本发明专利技术涉及一种用于高温热绝缘体的生物可降解陶瓷纤维组合物，所述组合物包含：58～67wt％的SiO2；26～34wt％的CaO；2～8wt％的MgO；0～1wt％的Al2O3；0～5wt％的B2O3；0～3wt％的Na2O+K2O；和1wt％以下的杂质，所述杂质选自TiO2和Fe2O3，其中所述组合物具有3％以下的线性热收缩系数(1100℃下保持24小时)和700ng/cm2·h以上的在合成体液中的溶解速率常数。并且，与公知的生物可降解陶瓷纤维相比，本发明专利技术的陶瓷纤维组合物还具有显著改善的在合成体液中的溶解度，使得其即使被吸入人肺中也能够容易地溶解去除，由此减少了对人体的危害。[关键词]SiO2；CaO；MgO；Al2O3；B2O3；Na2O；K2O；TiO2；Fe2O3；高温热绝缘体；生物可降解；陶瓷纤维组合物；线性热收缩系数；溶解速率常数。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求2009年11月27日提交的韩国专利申请No. 2009-0115682的优先权和利益，其公开内容通过引用全文并入本文。本专利技术涉及用于高温热绝缘体的盐溶性陶瓷纤维组合物，更特别涉及具有优异的盐溶性的用于高温热绝缘体的陶瓷纤维组合物，其中所述纤维包括作为网络形成氧化物的SiO2、作为网络改性氧化物的CaO、MgO、作为中间氧化物的Al2O3、在组合物中同时用作助熔剂和网络氧化物的B2O3、用作助熔剂的适当比例的Na2O和K2O,以制备在人工盐水体液中具有改善的纤维组合物溶解性的组合物。此外，本专利技术还涉及组合物，其中作为助熔剂的B2O3和Na2CHK2O之和的含量被控制为表现出恒定的高温耐热性，并且该组合物与常规的盐溶性陶瓷纤维组合物相比具有改善的盐水体液中的溶解性(生物可降解性)并且在高温生产过程中具有提闻的广率。
技术介绍
陶瓷纤维由于具有低导热性以及长而薄的形状，因而被用作诸如隔热材料、隔冷材料、热绝缘体、隔音材料、吸声材料和过滤材料等材料。术语“耐火隔热纤維”用作热绝缘体，其通常是指在使用常规矿物棉的600°C以上温度下可使用的耐火纤维。高温下使用的纤维毯热绝缘体被分为5种类型根据ASTM C982的I型(732°C ) 5型(1649°C )，基于高温下测量的热收缩系数。常规纤维的“安全使用温度，，定义为在一定温度下保持24小时纤维的线性热收缩系数为5%以下的对应温度。近年来，应用最广泛的耐火隔热纤维是Al2O3-SiO2 (RCF-AS)基纤维，其安全使用温度范围为1100 1260°C。与Al2O3-SiO2基纤维相关的常规已知技术如下。美国专利No. 2，873，197和No. 4，555，492公开了ー种通过在Al2O3-SiO2基组合物中添加一定量ZrO2制备的Al2O3-SiO2-ZrO2(RCF-ASZ)基纤维，其中该纤维的安全使用温度增加到1430°C。美国专利No. 4，055, 434公开了ー种通过在Al2O3-SiO2基组合物中添加至多16%煅烧白云石作为CaO和MgO源来制备的纤维组合物，其中该纤维的耐热温度为760 1100 V。美国专利No. 3，687，850公开了 ー种含76 90 %的SiO2和4 8 %的Al2O3的ニ氧化硅纤维的无晶体析出的耐热性为1093°C，其中该ニ氧化硅纤维是通过将酸加入到由SiO2, A1203、R2O, RO和B2O3组成的纤维组合物中并溶解R0、R2O和B2O3成分制备的。然而，虽然为了制备常规的耐火隔热纤维考虑到了在酸中的耐热和溶解特性，但是没有考虑到在盐水溶液如合成体液中的溶解特性。此外，在生理介质中的低溶解度可能是由于高Al2O3含量(即4%以上)造成的。最近报道的数据表明，在生理介质中具有低溶解度的纤维以微细纤维形状被吸入并累积在肺部，从而导致对人体的危害。因此，出现了热切的研究活动，以开发増加在生理介质中的溶解度以尽可能减少对人体可能产生的危害以及满足高温物理性能的无机纤维组合物。容易溶解在生理介质中的玻璃纤维组合物已知如下。例如，存在生物可吸收的玻璃纤维组合物，其包含CaF2、Zn。、Sr。、Na2O, K2O和Li2O以及CaO和P2O5 (美国专利No. 4，604, 097);通过在常规的碱石灰硼硅酸盐玻璃纤维组合物中添加P2O5得到的纤维组合物(国际专利W092/0781);通过在碱石灰硼硅酸盐玻璃纤维组合物中添加增加量的B2O3和其他的Na2O得到的纤维组合物(美国专利No. 5，055, 428)等。然而，这些组合物的缺点在于耐热性低，这是因为它们是由这样的组成范围构成的，每个该组成范围均包含相对高含量的R2O成分，其中没有提及安全使用温度或者其实际只用作建筑物内350°C以下的热绝缘体，并且对于用作可在高温下使用的生物可降解材料存在限制。此外，可用作高温耐火纤维的在合成体液中具有良好溶解性的纤维组合物列举如下。例如，存在有通过在包含例如Ca0、Mg0、Si02和Al2O3组分的常规矿物棉中减少Al2O3含量以及增加MgO含量得到的在合成体液中具有改善的溶解性以及具有增强的耐火性的改性纤维组合物(国际专利W087/05007);通过在SiO2和CaO中选择性添加例如MgO、碱金属氧化物、A1203、ZrO2, B2O3和Fe2O3的组分而得到的纤维组合物(国际专利W089/12032);减少Al2O3含量且同时保持SiO2XaO和MgO含量的使用温度为800°C 1000°C的纤维组合物(国际专利W093/15028)等。然而，这些组合物可能只能用在有限的领域中，其中最高安全使用温度限定为815°C 1000°C (保持24小时，线性热收缩系数为5%以下)。此外，因为 上述纤维组合物不包括助熔剂成分，所以难以避免如产率和生物可降解性的性能劣化。此外，最高安全使用温度为1260°C并表现出在合成体液中具有良好溶解度的纤维组合物的实例如下。国际专利W094/15883公开了ー种通过在SiO2XaO和MgO中添加Al2O3和ZrO2的纤维组成范围，其中残余的SiO2含量占21. Smol %以上，但它很难或不可能形成具有70. 04mol %,73. 09mol %和78. 07mol %的高SiO2含量(高非纤维材料含量)的纤维组成范围。国际专利W097/16386公开了ー种容易形成纤维的线性热收缩系数在1260°C为4. 5%的生物可降解纤维组合物，其中具有高SiO2含量的组成范围包括MgO和SiO2为主要成分，CaO含量为I %以下并且包括O 2%的Al2O3.ZrO2和B2O3,它们添加用作另外的粘度改性剂。然而，具有该组成范围的纤维产品由于平均纤维尺寸大和在安全使用温度下具有相对高的线性热收缩系数(3%以上)因而具有高导热性。因为使用过高含量的SiO2来提高安全使用温度，所以与根据本专利技术制备的纤维组合物相比，该纤维组合物具有低得多的生物可降解性，并且产率下降，在纤维生产过程中产生大量灰尘以及产品质量如拉伸强度可能劣化。目前开发的陶瓷纤维组合物的代表性实例描述如上。基于前述本领域已知技术将陶瓷纤维组合物的期望物理性质列举如下。一种将陶瓷纤维组合物形成为纤维的方法包括利用压缩空气或压缩蒸汽形成纤维的吹制过程和通过将熔融材料滴在高速旋转的滚筒上形成纤维的纺丝过程。适合利用纺丝或吹制过程形成纤维的纤维组合物的理想粘度应该低例如在20 100泊范围内或与常规Al2O3-SiO2基组合物的粘度类似或无显著差异。当成纤温度下的粘度过高时，纤维直径会増加，从而导致产生大量的粗非纤维材料(颗粒)。另ー方面，当粘度过低时，纤维变得短而细，导致产生大量的细非纤维材料(颗粒)。通常，由于玻璃熔体溶液的粘度取决于玻璃组合物和温度，因此组合物应当进行适当的设计以維持合适的成纤粘度。此外，由于高粘度组合物需要在较高温度下形成纤维，所以其粘度应控制在成纤温度附近。此外，一种用于高温隔热的陶瓷纤维应具有高耐热性以及甚至在对炉料反复施加热应カ时也表现出良好的耐久性。因此，即使陶瓷纤维暴露在对应于使用温度的热下，其物理性质也应基本不改变。陶瓷纤维的使用温度与使用温度下的收缩相关。纤维产品的收缩受到高温下玻璃纤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：李振赫，李时懋，金弘谦，郑元植，
申请(专利权)人：株式会社KCC，
类型：发明
国别省市：
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