陶瓷纖維密封襯墊及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及陶瓷纖維制品技術領域，尤其是涉及一種陶瓷纖維密封襯墊及其制備方法。
【背景技術】
[0002]脫硝是將煙氣中的NOx還原為N2，將NOx吸收或吸附。當前的主要方法有:選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)、氧氣吸收法、吸附法等。SCR脫硝催化器是一種多孔薄壁陶瓷催化器，壁厚只有零點幾毫米，減小壁厚，增加孔數，可以增大催化劑與煙氣的接觸面積，從而提高脫硝效率。多個催化器組成一個模塊，催化器與催化器之間填充陶瓷纖維密封襯墊，該襯墊起到安裝固定、減震隔離、隔熱密封作用，該襯墊的質量直接關系到脫硝器的質量和效率。
[0003]隨著2011年開始脫硝市場的爆發式增長，對脫硝催化器用陶瓷纖維密封襯墊的需求也越來越大。然而由于國內在脫硝技術上基本依賴進口，盡管近幾年有關SCR脫硝催化劑方面的研宄文獻很多，但是關于脫硝催化器配套使用的密封襯墊的研宄卻很少，作為脫硝催化器模塊配件的陶瓷纖維密封襯墊在國內尚處在研宄開發和試用階段，并且在生產、加工和應用技術方面仍存在一些關鍵技術問題亟待突破。
[0004]現有技術中，大都采用常規的陶瓷纖維紙作為脫硝催化器的襯墊材料使用，在催化器組裝過程中由于纖維紙的可壓縮率不夠，經常出現擠碎催化器的情況，這主要是因為常規的陶瓷纖維紙可壓縮性差，且選用的結合劑的柔韌性和彈性不足。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種陶瓷纖維密封襯墊，本發明提供的陶瓷纖維密封襯墊具有良好的可壓縮性、彈性和密封性。
[0006]本發明提供了一種陶瓷纖維密封襯墊，由包括以下重量份的原料制成:
[0007]噴吹型硅酸鋁纖維20?48份；
[0008]甩絲型硅酸鋁纖維50?75份；
[0009]有機結合劑2?10份。
[0010]優選的，由包括以下重量份的原料制成:
[0011 ] 噴吹型硅酸鋁纖維22?47份；
[0012]甩絲型硅酸鋁纖維52?70份；
[0013]有機結合劑3?8份。
[0014]優選的，所述有機結合劑選自丙烯酸酯乳液、聚氨酯乳液、丁腈橡膠乳液和聚合物防水乳液中的一種或幾種。
[0015]優選的，所述有機結合劑的質量濃度為10%?60%。
[0016]優選的，還包括玻璃纖維。
[0017]優選的，所述玻璃纖維選自無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、高堿玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維中的一種或幾種。
[0018]優選的，所述玻璃纖維長度為5?15mm。
[0019]本發明提供了一種陶瓷纖維密封襯墊的制備方法，包括以下步驟:
[0020]A)將噴吹型硅酸鋁纖維和甩絲型硅酸鋁纖維制漿，得到漿料；
[0021]B)將所述漿料成型得到濕紙坯；
[0022]C)使用有機結合劑對濕紙坯進行施膠、干燥得到陶瓷纖維密封襯墊；
[0023]所述噴吹型硅酸鋁纖維、甩絲型硅酸鋁纖維和有機結合劑的重量比為(20?48):(50 ?75): (2 ?10)。
[0024]優選的，所述步驟A)具體為:先加入甩絲型硅酸鋁纖維再加入噴吹型硅酸鋁纖維進行制漿，得到漿料。
[0025]本發明還提供了一種脫硝裝置，包括上述權利要求任意一項所述的陶瓷纖維密封襯墊或由上述權利要求的制備方法制備得到的密封襯墊。
[0026]與現有技術相比，本發明提供了一種陶瓷纖維密封襯墊，由包括以下重量份的原料制成:噴吹型硅酸鋁纖維20?48份；甩絲型硅酸鋁纖維50?75份；有機結合劑2?10份。在本發明中，通過甩絲型硅酸鋁纖維和噴吹型硅酸鋁纖維的配合使用使得本發明產品的彈性、可壓縮性和體積密度均較好。同時，本發明添加的有機結合劑和上述噴吹型硅酸鋁纖維、甩絲型硅酸鋁纖維共同作用進一步提高了陶瓷纖維密封襯墊的可壓縮性、彈性、密封性和體積密度。實驗結果表明，本發明的陶瓷纖維密封襯墊在8.82KPa (0.09Kgf/cm2)壓強下陶瓷纖維密封襯墊厚度方向的壓縮率彡29%;91.1KPa(0.93Kgf/cm2)壓強下陶瓷纖維紙密封襯墊厚度方向的壓縮率彡54% ;透氣阻力0.1?1.0MPa(150X50X 1mm測試樣品，風速15m/s，厚度方向壓縮20%?50%時);支撐固定力大于等于50KPa(厚度方向壓縮30%?50%時)。
【具體實施方式】
[0027]本發明提供了一種陶瓷纖維密封襯墊，由包括以下重量份的原料制成:
[0028]噴吹型硅酸鋁纖維20?48份；
[0029]甩絲型硅酸鋁纖維50?75份；
[0030]有機結合劑2?10份。
[0031]本發明提供的陶瓷纖維密封襯墊包括噴吹型硅酸鋁纖維20?48重量份，優選為22?47重量份，更優選為25?45重量份。本發明提供的噴吹型硅酸鋁纖維需滿足Al2O3多30%，并且根據催化器使用溫度不同可以選擇不同的含量的硅酸鋁纖維，具體的，使用溫度為400°C以下時，可以選擇Al2O3含量為30%?40%的低鋁型硅酸鋁纖維，使用溫度為400°C以上時，可以選擇Al2O3含量為40%?46%的標準型硅酸鋁纖維及Al 203含量為47%?49%的高純型硅酸鋁纖維。本發明對于上述硅酸鋁纖維的種類和來源不進行限定，優選為市售，更優選為采用山東魯陽股份有限公司生產的硅酸鋁纖維。
[0032]本發明提供的陶瓷纖維密封襯墊包括甩絲型硅酸鋁纖維50?75重量份，優選為52?70重量份，更優選為55?67重量份。本發明提供的甩絲型硅酸鋁纖維需滿足Al2O3多30%，并且根據催化器使用溫度不同可以選擇不同氧化鋁含量的硅酸鋁纖維，具體的，使用溫度為400°C以下時，可以選擇Al2O3含量為30%?40%的低鋁型硅酸鋁纖維，使用溫度為400°C以上時，可以選擇Al2O3含量為40%?46%的標準型硅酸鋁纖維及Al 203含量為47%?49%的高純型硅酸鋁纖維。本發明對于上述硅酸鋁纖維的種類和來源不進行限定，優選為市售，更優選為采用山東魯陽股份有限公司生產的硅酸鋁纖維。
[0033]本發明所述的陶瓷纖維是將高純度的高嶺巖熟料、氧化鋁粉、硅石粉、鋯英砂等原料在工業電爐中高溫熔融，形成流體。然后采用壓縮空氣噴吹或用甩絲機甩絲成纖維狀，經過集棉器集棉，形成陶瓷纖維棉。
[0034]在本發明中，通過甩絲型硅酸鋁纖維和噴吹型硅酸鋁纖維的配合使用使得本發明產品的彈性、可壓縮性和體積密度均較好。
[0035]本發明提供的陶瓷纖維密封襯墊包括有機結合劑2?10重量份，優選為3?8重量份，更優選為4?7重量份。本發明所述有機結合劑優選選自丙烯酸酯乳液、聚氨酯乳液、丁腈橡膠乳液和聚合物防水乳液中的一種或幾種。本發明所述有機結合劑的質量濃度優選為10 %?60 %，更優選為15 %?50 %。所述丙烯酸酯乳液優選為玻璃化溫度-10°C?-40 °C的柔性丙烯酸酯乳液。
[0036]本發明添加的有機結合劑和上述噴吹型硅酸鋁纖維、甩絲型硅酸鋁纖維共同作用進一步提高了陶瓷纖維密封襯墊的可壓縮性、彈性、密封性和體積密度。
[0037]本發明提供的陶瓷纖維密封襯墊優選還包括玻璃纖維。所述玻璃纖維優選為0.1?7重量份，更優選為0.2?3重量份，最優選為0.3?2重量份。所述玻璃纖維優選選自無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、高堿玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維中的一種或幾種。本發明所述的玻璃纖維可以為離心玻璃棉，也可以是連續玻璃纖維切短絲。本發明所述玻璃纖維長度優選為5?15mm，更優選為7?13mm。
[0038]本發明添加的玻璃纖維和上述有機結合劑、噴吹型硅酸鋁纖維、甩絲型硅酸鋁纖維共同作用進一步提高了陶瓷纖維密封襯墊的可壓縮性、彈性、密封性和體積密度。
[0039]本發明提供了一種陶瓷纖維密封襯墊的制備方法，包括以下步驟:
[0040]A)將噴吹型硅酸鋁纖維和甩絲型硅酸鋁纖維制漿，得到漿料；
[0041]B)將所述漿料成型得到濕紙坯；
[0042]C)使用有機結合劑對濕紙坯進行施膠、干燥得到陶瓷纖維密封襯墊；
[0043]所述噴吹型硅酸鋁纖維、甩絲型硅酸鋁纖維和有機結合劑的重量比為(20?48):(50 ?75): (2 ?10)。
[0044]本發明首先將噴吹型硅酸鋁纖維和甩絲型硅酸鋁纖維制漿，得到漿料。本發明所述制漿為本領域技術人員熟知的制漿操作，優選為在伏特式制漿機中制漿。本發明對于所述噴吹型硅酸鋁纖維和甩絲型硅酸鋁纖維的種類和含量同上述所限定，在此不再贅述。在本發明中，所述制漿優選為:先加入甩絲型硅酸鋁纖維再加入噴吹型硅酸鋁纖維進行制漿，得到漿料。本發明優選還可以包括玻璃纖維的情況下，優選將噴吹型硅酸鋁纖維、甩絲型硅酸鋁纖維與玻璃纖維共同制漿。本發明對于所述噴吹型硅酸鋁纖維、甩絲型硅酸鋁纖維與玻璃纖維的種類和含量同上述所限定，在此不再贅述。此時，所述制漿優選為:先加入甩絲型硅酸鋁纖維再加入噴吹型硅酸鋁纖維、最后加入玻璃纖維進行制漿，得到漿料。所述漿料的質量濃度優選為0.2%?1.5%。
[0045]將所述漿料成型得到濕紙坯。本發明對于所述成型的條件和設備不進行限定，優選為長網抄取成型設備進行成型。成型的同時進行表面施膠的操作，使用有機結合劑對濕紙坯進行施膠、干燥得到陶瓷纖維密封襯墊。具體為，將有機結合劑按照倍數稀釋后，進行施膠，而后干燥得到陶瓷纖維紙。所述稀釋倍數優選為2?6倍，更優選為3?5倍。上述步驟具體為:采用連續化的長網對漿料進行抄取濾水，經過一次真空脫水后利用壓輥將漿料壓制成一定厚度和密度的濕坯，經過傳送帶送到施膠箱下，通過表面施膠，使結合劑進入濕紙坯中，再經過烘箱烘干，并經過切割后得到所需產品。所述施膠優選為膠液從真空脫水后的濕紙坯的上表面淋下，經過自然滲透后，再通過第二級的真空脫水泵將多余的膠液吸入負壓真空罐中，再將膠液從真空罐中定期排放到循環池中，進行膠液的循環利用。本發明對于上述有機結合劑種類和含量同上所述，在此不再贅述。本發明對于所述干燥溫度和時間不進行限定，本領域技術人員熟知的成型后的干燥溫度和時間即可。
[0046]本發明還提供了一種脫硝裝置，包括上述權利要求任意一項所述的陶瓷纖維密封襯墊或由上述權利要求的制備方法制備得到的密封襯墊。
[0047]本發明優選采用以下方式對制備得到的陶瓷纖維密封襯墊進行性能測定:
[0048]體積密度:按照GB/T17911-2006《耐火材料陶瓷纖維制品試驗方法》中體積密度的試驗方法測試。
[0049]壓縮率:將試樣組合成厚度為36mm?39mm的樣品，采用測厚計測量樣品厚度，此厚度為試樣壓縮前的厚度Cltl，測量樣品的長、寬、厚度各4次，計算平均值。調節壓力試驗機以5mm/min的恒定變形速率，將試樣置于下壓板中心連續施壓，直至試樣被壓縮至規定的壓力F，記錄該壓力下對應的位移變形量S。壓縮率為CC= s/d。。
[0050]透氣阻力測定:透氣阻力的具體測試方法為ISO 5636-5-2003，紙和紙板，透氣率和空氣阻力的測定(中等范圍)第5部分:葛爾萊法(GURLEY法)。
[0051]支撐固定力:與抗壓強度，是作用力與