收缩率和强度改善的无机纤维制造技术

一种无机纤维，其包含二氧化硅和氧化镁作为主要纤维组分，其还包括预定的氧化锂和氧化锶添加剂，以改善纤维的热稳定性。所述无机纤维在1260℃及更高的温度显示好的热性能，在暴露于使用温度后保持机械完整性，且在生理性液体中显示低的生物持久性。还提供热绝缘产品形式，制备所述无机纤维的方法和用由许多无机纤维制备的热绝缘材料使物品热绝缘的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求于2013年12月23日提交的美国临时专利申请顺序号61/920,045和于2014年6月13日提交的美国临时专利申请顺序号62/011,833，在35U.S.C.§119(e)下递交日的权益，这两者均通过引用而整体结合至本文中。提供了一种耐高温无机纤维，其可用作热、电或声绝缘材料，且其具有1260℃和更高的使用温度。所述耐高温无机纤维可容易地制备，在暴露于使用温度后显示低的收缩率，在继续暴露于使用温度后保持好的机械强度，且在生理性液体中显示低的生物持久性。背景绝缘材料工业已经确定在热、电和声绝缘应用中，需要使用在生理性液体中不可持久的纤维，即在生理性液体中显示低的生物持久性的纤维组合物。尽管已经提出了候选材料，但是这些材料的使用温度限度没有高的足以适应向其施加耐高温纤维的许多应用。例如，与耐火陶瓷纤维的性能相比，这种低的生物持久性纤维在工作温度显示高的收缩率和/或在暴露于范围为1000℃至1400℃的工作温度时显示降低的机械强度。耐高温、低生物持久性纤维在预期的暴露温度和在延长的或连续暴露于预期的使用温度之后应显示最小收缩率，以便为被绝缘的物品提供有效的热保护。除了由收缩率性质表示的温度抗性以外(该收缩率性质在用于绝缘的纤维中是重要的)，也需要低生物持久性纤维在暴露于预期的使用或工作温度期间和之后具有以下的机械强度性质：其在使用中将允许纤维维持其结构完整性和绝缘性质。纤维机械完整性的一个性质是其工作后的脆性。纤维越脆，即其越容易被压碎或粉碎成粉末，那么其具有的机械完整性越小。一般而言，在生理性液体中显示耐高温性和低生物持久性两者的无机纤维也显示高度的工作后脆性。在暴露于能够提供完成其绝缘目的的必需结构的工作温度之后，这导致缺乏强度或机械完整性的脆纤维。纤维机械完整性的其他量度包括压缩强度和压缩恢复率。期望生产改进的无机纤维组合物，该组合物可容易地由所需成分的可纤维化熔体制备，其显示在生理性液体中低的生物持久性、在暴露于1260℃及更高的工作温度期间和之后的低收缩率，显示在暴露于预期的使用温度后的低脆度，且其在暴露于1260℃及更高的使用温度后，维持机械完整性。提供了一种耐高温碱土金属硅酸盐纤维，当所述无机纤维暴露于1000℃至1500℃的升高的温度时，显示改善的热稳定性。已经发现在碱土金属硅酸盐无机纤维中包含适当量的氧化锂和氧化锶，降低纤维收缩率，并且增强机械强度，超过了无氧化锂和氧化锶添加的碱土金属硅酸盐纤维的机械强度。所述纤维在生理溶液中显示低生物持久性，在暴露于预期的使用温度后显示降低的线性收缩率和改善的机械强度。图1为比较样品纤维毯子在1260℃暴露24小时之后的线性收缩率的图，所述样品纤维毯子由铝硅酸盐耐火陶瓷纤维、市售可得的生物可溶的硅酸镁纤维和本申请公开的纤维制备。图2为比较样品纤维毯子在1400℃暴露24小时之后的线性收缩率的图，所述样品纤维毯子由铝硅酸盐耐火陶瓷纤维、市售可得的生物可溶的硅酸镁纤维和本申请公开的纤维制备。图3为比较样品纤维毯子在1260℃暴露24小时之后的压缩恢复率的图，所述样品纤维毯子由铝硅酸盐耐火陶瓷纤维、市售可得的生物可溶的硅酸镁纤维和本申请公开的纤维制备。图4为比较样品纤维毯子在1400℃暴露24小时之后的压缩恢复率的图，所述样品纤维毯子由铝硅酸盐耐火陶瓷纤维、市售可得的生物可溶的硅酸镁纤维和本申请公开的纤维制备。图5为比较样品纤维毯子在1260℃暴露24小时和在1400℃暴露24小时之后的线性收缩率的图，所述样品纤维毯子由铝硅酸盐耐火陶瓷纤维、市售可得的生物可溶的硅酸镁纤维和本申请公开的纤维制备。图6为比较样品纤维毯子在1260℃暴露24小时和在1400℃暴露24小时之后的压缩恢复率的图，所述样品纤维毯子由铝硅酸盐耐火陶瓷纤维、市售可得的生物可溶的硅酸镁纤维和本申请公开的纤维制备。图7为比较样品纤维毯子在1260℃暴露24小时和在1400℃暴露24小时之后的压缩强度的图，所述样品纤维毯子由铝硅酸盐耐火陶瓷纤维、市售可得的生物可溶的硅酸镁纤维和本申请公开的纤维制备。图8为显示锶对含有锶和锂添加剂的组合并在暴露于1400℃的温度24小时之后的硅酸镁纤维的压缩恢复率的影响的图。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化锂和氧化锶的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化锂和氧化锶的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化钙、氧化锂和氧化锶的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化锂、氧化锶和粘度调节剂的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化锂、氧化锶和粘度调节剂的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化钙、氧化锂、氧化锶和粘度调节剂的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化铝的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化铝的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化钙、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化铝的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化硼(boria)的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化硼的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化钙、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化硼的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化铝和氧化硼的混合物的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化铝和氧化硼的混合物的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化钙、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化铝和氧化硼的混合物的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化锆、氧化锂、氧化锶和粘度调节剂的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化锆、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化铝的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化锆、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化硼的纤维化产物。按照某些实施方案，无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化锆、氧化锂、氧化锶和作为粘度调节剂的氧化铝和氧化硼的混合物的纤维化产物。按照某些说明性实施方案，无机纤维包含约65至约86%重量二氧化硅、约14至约35%重量氧化镁、氧化锂和氧化锶的纤维化产物。按照某些说明性实施方案，无机纤维包含约65至约86%重量二氧化硅、约14至约35%重量氧化镁、大于0至约1%重量氧化锂和大于0至约5%重量氧化锶的纤维化产物。按照某些说明性实施方案，无机纤维包含约65至约86%重量二氧化硅、约14至约35%重量氧化镁、约0.05至约0.5%重量氧化锂和大于0至约3%重量氧化锶的纤维化产物。按照某些说明性实施方案，无机纤维包含约65至约86%重量二氧化硅、约14至约35%重量氧化镁、大于0至约0.1%重量氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机纤维，所述无机纤维包含至少一种碱土金属氧化物、二氧化硅、氧化锂和氧化锶的纤维化产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.23 US 61/920,045;2014.06.13 US 62/011,8331.一种无机纤维，所述无机纤维包含至少一种碱土金属氧化物、二氧化硅、氧化锂和氧化锶的纤维化产物。2.权利要求1的无机纤维，其中所述至少一种碱土金属氧化物包含氧化镁。3.权利要求1的无机纤维，其中所述至少一种碱土金属氧化物包含氧化钙。4.权利要求1的无机纤维，其中所述至少一种碱土金属氧化物包含氧化钙和氧化镁的混合物。5.权利要求2的无机纤维，所述无机纤维包含约65至约86%重量二氧化硅、约14至约35%重量氧化镁、氧化锂和氧化锶的纤维化产物。6.权利要求5的无机纤维，所述无机纤维包含以下中至少一种的纤维化产物：(i)约65至约86%重量二氧化硅、约14至约35%重量氧化镁、大于0至约1%重量氧化锂和大于0至约5%重量氧化锶；(ii)约65至约86%重量二氧化硅、约14至约35%重量氧化镁、约0.05至约0.1%重量氧化锂和大于0至约3%重量氧化锶；(iii)约65至约86%重量二氧化硅、约14至约35%重量氧化镁、大于0至约0.1%重量氧化锂和大于0至约1%重量氧化锶；或(iv)约65至约86%重量二氧化硅、约14至约35%重量氧化镁、约0.05至约0.1%重量氧化锂和大于0至约2%重量氧化锶。7.权利要求5的无机纤维，所述无机纤维包含约70至约80%重量二氧化硅、约15至约30%重量氧化镁、大于0至约0.1%重量氧化锂和大于0至约2%重量氧化锶的纤维化产物。8.权利要求5的无机纤维，所述无机纤维包含以下中至少一种的纤维化产物：(i)约72至约86%重量二氧化硅、约14至约28%重量氧化镁、大于0至约0.1%重量氧化锂和大于0至约2%重量氧化锶；或(ii)约72至约80%重量二氧化硅、约20至约28%重量氧化镁、大于0至约2%重量氧化锶和大于0至约0.1%重量氧化锂。9.权利要求5的无机纤维，所述无机纤维包含约75至约80%重量二氧化硅、约20至约25%重量氧化镁、大于0至约1%重量氧化锂和大于0至约2.5%重量氧化锶的纤维化产物。10.权利要求9的无机纤维，所述无机纤维包含约76至约80%重量二氧化硅、约20至约24%重量氧化镁、大于0至约1%重量氧化锂和大于0至约2.5%重量氧化锶的纤维化产物。11.权利要求9的无机纤维，所述无机纤维包含约77至约80%重量二氧化硅、约20至约23%重量氧化镁、大于0至约1%重量氧化锂和大于0至约2.5%重量氧化锶的纤维化产物。12.权利要求10或11的无机纤维，其中所述纤维化产物包含以下中至少一种：(i)大于0至约1.75%重量氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：D赵，BK佐伊托斯，MJ安德烈卡克，JM哈米尔顿，
申请(专利权)人：尤尼弗瑞克斯I有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US