礦物聚合物複合材料及由其形成的結構物的製作方法

2023-10-08 21:55:04

專利名稱：：礦物聚合物複合材料及由其形成的結構物的製作方法
技術領域：
：本發明涉及低熱膨脹係數礦物聚合物(geopolymer)複合材料及其所形成的製品。本發明的材料可用於諸如柴油機微粒過濾器、催化轉化器、NOx吸附劑、催化劑載體、蜂巢整體製品和用於高溫流體的流量過濾器主體之類的高溫物體的製造以及其它的高溫應用。具體地，公開了一種諸如堇青石、矽石、其它低CTE材料或它們與一種礦物聚合物組合的複合材料之類的磨細的低熱膨脹係數(CTE)的材料微粒。這種礦物聚合物通常由諸如偏高嶺土之類的活化粘土與鹼性的矽酸鹽水溶液反應形成，可以通過加入氧化硼來改性以提供一種具有高生坯強度和燒制強度以及燒制時可減少破裂的低CET材料。本發明的材料可以擠出並且不經預焙燒就使用或在相對低溫(700—110(TC)下燒制以提高耐酸性並抑制在熱循環過程中的碎裂。該材料也可以用作接合劑堵塞用在柴油機微粒過濾器上的蜂巢狀整體製品的通道、以及用作這種柴油機微粒過濾器表面的塗料。
背景技術：
：與汽油引擎相比，柴油引擎排放更少而燃料更經濟；然而，柴油機廢氣排放造成對環境和健康的危害。柴油機微粒過濾器控制來自諸如卡車、公共汽車柴油機電動機車和發電機之類的柴油機動力裝置的微粒的排放。堇青石因其成本相對低廉是製造柴油機微粒過濾器和其它諸如催化轉化器、NOx吸附劑基材、催化劑基材、蜂巢狀整體製品和流量過濾器主體之類的高溫物體的優選材料。以堇青石為基礎的複合材料還具有低熱膨脹係數，這使零件能承受高溫和變化的溫度。柴油機微粒過濾器通過在其結構中以物理方式捕獲煤煙微粒而控制柴油機微粒的排放。壁流整體製品諸如堇青石過濾器使廢氣流經多孔陶瓷壁，同時在壁的上遊側捕獲任何微粒。這種過濾器可通過自動再生進行清洗，在自動再生過程中排出的氣體溫度高到足以點燃所有微粒並由此降低柴油機微粒過濾器的背壓。上遊壁的表面可能含有一種具有鉑(Pt)、鐵(Fe)、鍶(Sr)或稀土元素(諸如鈰(Ce))的催化劑清洗塗層，用於降低過濾器自動再生所需的溫度。堇青石(Mg2Al4Si5018)是一種用於製造高溫元件的優選材料，是一種通常鐵或其它雜質的含量少的矽酸鋁鎂鹽。堇青石陶瓷具有低熱膨脹係數(CTE)、高強度並能抵抗熱衝擊。通常通過混合包括雲母、氧化鋁、氫氧化鋁、高嶺土和矽石在內的原料批料來製造堇青石材料。然後在其中摻入諸如甲基纖維素的黏合劑和諸如硬脂酸鈉的潤滑劑以形成一種塑性混合物，可以將這種混合物製成生坯，然後燒結。受讓人是，康寧公司的美國專利第6864198號(通過引用全文結合於此)公開了一種形成堇青石蜂巢狀結構的方法。美國專利第6864198聲稱"對生坯繼續乾燥，然後在足夠高的溫度下以足夠長的時間燒制來形成最終產品結構。燒制最好在加熱到最高溫度約1405'C至1415T時間為50至300小時下進行。"美國專利第4349386號、4472199號和5342595號描述了礦物聚合物材料，這三個專利通過引用全文結合於此。所描述的礦物聚合物是具有可在低溫或環境溫度下合成的框架結構的類陶瓷材料。礦物聚合物通常是由"活性的"偏高嶺石和矽石的混合物在高鹼性條件下聚合和凝固產生的無機材料。這些專利中公開的礦物聚合物材料建議用於諸如建材和熱絕緣體的產品。也已經研究了礦物聚合物材料在粘磨產品中的應用和在中等水平的原子能工業廢料與有毒廢物的固定中的應用。美國專利第5244726號(通過引用全文結合於此)公開了一種基於鹼金屬矽酸鹽的基體，它包括無機微粒、有機微粒、或無機和有機微粒的混合物，這種基體是在環境溫度下通過活化一種水性的、含有帶氣泡的膠體的基體形成矽酸鹽中的矽酸鹽、微粒、飄塵、表面活性劑和一種降低pH的緩衝劑來生產。'726號專利認為微粒的含量應當在30。％至40%之間(體積百分比)，特別提到了諸如用於起泡沬的聚苯乙烯珠和用於加強複合材料的鈣矽石之類的微粒。發明概述本發明涉及含有低熱膨脹係數的材料的礦物聚合物複合材料，適合用於各種應用，諸如在內燃機高溫廢氣處理中的應用。具體地，公開了一種諸如堇青石、矽石、以及其它低CTE陶瓷材料和它們與礦物聚合物組合的低膨脹無機複合材料。優選對本發明的礦物聚合物材料進行化學改性，以使該材料與堇青石和/或熔凝矽石以及其它低CTE陶瓷材料相兼容從而使材料易於在IIO(TC或1100'C以下的溫度燒制。對於這些應用，微粒的含量優選在50—97重量％之間，最好是大於70%。本發明的材料可擠壓形成蜂巢狀整體製品或可用作堵漏或成皮的粘合劑。本發明的材料也可以用任何標準的陶瓷加工技術製作形成各種各樣的結構。這種材料在使用時可不經預燒、可預燒至30(TC、或在較低溫度下(70(TC—110(TC)燒制以提供抗酸性和抑制在收縮過程中的破裂。結構和接合劑的生坯強度和燒制強度都高、熱膨脹係數低、且耐酸性好。與常規的生產方法相比，由於大量縮短了燒制時間，用本發明材料製造物體的成本大大降低。本發明的礦物聚合物複合材料較佳地包含堇青石、矽石、或堇青石/矽石的混合物。在本發明中也可使用其它的低CTE材料。本發明中所用的磨細的堇青石和透明矽石(vitreoussilica)以及其它低CTE陶瓷材料可以通過碾碎來自其它製造過程的廢棄材料來生產。本發明的礦物聚合物複合材料表現出的熱膨脹係數較佳地等於或者低於從帶有來自礦物聚合物的矽酸鋁鉀玻璃殘留物的堇青石和/或熔凝矽石預計的算術平均值，由此使這種材料對於需要良好熱衝擊抵抗性的應用頗有價值。附圖簡述圖1是依照本發明一個實施例的流量過濾器的示意圖。具體實施例方式圖1顯示了的一個根據本發明的蜂巢狀結構10形成的流量過濾器。這個蜂巢狀結構IO是由一個具有進口端12、出口端14和多個在進口端12和出口端14間平行延伸的通道18組成。在進口端12和出口端14上布置有一組交替模式的塞子(未示出)以便使廢氣流過通道18的多孔壁。可以以任意通道密度形成蜂巢狀結構10，通常的密度是每平方英寸200—300個通道。出於本申請的目的，規定術語"蜂巢"包括具有總體上呈蜂巢結構的材料，但並不嚴格地限制於六邊形結構，例如也可以使用諸如三角形、正方形、長方形或者其它合適的通道形狀。結構10也可由多孔陶瓷材料形成，通常具有兩個主要相一個由陶瓷微粒材料產生的晶體或透明相(crystallineorvitreousphase)，禾卩一個礦物聚合物形成的類玻璃相(glassyphase)。也可以有低含量的矽酸鹽或氧化物相如尖晶石(MgAlA)和多鋁紅柱石(Si2Al6013)存在。未燒制的複合材料優選在30(TC熟化以防止後續吸水。複合材料燒制至80(TC以上以提高強度、抗刮擦性和耐久性則更好。優選用於本發明的礦物聚合物包括以矽酸鋁為基礎的聚(矽一氧一鋁酸根(silico-oxo-aluminate))或(-Si-O-Al-O-)礦物聚合物。礦物聚合(geopolymerization)由聚矽酸(Si02)n和矽酸鋁鉀或矽酸鋁鈉在一種鹼性介質中的礦物合成(geosynthesis)產生。活化的高嶺土與鹼性矽酸鹽水溶液的反應通常被用於產生礦物聚合。矽鋁鹽(sialate)(Si-0-A1-0-)作為交聯或成網的成分，可以在水溶液中用硼酸(H3B03)或氧化硼(B203)改性。這種礦物聚合物可以是表現出礦物合成性、化學穩定性和受控收縮性的任何合適的鹼性矽酸鋁材料。合適的反應物包括諸如矽酸鈉或矽酸鉀之類的水玻璃和鋁粘土。Kasil-1是一種矽酸鉀水溶液，可從PQCorporation購買，地址是賓夕法尼亞州(美國)的Berwyn，在這種溶液中含有約29.1重量％的固體，固體中包括8.3重量％的K20和20.8重量％的Si02。可以通過以矽膠的形式加入矽以提高矽含量或加入KOH以減少矽含量的方式來對該溶液改性。一種合適的矽膠是Ludox，可從馬裡蘭州哥倫比亞市的GraceDavison公司購買。氧化硼或硼酸(H3B0:i)可加入到該溶液中。可以加入活化的矽酸鋁粘土如偏高嶺土(Al203.2Si02)與鹼性矽酸鹽反應以啟動礦物聚合物的形成。活化的矽酸鋁粘土也提供了氧化鋁並用於控制(Na+K)/Al的原子比率。約1:1的(Na+K)/Al原子比率是合適的。活化的或煅燒的高嶺土，諸如可從DryBranchKaolin公司(地址喬治亞州(美國)DryBranch)購買的GlomaxLL，是一種合適的粘土。活化的高嶺土通常是通過在約80(TC預燒含水的高嶺土而形成的，預燒驅除結構水分而不把高嶺土轉化為多鋁紅柱石。活化的粘土與水化的鹼性矽酸鹽(以及硼酸或氧化硼反應，當硼酸或氧化硼存在時)在低溫下反應產生一種即使在環境溫度下也能粘合到微粒裝填物上的改性的礦物聚合物接合劑。加入到礦物聚合物中的微粒填料可以是任何具有合適CTE的材料。優選的材料包括諸如研細的堇青石、研細的透明矽石、矽膠、P—鋰霞石(LiAlSi04)、卩一鋰輝石(LiAlSi206)之類的陶瓷微粒、和(3—石英和(3—鋰輝石或主要由這些相組成的玻璃陶瓷之類的合適的固溶體。任何具有適當的CTE、化學耐久性和/或抗熱衝擊性的微粒都可以使用。堇青石(2MgO2A12035Si02)或堇青石瓷是一種通過將雲母、粘土和氧化鋁的混合物熔融而產生的矽酸鋁鎂。堇青石和堇青石礦石前體也被叫做矽鋁酸鎂(2MgO*2Al203*5Si02)、印度石和堇青石。堇青石具有低熱膨脹係數和高機械強度。堇青石也具有優良的抗熱衝擊性。燒結的堇青石體可承受從7(TC升至180(TC的溫度、隨後又快速用室溫空氣淬火。堇青石因其良好的電絕緣性而通常製作成絕緣體和襯底，而其低CTE和抗熱衝擊性使其通常加工成流量過濾器的主體。這些產品的很大比例都會在製造過程中被敲碎。這種碎屑可以碾磨成任意合適的顆粒大小。用碎屑重新碾磨的堇青石的熱膨脹係數約為14X10—7°C。碾磨的或微粒狀的透明矽石因其低CTE(約為5X10—7°C)也是理想的添加物。一種合適的市售材料是Tecosil,可從美國賓夕法尼亞州KingofPrussia地方的C-EMinerals公司購買。在礦物聚合物中加入一種微粒形成一種複合材料的混和物，它最好具有50至97重量％的微粒和約3重量％至50重量％的礦物聚合物，並加入液體從而提供一種具有所需性質的溼的混合物。其它的添加物可以包括硼和加工助劑如潤滑劑和有機黏合劑如甲基纖維素。這種礦物聚合複合物是無定形的，其矽含量可以有很大的變化，從約(K，Na)u+x)Al(1-x/3)Si04.mH20+pB20:i至(K，Na)(1+X)A1(1—x/3)Si12026.mH20+pB203，其中m和n是從O—IOOO的變量並由製作技術和燒制的條件決定，p(從0—40)是所需的氧化硼的含量。礦物聚合物中水的含量是可變的並由燒制處理來決定。例如，礦物聚合物在約IOO(TC以上燒制，則蒸發了存在的所有或幾乎所有水分，m和n趨向於0。在稀的礦物聚合物溶液中，這種溶液提供了在一個表面(諸如陶瓷蜂巢狀整體製品的表面)上塗上一層薄的礦物聚合物所需要的流動條件，m和n可能是1000或更高。氧化硼的含量(p)也可以在一個廣泛的範圍內變化，它決定於在高溫下所需的礦物聚合物的粘度。加入B203可降低礦物聚合物基體或類玻璃相的粘度從而控制燒結、收縮和破裂的程度。限制p的上限，因為礦物聚合物中高含量的8203容易降低耐化學性。以下闡述的是一種提供均勻混合且易於操作的溼混合物的製備方法，也可以使用形成溼混合物的其它常規方法。例如，將碾細的堇青石、矽石或其它微粒、活化粘土的初步幹混合物和任意的黏合劑混合約3分鐘。在水中加入矽膠和氧化硼或硼酸並加熱至氧化硼或硼酸溶解並均勻地混合。然後把水化氧化矽(及可任選的硼酸)加入到一種準備好的水玻璃溶液(諸如Kasil矽酸鉀溶液)中形成一種液體混合物。然後把這種液體混合物加入到幹的混合物中混合以形成一種溼的混合物。然後，溼混合物中活化的粘土和鹼性矽酸溶液發生反應形成礦物聚合物糊料或漿料，水量控制著溼混合物的粘度。可通過任何己知的技術將溼的混合物形成製品，這些技術包括刮塗、噴塗、帶鑄、壓延、塗抹或擠出。這種溼的混合物也可用於塗在蜂窩狀陶瓷製品的表面和銷塞上，也可被擠出形成蜂巢狀整體製品。這些製品可以在低於20(TC的溫度進行千燥製品然後在700。C至120(TC之間(800—1000。C一般是最佳的)燒制以獲得更好的強度和耐化學性。燒至接近800。C的溫度產生一種CTE低於30X10—7"(25—80(TC)的堅牢的耐用的複合材料。燒至1100。C甚至產生更高的強度，燒至1200'C可能不熔化並具有受控收縮性。雖然公開了形成礦物聚合物複合材料的代表性組成，但是也可使用任何數量的水化鹼性矽酸鹽(具有Al203/SiOj(Na20+K20)/Si02比例各不相同)、而且礦物聚合物配方對堇青石和/或熔凝矽石的比例也可不同，氧化硼或硼酸添加物的含量也可變化。堇青石是Mg2Al4SisO,8，也可使用具有堇青石結構的其它固溶體。低膨脹的微粒不限於堇青石或熔凝矽石，儘管作為再生材料其價格便宜，也可使用其它的微粒，諸如p—鋰霞石(LiAlSi(U、p—鋰輝石(LiAlSiA)之類的顆粒，以及諸如P—石英s.s和(3—鋰輝石s.s的玻璃陶瓷。在總體描述了本發明後，參照下面說明的特定具體實施例可獲得對本發明的進一步理解，提供這些實施例僅僅是出於說明的目的，無意於包羅萬象或加以限制，除非另外指定。實施例表1顯示了適合在本發明中使用的多種配料成分混合物(100%的礦物聚合物和100%的堇青石成份包括在其中作為參考)。每一種配料混合物都按以上討論的方法製備。礦物聚合物類型欄顯示了K20:Al203:Si02的比例，例如，1一1一12代表KAlSi60n而1一1一6代表KAlSi308。礦物聚合物的重量百分比是從礦物聚合物成分的總合，即Kasil+GlomaxLL+Ludox計算出來的，因此含有一些水。表l:配料材料(以幹配料的重量百分比計)tableseeoriginaldocumentpage11實施例1:組成4，是含90重量％堇青石用10重量％矽鋁酸鉀礦物聚合物粘合、並加入5重量X的B20:,(合整個配料的百分比)改性的陶瓷，按如下方法製備將2.07gGlomaxLL、186.4g堇青石和lgCMC(AqualonRCelluloseGura)黏合劑混合3分鐘；向100g水中加入8.27gLudox和10.36g氧化硼(B203)，加熱至氧化硼溶解，然後加入到幹的混合物中並進行混合；在混合後的配料中加入IO.34g的Kasil-1並完全混合形成一種溶液。然後將這個溶液中加入到幹的配料中並充分混合以形成一種礦物聚合物粘合的溼的混合物。該配料經乾燥並加熱至800。C時產生一種成分為約94.7重量％堇青石和5.3重量％的硼鋁矽酸鉀玻璃的幹的組合物(假設無堇青石分解)。實施例1的CTE為約17.5X10一7〃C(25至800°C)。實施例2:組成10，是含90重量％透明矽石用10重量％矽鋁酸鉀礦物聚合物粘合、並用多餘3重量％的B2(V添加物改性的陶瓷，按如下方法製備以與實施例1中所述相同的方式製備、混合和燒制559.2g粉碎的透明矽石、31gKasil-l、6.28gGloraaxLL、24.8gLudox和18.66g氧化硼。經乾燥並加熱至800°C，該配料產生一種含約92.8重量％矽石和7.2重量％的硼鋁矽酸鉀玻璃(假設加熱時無矽石微粒分解)的幹的組合物。實施例2的CTE為約11X10—7°C(25至800°C)。實施例3:組成9，是含80重量％透明矽石、10重量％堇青石用10重量％矽鋁酸鉀礦物聚合物粘合、並用多餘3重量％的8203添加物改性的陶瓷，按如下方法製備以與實施例1中所述相同的方式製備、混合和燒制31gKasil-1、6.28gGloraaxLL、24.8gLudox、18.66g氧化硼、503.24g的熔凝矽石和55.92g碾細的堇青石。經乾燥並加熱至80(TC，該配料產生一種含約83.6重量％矽石，9.2重量％堇青石(假設無堇青石分解)、和7.2重量％的硼鋁矽酸鉀礦物聚合物玻璃(假設無矽石或堇青石微粒分解)的幹的組合物。實施例3的CTE約為IO.0X10—7°C(25至800。C)。實施例4:組成7，是含67.5重量％堇青石、22.5重量％透明矽石用10重量％矽鋁酸鉀礦物聚合物粘合、並用3重量％的B2(V添加物改性的陶瓷，它按如下方法製備以與實施例1中所述相同的方式製備、混合和燒制31gKasil-1、6.28gGlomaxLL、24.8gLudox、18.66g氧化硼、419.36g碾細的堇青石、139.8g研細的Tecosil透明矽石。經乾燥和加熱，例4得到一種含約69.3重量。/^堇青石、23.1重量％矽石、和7.3重量％硼鋁矽酸鹽礦物聚合物玻璃(假設加熱時無矽石或堇青石微粒分解)的幹的組合物。實施例4的CTE約為14.5X10—7/°C(RT-800°C)。實施例5:組成6，是含96重量％堇青石用4重量％矽鋁酸鉀(1-1-6)礦物聚合物粘合的陶瓷，按如下方法製備以與實施例1中所述相同的方式製備、混合和燒制26.7gKasil6、8.26gGlomaxLL、1.6gCabosil和877.44g碾細的堇青石。經乾燥和加熱，實施例5得到一種含約97.8重量％堇青石、2.2重量％矽鋁酸鹽玻璃(假設加熱時無堇青石分解)的幹的組合物。實施例6:組成1，是含50重量％堇青石用50重量％矽鋁酸鉀(1-1-6)礦物聚合物粘合的陶瓷，它按如下方法製備以與實施例1中所述相同的方式製備、混合和燒制106.8gKasil6、33.04gGlomaxLL、6.4gCabosil和146.24g碾細的堇青石。經乾燥和加熱，實施例6得到一種含約64.6重量％堇青石、35.4重量％矽鋁酸鹽玻璃(假設加熱時無堇青石分解)的幹的組合物。實施例6的CTE約為28.9X10—7°C(RT-800°C)。在下表2中列出了表1中以堇青石為基礎的材料的複合物經壓制、乾燥和燒制後的物理性質，包括CTE(在80(TC加熱)、孔隙度、孔隙大小、破裂係數(M0R)和收縮性。燒制溫度和時間顯示為"'C一Hrs"。沒有測定的性質顯示為"腦"。表2:以堇青石為基礎的複合材料物理性質tableseeoriginaldocumentpage14在下表3中列出了具有8203添加物的堇青石和堇青石/矽石材料的複合材料經壓制、乾燥和燒制後的物理性質，包括CTE(在80(TC加熱)和破裂係數(MOR)。燒制溫度和時間顯示為"r一Hrs"。這些複合材料含有經氧化硼(B203)改性的礦物聚合物，當用作成皮(skinning)接合劑時，它們在100(TC燒制時具有足夠的流動性從而能很好的燒結而不會破裂。B203的百分數計算為超出全部配料(即堇青石+透明矽石+礦物聚合物(Kasil+Glomax+Ludox))之外的質量百分數。組成8的M0R讀數是5個單獨測試的平均值。表3:添加了8203的以堇青石/矽石為基礎的複合材料物理性質。tableseeoriginaldocumentpage15表4顯示了含90重量％固體和10重量10%礦物聚合物的成皮接合劑樣品，其中有一些礦物聚合物中添加了B203，測試了它們在塗布和催化中的表現。表4:塗料樣品物理性質tableseeoriginaldocumentpage16表5顯示了1一1一12礦物聚合物材料在燒至100(TC除去水份並轉化為玻璃後的組成計算結果。該計算假設無微粒分解。在表5中列出了由添加到初始的90—10堇青石一礦物聚合物(1—1—12K20:Al20:,:Si02=KAlSi6014)中的B203所引起的玻璃組成的變化和玻璃的百分數(假設無堇青石分解)。表5:因添加8203引起的經燒制一乾燥的複合材料組成7號中玻璃的計算值(超出微粒+礦物聚合物之外的重量百分比)tableseeoriginaldocumentpage16(計算值)表6顯示了在假設無1(20或6203進入微粒相的情況下，根據體系中氧化物的物質平衡，對組成7(上述)的玻璃成分的六次測試的歸一化平均值。所有的百分數都是對複合材料的總質量而言。表6:對具有不同水平8203的複合材料組成物7#中玻璃的微探針分析和由此所得的微粒分解物的計算值tableseeoriginaldocumentpage17以上對具體實施例的描述揭示了本發明的一般性質，其他人通過應用本領域的知識(包括本申請引用的文獻的內容)不需進行不合理的試驗就能容易地改變和/或調整這些具體的實施例以進行各種適用，而不會脫離本發明的一般概念。因此，根據本文提出的教導和指引，這種適用和修改落在已公開的實施例對效方案的含義和範圍之內。應該理解本申請的措詞和術語是用於進行描述而非限制，因此本申請的術語和措詞要按照本申請給出的教導和指引，結合本領域普通技術人員的知識來解釋。權利要求1.一種礦物聚合物複合材料，其包括至少約2重量％的礦物聚合物；和少於約98重量％的微粒狀陶瓷填料；所述複合材料在25-800℃的溫度範圍內的熱膨脹平均線性係數不超過30×10-7/℃。2.如權利要求1所述的複合材料，其中所述礦物聚合物材料的通式為(K,Na)"+x)Al(h/3)SiO,mH20+pB203至(K,Na)AlSi1202fi'nH20，其中m和n在0至1000之間，p在0至40之間，x在-0.1至0.1之間。3.如權利要求1所述的複合材料，其中所述微粒狀陶瓷填料選自下組堇青石、透明矽石、P—鋰霞石、(3—鋰輝石、(3—石英s.s、(3—鋰輝石s.s、沸石、NZP礦石、磷酸鋯鈉、磷酸鋯鈣、磷酸鋯鍶、磷酸鋯鋇及其組合。4.如權利要求l所述的複合材料，其中所述礦物聚合物包含一種硼改性的鹼性矽鋁酸鹽無定形相。5.如權利要求4所述的複合材料，其中所述礦物聚合物材料的通式為(K,Na)(i+x)Al。—x,:i)Si04.mH20+pB20:,至(K，Na)AlSi1202S.nH20+pB203，其中m和n在0至1000之間，p在0至40之間，x在-O.2至0.2之間。6.如權利要求1所述的複合材料，其中所述在25-800'C的溫度範圍內熱膨脹平均線性係數不超過25X10—7°C。7.如權利要求6所述的複合材料，其中所述在25-80(TC的溫度範圍內熱膨脹平均線性係數不超過18X10—7°C。8.—種由複合材料形成的複合材料製品，其包含微粒狀陶瓷填料；和礦物聚合物粘合劑，所述礦物聚合物粘合劑構成所述材料的至少2重量%，其中所述製品在25-800。C溫度範圍內的熱膨脹平均線性係數不超過30X10一7。C。9.如權利要求8所述的複合材料製品，其中所述微粒狀陶瓷填料選自下組堇青石、矽石、(3—鋰霞石、P—鋰輝石、p—石英S.S、P—鋰輝石S.S、和它們的組合。10.如權利要求8所述的複合材料製品，其中所述礦物聚合物粘合劑包含一種硼改性的鹼性矽鋁酸鹽無定形相。11.如權利要求8所述的複合材料製品，其中所述礦物聚合物粘合劑選自下組硼改性的矽鋁酸鹽、矽鋁酸鉀和矽鋁酸鈉、及它們的組合。12.如權利要求8所述的複合材料製品，其中所述製品是一種具有外皮層的結構物，所述外皮層包含至少約2重量％的礦物聚合物；和少於約98重量％的微粒狀陶瓷填料。13.如權利要求8所述的複合材料製品，其中所述製品是一種流量過濾器的主體，它包括具有多個流體進入通道和流體流出通道的陶瓷蜂巢狀結構。14.如權利要求13所述的複合材料製品，其中至少一些所述流體進入通道和流體流出通道具有銷塞，所述銷塞由一種包含以下成份的複合材料形成至少約2重量％的礦物聚合物；和少於約98重量％的微粒狀陶瓷填料。15.—種礦物聚合物材料，在經燒制而失去水分後，它包含30—85重量％的Si02;1-60重量％的B203;0-30重量％的A1A;0-20重量％的K20+Na20。16.如權利要求15所述的礦物聚合物材料，其中所述礦物聚合物粘合劑通過在燒制時溶解最多30重量％的微粒狀材料來改性。17.如權利要求15所述的礦物聚合物材料，其中所述Al203在所述材料經燒制而失去水分後含量為約3—20重量％。18.如權利要求15所述的礦物聚合物材料，其中所述K20+Na20在所述材料經燒制而失去水分後含量為約2—20重量％。19.如權利要求15所述的礦物聚合物材料，其中所述B203在所述材料經燒制而失去水分後含量為20—55重量％。20.如權利要求15所述的礦物聚合物材料，還包含0—5重量％的MgO。全文摘要公開了具有低熱膨脹係數的礦物聚合物複合材料。由於它們的低熱膨脹係數和高強度，這些材料用於高溫應用。也公開了一種能夠與陶瓷顆粒材料(諸如堇青石和熔凝矽石)相兼容的硼改性的水玻璃礦物聚合物複合材料。這種礦物聚合物複合材料可以擠出形成諸如蜂巢狀整體製品、流量過濾器之類的結構物或者用作堵塞或成皮的接合劑，也可以在1100℃或低於1100℃燒制。這些結構和接合劑有高的生坯強度和燒制強度、低的熱膨脹係數和好的耐酸性。與通常的以堇青石為基礎的物體的生產方法相比，用本發明的材料製造物體的成本由於顯著縮短了燒制時間而大大降低。文檔編號B01D24/00GK101370748SQ200680015652公開日2009年2月18日申請日期2006年5月2日優先權日2005年5月9日發明者G·H·比爾,L·R·平克尼,P·D·特珀謝,S·A·蒂切申請人:康寧股份有限公司