qiáng)熱障壁(AETB)組合物(alumina-enhanced thermal barrier (AETB) composition)、氧化招一硅石一氧化硼化合物、含氧化鋁、硅石、氧化硼及/或硅酸鋁硼的組合、氧化鋁一莫來石、氧化鋁一硅石一氧化鋯、氧化鋁一硅石一氧化鉻、硅酸鎂、硅酸鎂鍶、硅酸鎂鈣鍶、纖維玻璃、E-玻璃(e-glass)、鈦酸招纖維、氧化銀鈦、二氧化鈦纖維、碳化鈦纖維、娃酸韓招、聚酯纖維、碳纖維、乾鎳石槽石、FeCrAl合金、酹類纖維(phenolic fibers)、聚合纖維、纖維素、角蛋白、對芳香聚酰胺(para-aramid)合成纖維、尼龍、聚四氟乙烯、氟聚合物、雙軸排列聚乙烯對苯二甲酸聚酯(polyethylene terephthalate polyester)、錯石纖維、鎳、銅、黃銅、不銹鋼、鎳鉻合金、Ni3Al,或是須晶如Al2O3須晶、MgO須晶、MgO-Al2O3須晶、Fe2O3須晶、BeO須晶、MoO須晶、NiO須晶、Cr2O3須晶、ZnO須晶、Si3N4須晶、AlN須晶、ZnS須晶、CdS須晶、氧化鶴須晶、LaB6須晶、CrB須晶、SiC須晶與B4C須晶。揮發(fā)性組分325包含粘結(jié)劑、分散劑、孔洞形成劑、增塑劑、加工助劑及強(qiáng)化材料。粘結(jié)劑包含的有機(jī)與無機(jī)材料與擠制或成形助劑、流變改質(zhì)劑與加工助劑和增塑劑，可用于后續(xù)的擠制步驟350期間。舉例而言，可并含作為揮發(fā)性組分325的有機(jī)粘結(jié)劑包含甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、乙基纖維素及其組合。有機(jī)粘結(jié)劑可包括但不限于熱塑性樹脂，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚乙烯乙酯、聚酯、等規(guī)聚丙烯、無規(guī)聚丙烯、聚砜、聚縮醒聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、富馬酸一卻燒共聚物(fumaron-indanecopolymer)、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯一丁二烯共聚物、丙烯酸類橡膠(acrylrubber)、聚乙烯丁醛、及離聚物樹脂。有機(jī)粘結(jié)劑可包含但不限于熱固性粘結(jié)劑，如環(huán)氧樹脂、尼龍、苯酚甲醛、苯酚呋喃甲醛、蠟、石蠟、蠟乳液、以及微晶蠟。有機(jī)粘結(jié)劑亦可包含但不限于纖維素、糊精、氯化烴、精煉褐藻酸鹽、淀粉、明膠、木質(zhì)素、橡膠、丙烯酸酯、浙青、酪蛋白、樹膠、白蛋白、蛋白質(zhì)、及二醇。所述揮發(fā)性組分325典型可包括燒結(jié)助劑，以相對小的量，例如小于I重量％，例如碳酸鎂或其他，以在較低燒結(jié)溫度下促進(jìn)形成鈦酸鋁，而不顯著改變所得鈦酸鋁組成的特性，例如像是CTE。揮發(fā)性組分325亦可包含穩(wěn)定用化合物，防止鈦酸鋁材料在操作期間分解的可能，例如作為柴油微粒過濾器時(shí)。穩(wěn)定用化合物可包含微量硅石、氧化鎂及/或氧化鐵?？刹⒑苄哉辰Y(jié)劑作為揮發(fā)性組分325，包含，例如羥丙基甲基纖維素、羥乙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚醚酰亞胺、瓊脂、瓊脂糖、糖蜜、糊精、淀粉、木質(zhì)磺酸鹽、木 質(zhì)素溶液、褐藻酸鈉、阿拉伯膠、三仙膠、黃蓍膠、梧桐樹膠、刺槐豆膠、鹿角菜、硬葡聚糖、丙烯酸酯、及陽離子半乳甘露聚醣?？刹⒑瑹o機(jī)粘結(jié)劑作為顆粒材料320，例如可溶性硅酸鹽、可溶性鋁酸鹽、可溶性磷酸鹽、球黏土、高嶺土、膨潤土(bentonite)、氧化硅膠體、氧化鋁膠體及硼磷酸鹽。所述無機(jī)粘結(jié)劑提供可塑性與可擠制性，并同時(shí)對作為非揮發(fā)性組分315的復(fù)合結(jié)構(gòu)的形成有所貢獻(xiàn)。揮發(fā)性組分325亦可包含增塑劑，可包含但不限于硬脂酸、聚乙二醇、聚丙二醇、丙二醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、酞酸二甲酯、酞酸二丁酯、酞酸二乙酯、酞酸二辛酯、酞酸二烯丙酯、甘油、油酸、硬脂酸丁酯、微晶蠟、石蠟、日本蠟、棕櫚蠟、蜂蠟、酯蠟、植物油、魚油、硅油、氫化花生油、磷酸三甲苯酯、硬脂酸甘油酯、及有機(jī)硅烷。揮發(fā)性組分325亦可包含增進(jìn)多孔性基材100中孔洞尺寸與分布的孔洞形成劑。加入孔洞形成劑以增加最終多孔性基材中的開放空間。孔洞形成劑的選擇不僅是為了其創(chuàng)造開放空間的能力與基于其熱降解行為，亦是為了在混合與擠制期間協(xié)助定向纖維。如此，孔洞形成劑協(xié)助將纖維排列成一交疊的模式，有助于燒結(jié)步驟380的晚期階段中纖維之間適當(dāng)?shù)倪B結(jié)。此外，孔洞形成劑也可扮演將纖維以較佳方向定向的角色，其影響擠制出基材在不同軸上的熱膨脹特性。作為揮發(fā)性組分325的孔洞形成劑可包含但不限于碳黑、活性碳、石墨片、合成石墨、木粉、經(jīng)修飾的淀粉、淀粉、纖維素、椰子殼粉、果殼、乳膠球、鳥食、鋸木屑、可熱解聚合物、聚(甲基丙烯酸烷酯)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸正丁酯、聚醚、聚四氫呋喃、聚(1，3-二氧戊烷)、聚(環(huán)氧烷)、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙燒、甲基丙烯酸酯共聚物、聚異丁烯、聚伸丙基碳酸酯(polytrimethylene carbonate)>聚乙烯草酸酯、聚￠-丙內(nèi)酯、聚S-戊內(nèi)酯、聚乙烯碳酸酯、聚丙烯碳酸酯、乙烯基甲苯/a -甲基苯乙烯共聚物、苯乙烯/ a -甲基苯乙烯共聚物、及烯烴-二氧化硫共聚物。如上已簡單敘述，可并含一或多種纖維組成作為纖維材料310。此外，揮發(fā)性組分325可為粉末、流體溶液或纖維形式。
典型的液體330為水，然而亦可提供其他液體，例如溶劑。此外，非揮發(fā)性組分315與揮發(fā)性組分325可以膠體懸浮液或溶液形式提供，可減少或消除額外液體330可能需要的量。液體330視需要添加以達(dá)成適用于擠制步驟350的混合物所欲的流變性。流變性可在混合步驟340期間進(jìn)行以評估混合物的流變性，與擠制步驟350所欲的流變性相較。過量的液體330是不理想的，因?yàn)樵诠袒襟E355期間可能發(fā)生過度收縮，此會在基材中誘發(fā)形成裂紋。非揮發(fā)性組分315與揮發(fā)性組分325與流體330在混合步驟340中混合以提供可擠制的混合物?；旌喜襟E340可包括干混合形式、濕混合形式、及剪切混合形式。已發(fā)現(xiàn)剪切或分散混合對于在混合物中產(chǎn)生高度均勻分布的纖維是理想的。分布是尤其重要的，因?yàn)榛旌衔镏刑沾刹牧系臐舛认鄬Φ?。對于在混合物中拆開與分布纖維，剪切混合是必要的。曲拐式混合機(jī)(sigma mixer)或等效的設(shè)備適用于執(zhí)行混合步驟340。隨著混合均勻混合物，可視需要調(diào)整混合物的流變性。當(dāng)混合混合物時(shí)，其流變性持續(xù)改變?？梢灾饔^的測試 流變性，或可經(jīng)測量以符合熟悉本技術(shù)領(lǐng)域人士所知的流變性數(shù)值。接著在擠制步驟350中，將可擠制的混合物擠制為一胚體基材。在螺旋擠制機(jī)的情況下，混合步驟340可近乎同時(shí)地與擠制步驟360 —起進(jìn)行，以提供高體積的連續(xù)生產(chǎn)線上的加工?；蚴?，亦可在一活塞擠制機(jī)中進(jìn)行批料加工以擠制所述混合物成為胚體基材?？山逵蓴D制混合物通過一蜂巢狀擠制模具而獲得蜂巢狀外形。蜂巢室的尺寸與幾何形式，例如室密度與壁厚度，由擠制模具的設(shè)計(jì)決定。胚體基材具有足夠的胚體強(qiáng)度以支撐基材并為后續(xù)程序維持?jǐn)D制的形狀與外形。固化系列355主要由干燥步驟360、粘結(jié)劑燒除步驟370與燒結(jié)步驟380所組成。執(zhí)行干燥步驟360以除去胚體基材中實(shí)質(zhì)上所有的液體，并固化或膠化揮發(fā)性組分325中的粘結(jié)劑組分。干燥步驟360可典型地在干燥爐中于相對低溫下進(jìn)行，或是采用其他干燥方法，例如微波、紅外線或控制濕度的干燥系統(tǒng)。已顯示在紅外線或微波干燥爐中干燥胚體基材以除去超過98%的流體，例如水，是一可接受的對于減少或消除后續(xù)高溫加工中因快速收縮產(chǎn)生的裂紋或崩壞的范圍。進(jìn)行粘結(jié)劑燒除步驟370以除去在高溫下可至少部分揮發(fā)的揮發(fā)性組分325，例如有機(jī)材料。所述添加物可在經(jīng)控制的方式中燒除，以維持纖維的定向與排列，并確保逸出的氣體與剩余物不干擾纖維結(jié)構(gòu)。當(dāng)添加物燒除時(shí)，纖維材料310在結(jié)構(gòu)中維持其相對于顆粒材料320的位置。使用如粘結(jié)劑，纖維已位于這些交疊的排列中，并可透過使用任何的孔洞形成劑材料而具有特定的模式。在粘結(jié)劑燒除步驟370期間，除去揮發(fā)性組分325之特定的時(shí)間、溫度與環(huán)境取決于所選擇的材料。舉例而言，若使用HPMC作為有機(jī)粘結(jié)劑的揮發(fā)性組分325，并用石墨顆粒作為孔洞形成劑，粘結(jié)劑燒除步驟370可選擇性除去添加物，藉由加熱胚體基材至約325° C以熱分解HPMC，而后在空氣吹洗環(huán)境中加熱胚體基材至約600° C，將石墨氧化為二氧化碳。然后進(jìn)行燒結(jié)步驟380，以自包含纖維材料310的非揮發(fā)性組分315形成多孔性結(jié)構(gòu)的組成。在燒結(jié)步驟380中，以纖維為基質(zhì)的材料310會經(jīng)由擠制程序350而排列且定位，且揮發(fā)性組分325經(jīng)由粘結(jié)劑燒除步驟370而除去。再參照圖2，以纖維為基質(zhì)的材料310表現(xiàn)為纖維210，與由已于粘結(jié)劑燒除步驟370除去的揮發(fā)性組分325形成的開放孔洞空間220，與至少圍繞纖維的以粉末為基質(zhì)的材料320。燒結(jié)步驟380在環(huán)境中加熱基材至一足以將非揮發(fā)性組分315與基體230的復(fù)合結(jié)構(gòu)燒結(jié)在一起的溫度。在本發(fā)明的一實(shí)施方案中，相對量約10體積％至約60體積％的纖維材料310，與相對量約90體積％至約40體積％的以顆粒為基質(zhì)的材料320連結(jié)，以形成一復(fù)合物，所述復(fù)合物于其中的纖維與非纖維材料之間大體上有明顯的組成分別。此實(shí)施方案中，在燒結(jié)步驟380期間，纖維與非纖維材料之間的反應(yīng)在纖維/非纖維介面創(chuàng)造了一介面組成。或是，纖維與非纖維材料之間的反應(yīng)改質(zhì)了基體320中纖維材料及/或非纖維材料的表面。此實(shí)施方案的例子可包括莫來石纖維于來自堇青石前驅(qū)物之堇青石基體中，前驅(qū)物包含氧化鎂、氧化鋁與硅石作為以顆粒為基質(zhì)的材料320。另一例中可包含硅酸鋁纖維于鈦酸鋁基體中，由氧化鋁粉末與二氧化鈦粉末作為以顆粒為基質(zhì)的材料320所形成。又另一例為鈦酸鋁形成在硅酸鋁或莫來石纖維上。此處提供例示性的例子。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，相對量約10體積％至約60體積％的纖維材料310，與相對量約90體積％至約40體積％的以顆粒為基質(zhì)的材料320完全反應(yīng)，以形成一組成，于基體230中纖維材料310與周圍以顆粒為基質(zhì)的材料320之間無明顯的分別。于此實(shí)施方案中，纖維材料310在燒結(jié)步驟380期間參與熱化學(xué)反應(yīng)，以形成具有所欲組成的材料。 本實(shí)施方案的例子可包括硅酸鋁纖維與氧化鎂、氧化鋁與硅石以適當(dāng)量結(jié)合，以創(chuàng)造堇青石組成。另一例可包含碳纖維與石墨顆粒和硅顆粒以適當(dāng)相對量結(jié)合，以創(chuàng)造碳化硅組成。相似的，氧化鋁纖維與氧化鈦粉末以適當(dāng)相對量可用于創(chuàng)造一具有鈦酸鋁組成的多孔性基材。此處提供例示性的例子。在本發(fā)明的又另一實(shí)施方案中，相對量約10體積％至約60體積％的纖維材料310，與相對量約90體積％至約40體積％的以顆粒為基質(zhì)的材料320部分地反應(yīng)，以形成一復(fù)合組成，于基體230中纖維材料310與以顆粒為基質(zhì)的材料320之間有分別，但纖維材料與周圍的陶瓷材料240至少部分地反應(yīng)形成一復(fù)合結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方案的例子可包括硅酸鋁纖維與氧化鎂、氧化鋁與硅石以適當(dāng)量結(jié)合，以創(chuàng)造具莫來石纖維的堇青石組成的陶瓷材料340。另一例可包含氧化鋁纖維與適當(dāng)相對量氧化鈦粉末，以用于創(chuàng)造多孔性基材，其具有鈦酸鋁組成與氧化鋁纖維的陶瓷材料240之復(fù)合結(jié)構(gòu)。此處提供例示性的例子。鈦酸鋁(Al2TiO5)為一斜方晶系結(jié)構(gòu)，在燒結(jié)的多晶或非晶相材料中形成穩(wěn)定的微裂結(jié)構(gòu)。鈦酸鋁為一穩(wěn)定的氧化物陶瓷材料，因其極低的熱膨脹系數(shù)(CTE)可展現(xiàn)優(yōu)良抗熱震性，受到高度重視。具低CTE的陶瓷材料在可能存有熱梯度的應(yīng)用中為理想的。例如，在一柴油微粒過濾器中，當(dāng)累積于過濾器的粉塵周期性再生成時(shí)，就會形成熱梯度。柴油微粒過濾器的再生牽涉到將累積的粉塵燒除，以氧化累積的粉塵為二氧化碳與水蒸氣。過濾器中可發(fā)展出超過攝氏800度的熱梯度，會引發(fā)可能超過陶瓷材料強(qiáng)度的熱應(yīng)力。當(dāng)使用具低CTE的材料時(shí)，據(jù)此可減少由高熱梯度所導(dǎo)致的熱應(yīng)力。先前已知使用以粉末為基質(zhì)的原料制造鈦酸鋁組成的多孔性蜂巢狀基材?？紫抖鹊挠行Х秶芟?，因來自以粉末為基質(zhì)的材料的鈦酸鋁基材在孔隙度超過約50%時(shí)會變得機(jī)械性脆弱。根據(jù)本發(fā)明使用以纖維為基質(zhì)的原料制造的多孔性鈦酸鋁基材，以擠制方法產(chǎn)生蜂巢狀基材，可提供孔隙度為50%或更高的多孔性鈦酸鋁蜂巢狀基材，具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度及其他熱特性與機(jī)械特性。此外，使用約10體積％至約40體積％的以纖維為基質(zhì)的原料與差額的以顆粒為基質(zhì)的材料以制造蜂巢狀外形，可提供較佳的纖維定向一即，纖維排列在擠制方向上。如此，纖維排列(其可受到纖維原料的機(jī)械特性，如直徑、長度及組成所產(chǎn)生的強(qiáng)度，控制或影響)可賦予非均向的CTE特性，包含可能在操作時(shí)經(jīng)歷最大熱梯度的基材方向上之低CTE性質(zhì)。
實(shí)施例以下的例示提供作為進(jìn)一步說明與幫助了解本發(fā)明。所述特定實(shí)施例為用以闡明本發(fā)明，而非用以限制。在第一例示實(shí)施例中，混合約11體積％的纖維材料與約89體積％的以顆粒為基質(zhì)的材料，以制造具有鈦酸鋁組成之多孔性蜂巢基材。于此實(shí)施例中，15公克莫來石纖維(散纖維具有約4至8微米的直徑)與40公克二氧化鈦粉末和51公克氧化鋁粉末作為非揮發(fā)性組分。所述非揮發(fā)性組分與一起代表揮發(fā)性組分的作為有機(jī)粘結(jié)劑的16公克羥丙基甲基纖維素(HPMC)和作為孔洞形成劑的65公克石墨顆粒(-325網(wǎng)目等級)，以及作為流體的65公克去離子水混合。制備一可擠制的混合物，并藉由擠制成形為一直徑I英吋之蜂巢。胚體基材以射頻(RF)干燥機(jī)干燥，而后進(jìn)行粘結(jié)劑燒除步驟，于325° C下以氮?dú)獯迪醇s一小時(shí)，以分解有機(jī)粘結(jié)劑，于1000° C下以空氣吹洗約四小時(shí)以燒除石墨孔洞形成劑。 之后材料在1400° C下燒結(jié)二小時(shí)以形成多孔性基材。所述多孔性基材的分析確定此基材組成為約87%的鈦酸鋁，差額組成包括莫來石、金紅石(二氧化鈦)與其他非晶相材料?？紫抖冉?jīng)測量為57. 2%，具552 psi的冷碎強(qiáng)度。第二例示實(shí)施例中，制備與第一例示實(shí)施例相同的材料(11體積％的纖維)，但于1500° C下燒結(jié)二小時(shí)，以提供更多纖維材料與以顆粒為基質(zhì)的材料反應(yīng)，提供孔隙度為48. 8%、冷碎強(qiáng)度為1，277 psi的基材。第三例示實(shí)施例中，混合約13體積％的纖維材料與約89體積％的以顆粒為基質(zhì)的材料，以制造具鈦酸鋁組成之多孔性蜂巢基材。于此實(shí)施例中，20公克莫來石纖維(散纖維具有約4至8微米的直徑)與40公克二氧化鈦粉末和60公克氧化鋁粉末作為非揮發(fā)性組分。所述非揮發(fā)性組分與一起代表揮發(fā)性組分的作為有機(jī)粘結(jié)劑的16公克羥丙基甲基纖維素(HPMC)和作為孔洞形成劑的65公克石墨顆粒(-325網(wǎng)目等級)，以及作為流體的70公克去離子水混合。制備一可擠制的混合物，并藉由擠制成形為一直徑I英吋之蜂巢。胚體基材以射頻(RF)干燥機(jī)干燥，而后進(jìn)行粘結(jié)劑燒除步驟，于325° C下以氮?dú)獯迪醇s一小時(shí)以分解有機(jī)粘結(jié)劑，于1000° C下以空氣吹洗約四小時(shí)以燒除石墨孔洞形成劑。之后材料在1400° C下燒結(jié)二小時(shí)以形成多孔性基材。所述多孔性基材的分析確定此基材組成為約91%鈦酸鋁，差額組成包括莫來石、金紅石(二氧化鈦)與其他非晶相材料。第四例示實(shí)施例中，混合約14體積％的纖維材料與約86體積％的以顆粒為基質(zhì)的材料，以制造具鈦酸鋁組成之多孔性蜂巢基材。于此實(shí)施例中，20公克莫來石纖維(散纖維具有約4至8微米的直徑)與40公克二氧化鈦粉末和51公克氧化鋁粉末作為非揮發(fā)性組分。所述非揮發(fā)性組分與一起代表揮發(fā)性組分的作為有機(jī)粘結(jié)劑的16公克羥丙基甲基纖維素(HPMC)和作為孔洞形成劑的65公克石墨顆粒(-325網(wǎng)目等級)，以及作為流體的70公克去離子水混合。制備一可擠制的混合物，并藉由擠制成形為一直徑I英吋之蜂巢。胚體基材以射頻(RF)干燥機(jī)干燥，而后進(jìn)行粘結(jié)劑燒除步驟，于325° C下以氮?dú)獯迪吹募s一小時(shí)以分解有機(jī)粘結(jié)劑，于1000° C下以空氣吹洗約四小時(shí)以燒除石墨孔洞形成劑。之后材料在1500° C下燒結(jié)二小時(shí)以形成多孔性基材。所述多孔性基材的分析確定此基材組成為約82. 9%鈦酸鋁，差額組成包括莫來石、金紅石(二氧化鈦)與其他非晶相材料?？紫抖冉?jīng)測量為48. 8%，具1，277 psi的冷碎強(qiáng)度。第四例示實(shí)施例中，混合約56體積％的纖維材料與約44體積％的以顆粒為基質(zhì)的材料，以制造具鈦酸鋁組成之多孔性蜂巢基材。于此實(shí)施例中，50公克氧化鋁纖維(散纖維具有約10微米的直徑)與30公克二氧化鈦粉末和微量碳酸鎂及氧化鐵作為非揮發(fā)性組分。所述非揮發(fā)性組分與一起代表揮發(fā)性組分的作為有機(jī)粘結(jié)劑的16公克羥丙基甲基纖維素(HPMC)和作為孔洞形成劑的65公克石墨顆 粒(-325網(wǎng)目等級)，以及作為流體的70公克去離子水混合。制備一可擠制的混合物，并藉由擠制成形為一直徑I英吋之蜂巢。胚體基材以射頻(RF)干燥機(jī)干燥，而后進(jìn)行粘結(jié)劑燒除步驟，于325° C下以氮?dú)獯迪醇s一小時(shí)以分解有機(jī)粘結(jié)劑，于1000° C下以空氣吹洗約四小時(shí)以燒除石墨孔洞形成劑。之后材料在1550° C下燒結(jié)六小時(shí)以形成多孔性基材。所述多孔性基材的分析確定此基材組成為約85%鈦酸鋁，差額組成包括莫來石、金紅石(二氧化鈦)與其他非晶相材料?？紫抖冉?jīng)測量為
25.4%，具2，528 psi的冷碎強(qiáng)度。第五例示實(shí)施例中，混合約59體積％的纖維材料與約41體積％的以顆粒為基質(zhì)的材料，以制造具鈦酸鋁組成之多孔性蜂巢基材。于此實(shí)施例中，25公克莫來石纖維(散纖維具有約4至8微米的直徑)與25公克氧化鋁纖維(散纖維具有約10微米的直徑)和29公克二氧化鈦粉末與4公克氧化鋁粉末，及微量碳酸鍶與碳酸鎂，作為非揮發(fā)性組分。所述非揮發(fā)性組分與一起代表揮發(fā)性組分的作為有機(jī)粘結(jié)劑的16公克羥丙基甲基纖維素(HPMC)和作為孔洞形成劑的65公克石墨顆粒(-325網(wǎng)目等級)，和作為流體的80公克去離子水混合。制備一可擠制的混合物，并由擠制成形為一直徑I英吋之蜂巢。胚體基材以射頻(RF)干燥機(jī)干燥，而后進(jìn)行粘結(jié)劑燒除步驟，于325° C下以氮?dú)獯迪醇s一小時(shí)以分解有機(jī)粘結(jié)齊[J，于1000° C以空氣吹洗約四小時(shí)以燒除石墨孔洞形成劑。之后材料在1400° C下燒結(jié)六小時(shí)以形成多孔性基材。所述多孔性基材的分析確定此基材組成為約72%鈦酸鋁，差額組成包括莫來石、剛玉(氧化鋁)、硅酸鍶鋁與其他非晶相材料?？紫抖冉?jīng)測量為54. 5%，具1，106 psi的冷碎強(qiáng)度。再參照圖3，可以選擇性的執(zhí)行最后加工步驟390，以視所欲的應(yīng)用配置所述多孔性基材。最后加工步驟390可包含封堵蜂巢狀基材中間隔的室以配置基材成為一壁流式過濾器。此外，基材可切割或磨削成其所欲目的幾何形狀，例如長方形或圓柱形截面。在某些應(yīng)用上，使用高溫粘著材料以粘合復(fù)數(shù)個片段，由數(shù)個較小片段組裝一大塊基材是理想的。此外，可施加外皮或涂層以獲得所欲最終尺寸與表面條件?？蓪⒆罱K的多孔性基材插入一金屬套筒，或在排放控制裝置，例如柴油微粒過濾器中，提供外殼。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士應(yīng)可理解將具有此處所描述性質(zhì)與特性之高孔隙度蜂巢狀基材作為其他應(yīng)用。以上已詳細(xì)描述本發(fā)明的例示性實(shí)施方案。在不背離本發(fā)明的精神及范圍之情況下，可對本發(fā)明進(jìn)行各種修飾與添加，且每一上述的各種實(shí)施方案皆可與其他描述的實(shí)施方案結(jié)合以提供多種特性。此外，雖然以上描述本發(fā)明的一些裝置與方法之各別實(shí)施方案，此處的描述僅用于說明本發(fā)明的應(yīng)用原理。例如，當(dāng)混合物中提供纖維材料與其他添加物時(shí)，可形成包括鈦酸鋁、堇青石、碳化硅及其他的多種組成與復(fù)合物。此外，對干燥、粘結(jié)劑燒除及/或燒結(jié)步驟的更多改變可一起調(diào)整實(shí)施于此處考量的混合物成分。且已提供纖維材料與以顆粒為基質(zhì)的材料的多種相對量，燒結(jié)后的基材中纖維材料相對量可廣義包括任何纖維復(fù)合物蜂巢狀結(jié)構(gòu)，包含而不限于玻璃連結(jié)、玻璃一陶瓷連結(jié)與陶瓷連結(jié)的陶瓷纖 維材料。因此，此處的描述只是用以作為例示而并非用以限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種多孔性蜂巢狀基材，包含 一具有一通道陣列的剛性蜂巢狀外形； 約10體積％至約60體積％的陶瓷纖維； 約90體積％至約40體積％的陶瓷材料； 所述陶瓷纖維與所述陶瓷材料形成一組成，其系由所述陶瓷纖維與所述陶瓷材料之間的反應(yīng)所產(chǎn)生；以及 一具孔隙度的開孔網(wǎng)絡(luò)于所述基材中。
2.如權(quán)利要求I所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，所述由陶瓷纖維與陶瓷材料之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的組成，為一介面層與一于所述陶瓷纖維上的表面層的至少一者。
3.如權(quán)利要求I所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，所述由陶瓷纖維與陶瓷材料之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的組成，實(shí)質(zhì)上均勻地分布于所述基材中。
4.如權(quán)利要求I所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，所述由陶瓷纖維與陶瓷材料之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的組成，實(shí)質(zhì)上消耗掉所述陶瓷纖維。
5.如權(quán)利要求I所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，所述由陶瓷纖維與陶瓷材料之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的組成為鈦酸鋁。
6.如權(quán)利要求I所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，所述由陶瓷纖維與陶瓷材料之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的組成為堇青石。
7.如權(quán)利要求I所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，所述由陶瓷纖維與陶瓷材料之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的組成為碳化娃。
8.—種多孔性蜂巢狀基材，包含 一具有一通道陣列的實(shí)質(zhì)上剛性蜂巢狀外形，所述蜂巢狀外形由以下方法制造，包含 混合約10體積％至約60體積％的纖維材料與差額的以顆粒為基質(zhì)的材料，以提供作為所述多孔性蜂巢狀基材的組成的前驅(qū)物的材料； 混合所述前驅(qū)物與含有一粘結(jié)劑和一液體的添加物，以提供一可擠制的批料； 擠制所述可擠制的批料成為一胚體蜂巢狀外形； 干燥所述胚體蜂巢形式以除去實(shí)質(zhì)上所有的所述液體； 加熱所述胚體蜂巢狀外形以除去實(shí)質(zhì)上所有的所述粘結(jié)劑； 燒結(jié)所述胚體蜂巢狀外形以將所述前驅(qū)物反應(yīng)成形為所欲的組成。
9.如權(quán)利要求8所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，所述所欲的組成為一介面層與一于陶瓷纖維上的表面層的至少一者。
10.如權(quán)利要求8所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，所述所欲的組成實(shí)質(zhì)上均勻地分布于所述基材中。
11.如權(quán)利要求8所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，將所述前驅(qū)物反應(yīng)成形為所述所欲的組成的燒結(jié)步驟實(shí)質(zhì)上消耗掉所述陶瓷纖維。
12.如權(quán)利要求8所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，所述所欲的組成為鈦酸鋁。
13.如權(quán)利要求8所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，所述所欲的組成為堇青石。
14.如權(quán)利要求8所述的多孔性蜂巢狀基材，其中，所述所欲的組成為碳化硅。
15.一種制造多孔性蜂巢狀基材的方法，包含混合約10體積％至約60體積％的纖維材料與差額的以顆粒為基質(zhì)的材料，以提供作為多孔性蜂巢狀基材的組成的前驅(qū)物的材料； 混合所述前驅(qū)物與含有一粘結(jié)劑和一液體的添加物，以提供一可擠制的批料； 擠制所述可擠制的批料成為一胚體蜂巢狀外形； 干燥所述胚體蜂巢外形以除去實(shí)質(zhì)上所有的所述液體； 加熱所述胚體蜂巢外形以除去實(shí)質(zhì)上所有的所述粘結(jié)劑； 燒結(jié)所述胚體蜂巢狀外形以將所述前驅(qū)物以反應(yīng)成形為所欲的組成。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述纖維材料包含氧化鋁纖維、硅酸鋁纖維、及莫來石纖維的至少一者，且所述組成為鈦酸鋁。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述以顆粒為基質(zhì)的材料包含二氧化鈦與氧化鋁的至少一者。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述添加物進(jìn)一步包含一孔洞形成劑。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述纖維材料包含碳纖維，且所述組成為碳化硅。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述纖維材料包含氧化鋁、氧化硅、硅酸鋁、莫來石、及硅酸鎂鋁的至少一者，且所述組成為堇青石。
全文摘要
一種具有約10體積%至約60體積%的陶瓷纖維的多孔性蜂巢狀基材系以多種材料組成制造。纖維材料與以顆粒為基質(zhì)的材料組合以反應(yīng)成形為復(fù)合結(jié)構(gòu)，形成一多孔性基體。所述多孔性蜂巢狀基材展現(xiàn)來自纖維組分的具孔隙度的開孔網(wǎng)絡(luò)，以為多種應(yīng)用提供高滲透性，例如過濾與化學(xué)方法中的催化性主體。
文檔編號B01D39/20GK102740947SQ201080058026
公開日2012年10月17日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者J·J·劉 申請人:美商績優(yōu)圖科技股份有限公司