本發(fā)明涉及汽車配件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶凈化作用的汽車排氣管及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的交通工具，主要還是以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力，其燃料是汽油和柴油。而汽油和柴油主要是來自于原油。國內(nèi)原油相較于中東輕質(zhì)油，其含氮量明顯較高。因此國內(nèi)原油生產(chǎn)的汽油、柴油中氮含量較高，在內(nèi)燃機(jī)中燃燒后，會(huì)產(chǎn)出氮氧化物NO_x。

氮氧化物(NO_x)是化學(xué)工業(yè)、國防工業(yè)、電力工業(yè)以及鍋爐和內(nèi)燃機(jī)等排放氣體中有毒物質(zhì)之一，是造成大氣污染的主要污染源之一，也是直接導(dǎo)致我國各地陰霾天、臭氧破壞、空氣污染的重大因素。

目前，內(nèi)燃機(jī)汽車主要通過在尾氣排放系統(tǒng)中加載單獨(dú)的尾氣凈化器，尾氣凈化器一般結(jié)構(gòu)是涂有貴金屬催化劑的金屬蜂窩載體。工作原理是當(dāng)高溫尾氣通過凈化器時(shí)，HC、CO和NOx和顆粒物在催化劑和高溫的作用下和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)成為無毒的水和二氧化碳和二氧化氮。

在內(nèi)燃機(jī)的尾氣排放系統(tǒng)中，尾氣凈化器只是單獨(dú)的一個(gè)部件，其尺寸相對較小，占尾氣排放系統(tǒng)大部分的，是汽車排氣管。

汽車排氣管是汽車，特別是內(nèi)燃機(jī)汽車，中重要的配件之一。其對汽車機(jī)身的作用而言，起到減震降噪，延長排氣消聲系統(tǒng)壽命的作用。對于一般的汽車而言，由于汽車的廢氣離開引擎時(shí)壓力很大，其產(chǎn)生的噪音可能會(huì)讓人感覺到發(fā)狂，這時(shí)起到主要消音的作用就是汽車的排氣管，在其內(nèi)部安裝消音器，大大的降低了汽車的噪音。而其主要工作原理是通過多通道使氣流分流，這些分流只見互相摩擦撞擊使得氣流的流速逐漸降低，如此反復(fù)循環(huán)，最終使得廢氣通過汽車的排氣管排放流出，使得噪音降低，從而達(dá)到日常汽車降低噪音的效果。

縱觀現(xiàn)有的汽車排氣管，盡管其尺寸很大，但其作用單一，只是單一的排氣作用。其大量的面積被閑置，不能有效利用從而起到催化廢氣中氮氧化物、硫氧化物的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種汽車排氣管及其制備方法，能夠使得所述排氣管兼具催化尾氣中氮氧化物和硫氧化物的作用，從而減少霧霾的產(chǎn)生。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種汽車排氣管，其由碳纖維經(jīng)由纖維纏繞成型工藝制備得到，在其內(nèi)表面上附著有催化劑顆粒，所述催化劑為氮化二鉬MO₂N、氮化鎢W₂N、碳化鉬Mo₂C和碳化鎢WC的混合物。

氮化二鉬MO₂N、氮化鎢W₂N、碳化鉬Mo₂C和碳化鎢WC的混合比例(摩爾比)為1:(0.4-0.6):(0.28-0.45):(0.8-1.2)。優(yōu)選的，氮化二鉬MO₂N、氮化鎢W₂N、碳化鉬Mo₂C和碳化鎢WC的摩爾比為1:(0.45-0.5):(0.35-0.45):(0.8-1.0)，進(jìn)一步優(yōu)選為1:(0.45-0.48):(0.4-0.45):(0.9-1.0)，最優(yōu)選1:0.48:0.42:0.95。

燃油(汽油、柴油)在內(nèi)燃機(jī)中燃燒后，排出進(jìn)入尾氣凈化器，一般是三元催化器。在三元催化器中，尾氣中的低價(jià)態(tài)的CO、SO_x和NO_x在催化劑作用下，與尾氣中的O₂在高溫下被氧化為CO₂、SO₂和NO₂等高價(jià)形態(tài)。但由于其接觸時(shí)間短，事實(shí)上尾氣中的CO、SO_x和NO_x并不能夠全部被氧化成高價(jià)態(tài)，還有部分未被氧化的CO、SO_x和NO_x進(jìn)入排氣管。所述尾氣在排氣管中流動(dòng)時(shí)，與排氣管內(nèi)壁上負(fù)載的催化劑顆粒接觸，由于所述尾氣仍然是高溫氣體，其在所述催化劑顆粒的催化作用下，低價(jià)態(tài)的CO、SO_x和NO_x在催化劑作用下，與尾氣中的O₂在高溫下被氧化為CO₂、SO₂和NO₂等高價(jià)形態(tài)。由于汽油、柴油均是烴類等碳?xì)浠衔?，其燃燒后?huì)生成水，所述水在高溫下以氣態(tài)存在。在尾氣沿排氣管排出時(shí)，尾氣的溫度逐漸降低，所述水汽逐漸冷凝，吸收被氧化至高價(jià)態(tài)的CO₂、SO₂和NO₂，排出至路面被土壤吸收，從而減少氮氧化物等進(jìn)入大氣，減少了霧霾的發(fā)生。

在現(xiàn)有技術(shù)中，目前主流的排氣管均是鐵素體不銹鋼材質(zhì)，其表面是難以負(fù)載催化劑顆粒的。因此本發(fā)明的催化劑顆粒應(yīng)用于鐵素體不銹鋼排氣管時(shí)，存在難以克服的技術(shù)困難。

本發(fā)明采用碳纖維濕法纏繞工藝，在濕法纏繞采用的膠液中，摻雜本發(fā)明的上述催化劑顆粒，并使其在膠液中分散均勻。當(dāng)纏繞成型時(shí)，碳纖維集束浸膠，催化劑顆粒隨膠液附著于碳纖維表面，纏繞成型后，在碳纖維排氣管的內(nèi)表面自然產(chǎn)生催化劑顆粒層。

本發(fā)明典型但非限制性的制備方法如下：

一種帶脫氮作用的汽車碳纖維排氣管的生產(chǎn)方法，包括：其采用電加熱芯模，碳纖維集束浸膠，所述膠液中均勻分散有氮化二鉬MO₂N、氮化鎢W₂N、碳化鉬Mo₂C和碳化鎢WC的混合物；然后，在張力控制下將浸膠后的碳纖維集束直接纏繞到電加熱芯模上；在纏繞初期對芯模進(jìn)行100-120℃之間的恒溫加熱，直至纏繞的碳纖維層厚度達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度的1/4；然后，采用不含有催化劑的膠液浸膠，以5-10℃/0.1mm纏繞厚度的升溫速率對芯模進(jìn)行梯度升溫，直至達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度，纏繞停止；隨后芯模在140-160℃之間進(jìn)行恒溫加熱，直至完成碳纖維排氣管的固化成型。

本發(fā)明中，所述催化劑顆粒在碳纖維排氣管內(nèi)壁上的負(fù)載量沒有特別規(guī)定，只要能夠有效催化尾氣中的氮氧化物即可，即其是有效量，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)負(fù)載條件及催化要求，自由決定負(fù)載量。

本發(fā)明的制備方法制備得到的碳纖維汽車排氣管，能夠使得所述排氣管兼具催化尾氣中氮氧化物的作用，從而減少霧霾的產(chǎn)生。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例1

一種帶脫氮作用的汽車碳纖維排氣管的生產(chǎn)方法，包括：其采用電加熱芯模，碳纖維集束浸膠，所述膠液中均勻分散有氮化二鉬MO₂N、氮化鎢W₂N、碳化鉬Mo₂C和碳化鎢WC的混合物；然后，在張力控制下將浸膠后的碳纖維集束直接纏繞到電加熱芯模上；在纏繞初期對芯模進(jìn)行100℃的恒溫加熱，直至纏繞的碳纖維層厚度達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度的1/4；然后，采用不含有催化劑的膠液浸膠，以5℃/0.1mm纏繞厚度的升溫速率對芯模進(jìn)行梯度升溫，直至達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度，纏繞停止；隨后芯模在160℃進(jìn)行恒溫加熱，直至完成碳纖維排氣管的固化成型。得到內(nèi)表面負(fù)載有催化劑顆粒的碳纖維汽車排氣管。

實(shí)施例2

一種帶脫氮作用的汽車碳纖維排氣管的生產(chǎn)方法，包括：其采用電加熱芯模，碳纖維集束浸膠，所述膠液中均勻分散有氮化二鉬MO₂N、氮化鎢W₂N、碳化鉬Mo₂C和碳化鎢WC的混合物；然后，在張力控制下將浸膠后的碳纖維集束直接纏繞到電加熱芯模上；在纏繞初期對芯模進(jìn)行120℃之間的恒溫加熱，直至纏繞的碳纖維層厚度達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度的1/4；然后，采用不含有催化劑的膠液浸膠，以10℃/0.1mm纏繞厚度的升溫速率對芯模進(jìn)行梯度升溫，直至達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度，纏繞停止；隨后芯模在140℃進(jìn)行恒溫加熱，直至完成碳纖維排氣管的固化成型。

實(shí)施例3

一種帶脫氮作用的汽車碳纖維排氣管的生產(chǎn)方法，包括：其采用電加熱芯模，碳纖維集束浸膠，所述膠液中均勻分散有氮化二鉬MO₂N、氮化鎢W₂N、碳化鉬Mo₂C和碳化鎢WC的混合物；然后，在張力控制下將浸膠后的碳纖維集束直接纏繞到電加熱芯模上；在纏繞初期對芯模進(jìn)行110℃的恒溫加熱，直至纏繞的碳纖維層厚度達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度的1/4；然后，采用不含有催化劑的膠液浸膠，以8℃/0.1mm纏繞厚度的升溫速率對芯模進(jìn)行梯度升溫，直至達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度，纏繞停止；隨后芯模在150℃進(jìn)行恒溫加熱，直至完成碳纖維排氣管的固化成型。

經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)施例1-3內(nèi)表面負(fù)載有催化劑顆粒的碳纖維排氣管，對尾氣中的氮氧化物有催化作用，可以將尾氣中的部分氮氧化物催化為NO₂，將部分硫氧化物催化為SO₂，進(jìn)而溶于尾氣中產(chǎn)生的水汽，從而從尾氣中脫除。