[发明专利]含有低生物持久性纤维的耐火涂层材料及其制造方法

说明书

可用于涂覆广泛种类的表面或基材以提供热和机械保护的耐火涂层材料。该耐火涂层材料可承受暴露于约1500℃以上的使用温度，但其中所含的纤维在生理流体如模拟肺液中表现出低生物持久性。还公开了制造和利用该耐火涂层材料的方法。

本公开涉及用于保护表面或基材的含有低生物持久性纤维的耐火涂层材料，以及制造和利用所述材料的方法。该耐火涂层材料可用于防止来自或进入熔融处理设备或其他设备、容器或导管的热传播。

在高炉、钢厂、钢铁铸造厂和其他设施中，需要设备例如钢包、鱼雷车、槽式转轮、中间包、模具、炉、窑以及其他容器和设备用于运输、加工和储存熔融或接近熔融材料。耐高温热绝缘毯、条、模块、板等可以粘附到这种容器和设备的内表面和/或外表面来保护它们以防热冲击、化学侵蚀和机械损坏以及提高它们的整体热效率。

已经开发各种耐火涂层材料以对基材提供一定程度的保护，例如衬在炉的内表面的绝缘模块。然而，尚未开发在约1500℃以上的温度下令人满意地粘附于广泛种类的材料(例如金属、石墨、耐火材料和其他绝缘材料)并对它们提供持续保护的材料。

耐火陶瓷纤维，也称为铝硅酸盐纤维，表现出优异的耐热性。然而，由于它们相对较高的生物持久性，已开发“低生物持久性”纤维来代替耐火陶瓷纤维。

已经发现，在现有技术的涂层组合物中用低生物持久性纤维代替耐火陶瓷纤维导致在约1200℃下严重熔融。这部分归因于使用已用于常规涂层材料中的基于氧化铝的致密化剂或填料，例如片状氧化铝。在高于1000℃的温度下，氧化铝与低生物持久性纤维中含有的氧化镁和二氧化硅反应以形成堇青石。与氧化镁和二氧化硅相比，堇青石具有显著更低的耐火性。由于熔融和导致的物理变形，堇青石在高于约1300℃的温度下甚至短时间都不可用。

伴随低生物持久性纤维的化学性质和氧化铝之间的反应而形成的共晶会降低涂层材料的耐火性，使其不适合其约1500℃以上的预期使用温度。已经发现，用含二氧化硅的化合物代替涂层材料中的含氧化铝的致密化剂或填料可防止形成堇青石，从而提供具有约1500℃以上的期望使用温度的涂层组合物。

提供一种可用于广泛种类的表面和基材以提供热和机械保护的含有低生物持久性纤维的耐火涂层材料。耐火涂层材料可承受暴露于约1500℃以上的温度，但其中所含的纤维在生理流体如模拟肺液中表现出低生物持久性。

耐火涂层材料的说明性实施方案包含低生物持久性无机纤维、至少一种有机粘合剂、至少一种无机粘合剂、至少一种含二氧化硅的化合物、任选的胶凝剂和另外任选的增稠剂，其中所述至少一种无机粘合剂包含胶体金属氧化物溶液。

在某些实施方案中，耐火涂层材料是水泥状的且可用于涂覆表面或基材，例如金属、石墨、耐火材料等。耐火涂层材料也可用作水泥以使具有相同或不同特征的基材结合。在某些实施方案中，耐火涂层材料的特征在于对各种类型的物体和表面的高粘附性，即使在升高的温度下亦然。耐火涂层材料具有优异的绝缘特征且耐热冲击。

在某些实施方案中，将含有低生物持久性纤维的耐火涂层材料施用到耐高温的热绝缘毯、条、模块、板等以增加这些热绝缘材料的耐腐蚀性、耐磨性和耐磨损性。耐火涂层材料可以施用在现有的绝缘材料例如绝缘衬里上，从而延长现有绝缘材料的服务寿命。耐火涂层材料可以施用在使钢包盖、中间包盖、再加热炉等绝缘的模块上。

耐火涂层材料可以施用到牺牲基材，使得基材本身将被升高的温度消耗，同时将单独保留涂层材料并保持其已形成的形状。

在某些实施方案中，耐火涂层材料不需要任何固化时间且无论温度条件如何都可以投入操作。

耐火涂层材料易于制造，在暴露于至少约1500℃的使用温度后表现出低收缩，在持续暴露于使用温度后保持良好的机械强度，表现出优异的绝缘特征，耐热冲击，且其中包含的纤维在生理流体如模拟肺液中表现出低生物持久性。

附图简述