在可再生的陶瓷颗粒过滤器中作为孔形成剂的共聚酰胺粉末.pdf

本发明涉及在可再生的陶瓷颗粒过滤器中作为孔形成剂的共聚酰胺粉末。描述了一种用于生产柴油交通工具用的可再生陶瓷颗粒过滤器的方法，其中在存在聚酰胺的情况下热解由含硅颗粒组成的物料。由此所得的颗粒过滤器具有＞350m2/l的BET表面积。

1.  用于制备柴油交通工具用的可再生陶瓷颗粒过滤器的方法，其特征在于，
在存在聚酰胺的情况下热解由含硅颗粒构成的物料。

2.  根据权利要求1的方法，
其特征在于，
将5至15％的共聚酰胺粉末添加到碳化硅中，并随后在挤出之后在大约350℃再次烧尽该聚合物。

3.  根据权利要求1或2的方法，
其特征在于，
所述共聚酰胺粉末具有0至200微米的粉末粒度分布。

4.  前述权利要求中的任一项的方法，
其特征在于，
使用基于月桂内酰胺、己内酰胺、十二烷二酸和甲基戊二胺的共聚酰胺粉末。

5.  前述权利要求中的任一项的方法，
其特征在于，
所述共聚酰胺粉末具有＜150℃的熔点。

6.  前述权利要求中的任一项的方法，
其特征在于，
所述热解在600至1000℃进行。

7.  根据前述权利要求中的任一项生产的柴油交通工具用的可再生陶瓷颗粒过滤器，
其特征在于，
其具有＞350m²/l的BET表面积。

8.  根据前述权利要求中的任一项生产的柴油交通工具用的可再生陶瓷颗粒过滤器，
其特征在于，
其具有600至800m²/l的BET表面积。

在可再生的陶瓷颗粒过滤器中作为孔形成剂的共聚酰胺粉末
技术领域
本发明涉及用于制备柴油交通工具用的可再生陶瓷颗粒过滤器的方法。
背景技术
欧V(EURO V)标准的引入和德国汽车工业对2008年起在每个新的柴油交通工具中使用过滤器的自愿承诺，引起对这样的过滤系统的巨大需求。柴油颗粒过滤器在越野领域中也正越来越多地被使用。
在柴油尾气中的颗粒主要由炭黑和未燃烧的(unverbrannt)碳氢化合物组成。取决于使用的发动机，炭黑颗粒大小主要在大约50-100μm范围内，且其被吸附在过滤器表面上，直到随后它们在适当的覆盖范围内再生。
在柴油过滤器中，作为针对特殊使用条件的功能性过滤材料是碳化硅。现今的炭黑颗粒过滤器是通过SiC粉末的挤出和随后的重结晶而制备的，或者直接由单独的组分硅和碳而制备。硅化温度(Silizierungstemperature)在1500-2300℃范围。颗粒过滤器可以被毫无问题地大载荷，然后热燃尽(abbrennen)，后者包括在部分加载操作中让具有高氧含量的尾气达到600℃的热过滤器和热分解积聚的颗粒。
为了增强使用的柴油颗粒过滤器的过滤性能，在可沉淀炭黑颗粒的表面上提供尽可能大的表面是有必要的。迄今已经被使用的挤出工艺能产生相对多孔的表面，然而，该多孔表面未显示最优的吸附性质。
发明内容
现在已经令人惊讶地发现，如权利要求中描述的方法可生产大大改善的颗粒过滤器。
如果将5-15重量％的特定量的共聚酰胺粉末加入至由SiC构成的挤出物料中，且该聚合物在挤出以后在大约350℃再次被烧尽，由于BET显著增加至＞350m²/l至大约800m²/l，这产生具有显著改善的过滤性质的过滤器结构。优选的是使用粉末粒度分布在0-200μm范围内的共聚酰胺粉末，优选0-80μm范围内。聚合物组分的烧尽(ausbrennen)显著地改变SiC物料的表面结构；在整块的SiC结构内部形成了更多的桥(Stege)和沟道，这就增强了过滤性能，由此改善过滤器滤芯的效率。由于所描述的效果，聚酰胺粉末的掺入和随后的热解可以显著地减弱尾气负压，这导致了显著更好的过滤作用。
按照EP 1741685A1，为了特定用途制造了陶瓷成型体()，该成型体的特征在于使用一种物料，其由颗粒大小优选0.001-190μm的含硅颗粒与颗粒大小优选0.001-150μm的含碳颗粒的组合组成，该材料在600-1000℃热解。随后的在排除氧条件下的在优选1150-1700℃的硅化(Silizieren)产生合意的SiC成型体。
在硅化之后，该物料具有300-450m²/g的内表面积。然后加入粉状的聚合物，优选以月桂内酰胺、己内酰胺、十二烷二酸和甲基戊二胺为基础的共聚酰胺。该共聚酰胺应该优选具有0-80μm的颗粒分布(Kornverteilung)，其中颗粒的35-40％，优选40-60％应该＜50μm。该聚合物的熔点应该＜150℃，优选地＜120℃和最佳地＜110℃。VESTAMELT 730-P1特别适于这个用途。
热解以前，添加5-15％，优选7-10％数量范围的聚酰胺，根据BET的内表面积显著增加至600-800m²/g。在热解期间，几乎完全地分解该共聚酰胺，且导致形成具有100-480μm，优选220-350μm范围的壁厚的沟道壁。这导致了在显著扩大的表面积的同时足够的稳定性，这能生产出显著更小的过滤器。特别用于柴油的载客车(Diesel-Pkw)的尾气区域，提供具有较小体积的过滤器是必要的。
通过使用共聚酰胺带来的壁厚降低，甚至减少70μm和同时增加沟道密度，已经导致相同体积的过滤器的内表面积显著增加。
多孔的含SiC陶瓷成型体适用于过滤系统，例如在机动车辆的尾气系统中或者在内燃发动机的尾气处理装置的尾气系统中，在其内部安置多孔的含SiC陶瓷成型体。该陶瓷成型体同样可以用作催化剂载体结构和用作相应的催化剂系统。其实例是机动车辆、船用发动机、建筑用车辆和具有因为该体系而释放出细粉尘的内燃发动机的机器。
具体实施方式
实施例
为该研究而生产的陶瓷成型体由使用依EP 1741685A1的教导的VESTAMELT 730-P1的含水陶瓷浆体制备。为此目的，将颗粒分布为0.001-75微米的含硅颗粒与颗粒分布为0.001-35微米的含碳颗粒以及与颗粒分布为0-80微米的共聚酰胺粉末混合，并在830℃热解。此时已经发生共聚酰胺粉末的热分解，使得由于燃尽处理而发生内表面积增加。在此情况下，有可能使得根据BET的内部表面积增加至780m²/g。随后，在1450℃硅化(Silizierung)形成碳化硅SiC，其构成最终的过滤材料。
使用了下列材料组成：
活性炭                8.9％
硅粉                  40.0％
VESTAMELT 730-P1      8.0％
水                    24.0％
酚醛树脂              12.5％
助剂                  6.6％