[发明专利]制备陶瓷纤维的组合物以及由其制备的用于高温热绝缘材料的生物可溶性陶瓷纤维

说明书

技术领域

本发明涉及制备陶瓷纤维的组合物以及由其制备的用于高温热绝缘材料的生物可溶性陶瓷纤维，更具体地，涉及制备陶瓷纤维的组合物以及由其制备的用于高温热绝缘材料的生物可溶性陶瓷纤维，所述组合物包括适当比例的作为网络形成氧化物的SiO₂，作为改性剂氧化物的CaO和MgO，以及作为中间氧化物的ZrO₂、Al₂O₃和B₂O₃，其改进了陶瓷纤维在人造体液中的溶解性，显示了在1260℃的高温下使用时的良好热/机械性能，如耐热性、高温粘性、抗压强度和恢复性，以及提供了可通过使用现有设备来简便制备陶瓷纤维的经济效益。

背景技术

一般地，因为陶瓷纤维具有低导热性以及呈薄而长的形状，所以其被用作为绝缘层材料、冷绝缘材料、热绝缘材料、隔音材料、吸音材料、过滤材料等的原材料。

术语“难熔热绝缘材料”通常指的是可以在比常规矿物棉温度更高温度下使用的难熔纤维。根据ASTM C892，用于高温用途的纤维相毯状热绝缘材料分为类型1（732℃）至类型5（1649℃）。纤维的安全使用温度通常被定义为当在相关温度下保持纤维达24小时时具有3％或更低（或者5％或更低）的热线性收缩率的温度。

目前最常用的难熔热绝缘材料为基于Al₂O₃-SiO₂（RCF-AS）的纤维，其安全使用温度在1100-1260℃的范围内。下面的文献可作为有关基于Al₂O₃-SiO₂（RCF-AS）的纤维的现有技术例示。

美国专利No.2,873,197和4,555,492公开了基于Al₂O₃-SiO₂（RCF-AS）的纤维，其中一定量的ZrO₂成分加入到基于Al₂O₃-SiO₂（RCF-AS）的组合物中，且所述专利写明其中所公开的纤维的安全使用温度已经提高至1430℃。美国专利No.4,055,434公开了一种纤维组合物，其中最多16％的全烧白云石作为CaO和MgO原材料加入到基于Al₂O₃-SiO₂的组合物中，所述纤维具有760-1100℃的耐热温度。美国专利No.3,687,850描述了含有76-90％SiO₂和4-8％Al₂O₃的二氧化硅纤维，其通过将酸加入到由SiO₂、Al₂O₃、R₂O（碱金属氧化物）、RO（碱土金属氧化物）和B₂O₃组成的纤维组合物中，然后在其中溶解RO、R₂O和B₂O₃来制备，所述二氧化硅纤维具有1093℃的耐热性，而不产生任何晶体材料的沉淀。

尽管根据耐热性和对酸的溶解性能已推断出用于制备难熔热绝缘材料的纤维组合物，然而，它们与作为人造体液的盐溶液的溶解性能并不相关。而且，由于其Al₂O₃的含量超过4％，所述纤维可产生在生理性介质中的低溶解度问题。

根据最近的研究材料，已有报道，如果具有生理性介质中的低溶解度的纤维碎片通过呼吸被吸入并积累于肺中，则其可损害人的健康。为了满足高温物理性能要求同时通过增加在生理性介质中的溶解度使对人体伤害的可能性最小化，正在积极进行对无机纤维组合物的研究，根据上述而开发的纤维玻璃组合物的实例包括下面的材料：