用於絕熱材料的可生物降解的陶瓷纖維組合物的製作方法

2023-05-29 01:18:51 1

專利名稱：：用於絕熱材料的可生物降解的陶瓷纖維組合物的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種用於高溫絕熱材料的可生物降解的陶資纖維組合物，更具體地，涉及這樣一種用於高溫絕熱材料的可生物降解的陶瓷纖維組合物，其按合適的比例包含作為這種組合物的主要組分的網絡形成物氧化物(Si02),以及網絡外體氧化物(CaO，MgO，Na20和K20)以及中間體氧化物(Zr02和A1203)。該組合物具有良好的可生物降解性；通過控制在熱處理過程中沉積並生長的微晶的數量而具有良好的高溫性能；通過控制IU)的含量，其中R是鹼金屬，甚至在高Si02含量的高粘度區內具有良好的可生物降解性，由此降低當陶瓷纖維粉體被吸入時對人體的危害；以及通過控制CaO+MgO的含量而具有足以在高溫下應用的好的熱性能，機械性能，比如良好的耐熱性，良好的壓縮強度，以及良好的可恢復性。利用這種組合物，可以通過釆用傳統的設備，高產率地方便經濟地製備纖維。
背景技術：
：由於無機纖維通常具有低的熱導率以及細長的形狀，其通常神皮用於高溫和低溫下的絕熱材料，隔音材料，吸聲材料，過濾材料等。取決於它們的耐熱溫度，這些無機纖維被分類成玻璃纖維，礦物纖維以及陶瓷纖維。玻璃纖維和礦物纖維具有相對較低的耐熱溫度，而陶瓷纖維在1000r或者更高的溫度下表現出的線性收縮低到3%或者更低，而且具有良好的抗水性和化學穩定性。作為在高溫下具有良好性能的耐火陶瓷纖維(RCF)，AhO廠Si02(RCF-AS)基纖維的安全使用溫度為1100-1260。C，Al203-SiOfZr02(RCF-ASZ)基纖維的安全使用溫度為大約1430'C。製備RCF無機纖維的方法包括將滿足所希望性能的原料組合物熔融，將熔體纖維化，然後進行熱處理或者根據目的進行處理。作為纖維化的方法，有採用壓縮空氣或者蒸汽的噴吹法，以及將熔體滴落在高速旋轉的圓筒上的紡絲法。由於在耐熱溫度方面呈現出良好的性能，這種RCF無機纖維被用於高溫絕熱材料。依據以前的報導，在體液中具有低溶解性的纖維，當以碎裂細小的形式被吸入後，會聚集在肺裡，損害人體健康。所以，為了通過提高生理可溶性來將纖維的傷害最小化並同時滿足高溫性能的需要，最近，已經進行了熱烈的研究。將與上述相關的技術總結如下美國專利No.5,332，699公開了一種Ca0-Mg0-Si02(CMS)基陶瓷纖維作為RCF無機纖維，通過往傳統的RCF無機纖維中加入CaO和MgO代替Ah03來製備。這種CMS基陶瓷纖維具有的平均纖維直徑為3.5Hm或者更細，在人造體液中的可溶性為0.02wt%Si/天，這是良好的可溶性特性。然而，其只能在840。C下滿足2小時的耐火測試，因此，與傳統的RCF無機纖維相比，具有差的高溫性能。美國專利No.5，994，247;5,955,389;5，928，975和5，811，360等是對上述美國專利No.5，332,699的改進。但是，由這裡所公開的方法製備的無機纖維在1000。C的線性收縮低於3.5%，因而與傳統的RCF無機纖維相比呈現出差的性能。而且，在製備纖維方面，熔體的粘度低，因而纖維化產率低。美國專利No.5,874,375以及6，025，288/>開了一種SMZ基陶資纖維，其由Si02，MgO和Zr02構成，具有可生物降解性，並且，在用於1000-1260。C或者更高溫度下的絕熱材料時，依賴於各組分的含量，熱線性收縮為4.5°/。或者更低。然而，由上面的方法製備的纖維具有的平均纖維直徑在6nm或者更粗，因而如果製成纖維，其高溫絕熱性能會變差。而且，由於提供MgO的天然原料，比如白雲石，菱鎂礦，苦土，方鎂石，滑石或者其它類似材料中大多含有大量的CaO,為了滿足上迷專利的條件，相對較貴的MgO需要純化到高純度再使用，因此，它們從經濟上不適合作為大規模生產的原料。因而，有一種強烈的需求以發展一種新的可作為用於高溫絕熱材料的無機纖維的陶瓷纖維，其當被吸入人體後在體液中具有可生物降解性，具有化學穩定性，良好的熱性能，機械性能，比如在高溫下良好的耐熱性，良好的壓縮強度以及在壓縮後良好的可恢復性；給出適合於大規模生產的高產率，提供具有竟爭力的價格；並且容易處理，可以採用相對便宜的原料來製造。發明簡述作為為解決上述問題而辛苦努力的結果，通過將作為用於高溫絕熱材料的無機纖維的主要組分的網絡形成物氧化矽(Si02)，與網絡外體氧化物(CaO，Mg0，Na20和K20)以及中間體氧化物(Zr02和A1力3)按合適的比例混和，製成纖維組合物，本發明人可以製備出具有良好的高溫性能和改善的可生物降解性的陶瓷纖維，特別地，通過控制R20的含量，R為鹼金屬，可以製備出甚至在高Si02含量的高粘度區內具有良好的可生物降解性的陶瓷纖維。而且，通過提高產率，本發明人可以經濟地製備陶瓷纖維。所以，本發明的目的是提供一種用於高溫絕熱材料的可生物降解的陶瓷纖維組合物，當所述陶瓷纖維被吸入後，對人體具有降低了的危害性，以及具有足以在高溫下使用的良好的熱性能，機械性能，比如良好的耐熱性，良好的壓縮強度，以及良好的可恢復性，並且，通過採用傳統的設備，可以由其方便經濟地製備纖維，並具有提高了的產率。發明詳述本發明涉及一種用於高溫絕熱材料的可生物降解的陶瓷纖維組合物，其包含75-80wt%的Si02，13-20wt%的Ca0，l-8wt%的Mg0，0.5wt%或者更低的A1203，0.5-3wt%的Zr02，2.5-4wt%的R20,其中，R是鹼金屬，以及lwty。或者更低的雜質，所述雜質包含Fe203，Ti02，B203以及P力5;優選0.5-3wt%的A1203+Zr02，15-26wt%的CaO+Mg0以及2.5-3.5wt%的Na20。在採用依據本發明的陶瓷纖維組合物製備纖維中，可以採用傳統的方法，比如噴吹法或者紡紗法。釆用前述傳統方法所需要的纖維組合物的理想粘度應該低到20-100泊，或者與傳統的A1203-Si02(RCF-AS)基組合物的粘度相似，或者與其沒有顯著不同。具體地，相同組合物的粘度依賴於溫度。也就是說，如果在纖維化過程中的熔體溫度高，熔體的粘度將變低，反過來，如果在纖維化過程中熔體的溫度低，熔體的粘度將變高，由此影響纖維化。當纖維組合物的粘度在纖維化溫度下太低時，存在的問題是，製備的纖維短而細，由於未纖維化的渣球的含量高，纖維化產率太低。相反，如果粘度太高，存在的問題是，所得到的纖維具有大的纖維直徑和長度，粗的未纖維化的渣球比例高。由於玻璃熔體的粘度通常依賴於溫度和玻璃的組成，為了保持合適的纖維化粘度，需要合適的組成設計。對於高粘度的組合物，纖維化應該在較高的溫度下進行，因此需要在纖維化溫度附近對粘度進行合理控制。而且，為了確定合適的纖維化特性，可以對所製備的纖維的性質(纖維的直徑，渣球含量等)進行測量，並與傳統RCF(Al203-Si02體系)的性質相比較。出更加詳:的描述，除非另夕「提到，否則這裡所採用的單位，w:%，i於組合物的總重量。首先，依據本發明的可生物降解的陶瓷纖維組合物優選包含75-80wt。/。的Si02作為陶瓷纖維的主要組分。如果Si02的含量超過80wt%,帶來的缺陷是纖維組合物熔融困難，纖維化粘度提高，由此引起纖維直徑和長度的增加，產生更多粗的未纖維化渣球。相反，如果Si02的含量低於75wt%，需要增加CaO和MgO的含量以改善可生物降解性，這帶來的問題是原料的成本增加，纖維的長度高度縮短，因而降低了剛性，由於增加了未纖維化渣球的含量而使纖維化困難，由於增加了熱收縮而導致性能變壞。依據本發明的可生物降解的陶瓷纖維組合物包含Ca0和MgO作為網絡外體氧化物以提高所製備的纖維在體液中的可溶性。優選依據本發明的纖維組合物中包含的Ca0的量在13-20wt%。如果該含量低於13wt%，可生物降解性，即在體液中的可溶性下降。相反，如果該含量超過20wt%，在纖維製備過程中沉積的微晶的量增加。因而，在所製備的纖維中Si02的含量相對降低，由此帶來的問題是在高溫下的熱線性收縮增加。優選依據本發明的纖維組合物中包含1-8wt%的MgO作為提高纖維可生物降解性的另一種網絡外體氧化物。如果MgO含量低於1wt%，存在的問題是在體液中的可生物降解性降低，或者在纖維製備過程中抑制纖維微晶生長的效果降低。相反，如果該含量超過8wt%，存在的問題是在透輝石和矽灰石的共晶點附近的纖維化粘度增加。具體地，優選依據本發明的纖維組合物中包含的作為網絡外體氧化物的CaO和MgO的總量為CaO+MgO佔15-26wt%。如果總量4氐於15wt%,在體液中的可溶性下降，反過來，如果總量超過26wt°/。，在高溫下形成的結晶相的量增加，因而耐用性變壞。進一步，當CaO和MgO的總量為15-26wty。時，更優選的是MgO的量在2-8wt%，以在體液中具有高的溶解速率常數。依據本發明的纖維組合物可以進一步包含2.5-4wt%，優選2.6-3.7wt%，更優選2.6-3.6wt%的R20，其中，R是鹼金屬，以提高可生物降解性，並降低纖維化粘度，由此提高產率。如果R20的含量低於2.5wt%，對熔體粘度產生的效果不明顯，因而對提高產率沒有幫助。相反，如果含量超過4wt。/。，熱線性收縮U100。C/24小時)會變到10%或者更大，在耐熱性上產生問題。對於依據本發明的纖維組合物，R優選是Na和/或K。優選在纖維組合物中含有2.5-3.5wt%，更優選2.5-3.3wt%的Na20，以及O-O.6wt%，更優選O-O.5wt%的K20。上述含量範圍適合於通過降低熔體的粘度而提高產率，並且不顯著損害熱線性收縮。實際上，在用傳統的RCF無機纖維製備方法，噴吹法或者紡絲法，製備纖維時，傳統的A1203-Si02(RCF-AS)基陶資纖維具有相對低的Si02含量，大約50%，通常給出大約80%的產率。然而，如果Si02的含量提高，將組合物熔融會變得困難，纖維化粘度增加並因而導致未纖維化的渣球的含量增加，以及整體纖維產率降低。如果R力的含量超過了上述範圍，保持合適的纖維化粘度將變困難，因而產率下降。而在本發明中，通過將R20的含量維持在上述範圍內，可以合適地控制具有高Si02含量的高粘度纖維組合物的纖維化粘度，由此提高產率。依據本發明的組合物可以包含A1203和Zr02作為中間體氧化物。A1203在本發明中是可選擇的組分，優選將其在整個纖維組合物中的含量嚴格控制在低於0.5wt%。如果A1203的舍量超過0.5wt%，存在的問題是在體液中的可溶性下降，特別是增加了纖維的線性收縮。在整個纖維組合物中的Zr02的含量優選0.5-3wt%。如果Zr02的含量超過3wt%，在體液中的可溶性嚴重下降，反過來如果Zr02的含量低於0.5wt%，在熔融和纖維化中會有困難。Zr02+Al力3的總量優選0.5-3wt°/。，更優選0.5-2wt%。如果總量低於0.5wt%，纖維在高溫下的耐用性變壞，熔融變得困難，由於熔體粘度增加而纖維化產率變低。相反，如果總量超過3wt%,纖維在體液中的可溶性下降，並由此損害可生物降解性。另外，依據本發明的組合物可以進一步可選地包含雜質，包括Fe203,Ti02，B203，以及P205，其含量為1wt°/。或者更低。雜質可以取決於用於製備纖維組合物的原料的純度而被引入。如果雜質的舍量超過1wt%，在纖維組合物中的組分間的反應會受到阻礙，由此損害所製備的纖維的性能。依據本發明的用上述纖維組合物製備的陶瓷纖維的特徵在於具有30wt。/。或者更低的渣球含量，帶來高的纖維化產率，6|im或者更細的纖維直徑，給出良好的絕熱性能，以及甚至在1100'C下熱處理24小時後不超過3%的熱線性收縮，給出良好的高溫性能。依據本發明的陶瓷纖維除了上述優異性能外，仍然可以採用傳統的纖維製備工藝來得到經濟優勢，帶來高產率。基於如下對其不具限制的實施例對本發明進行詳細說明，[測試方法]1.可纖維化性能可纖維化性能基於釆用傳統的纖維製備設備製備纖維的可能性確定，條件是其中未纖維化的渣球的含量為30%或者更低，平均纖維直徑為6nm或者更細。2.平均纖維直徑平均纖維直徑通過用電子顯微鏡在放大倍數大於1000倍時進行IO次以上的測量確定。3.未纖維化渣球的含量未纖維化渣球的含量依據ASTMC892確定。將陶瓷纖維在1260。C熱處理5個小時，以0.0001g的精度稱出10g重的測試樣品(W。)。將測試樣品用橡膠棒過70目篩。在將測試樣品過70目篩完畢後，對剩餘顆粒進行稱重(l)，用下面的z^式1計算未纖維化渣球的含量(Ws):formulaseeoriginaldocumentpage9其中，Ws表示未纖維化渣球的含量，W。表示初始顆粒的重量，W！表示剩餘顆粒的重量。4.熔融粘度比率熔融的纖維組合物的溫度高到2000。C甚至更高，因而不可能在將熔體從熔爐中排出時測量纖維化粘度。因此，採用下面的公式2來理論計算相對熔融粘度比率formulaseeoriginaldocumentpage9其中，fh表示參比粘度，其是對比例1中具有良好產率的Al203_Si02(RCF-AS)基陶瓷纖維組合物的粘度，設定為1，ru表示其它每個實施例和對比例的相對粘度；以及F"F2:每小時排出的熔體的量(kg);R,，R2:拉絲漏孔的有效直徑(mm)5.產率採用下面的公式3來計算給定時間內生產的纖維的量與排出的熔體的量之間的比。產率(%)=[生產的纖維的量/小時]/[排出的熔體的量/小時]6.熱線性收縮用於高溫絕熱材料的耐火纖維的高溫性能通常靠從由所製備的纖維製成的部件在高溫下的長度變化測量出的熱線性收縮來確定。為了確定陶乾纖維的熱線性收縮，將用纖維製備的測試樣品作成墊狀。通過往0.2°/。的澱粉水溶液中充分分散220g的纖維，將沒有均勻分散的纖維整平以減少表面偏差，然後從模具(300x200mm)底倒出來製成墊。之後，將所述墊放到烘箱中在50'C下充分千燥超過24小時，並切成150x100x25mm的尺寸製成墊狀測試樣品。在墊狀測試樣品上用足夠難熔的材料比如柏，陶瓷或者其它類似的材料製作測試標記。在用遊標卡尺測量測試標記之間的距離之後，將測試樣品放到爐子內，在1100'C加熱24小時，然後慢慢冷卻。通過測量測試標記之間的距離對結果進行彼此比較，用下面的公式4計算熱線性收縮。熱線性收縮(％)=^!^xl00其中，1。表示測試標記間的初始平均距離(mm),l,表示加熱後的測試標記間的平均3巨離(mm)。7.在人造體液中的可溶性常數為了評價所製備的纖維在體液中的可溶性，按如下所述獲得溶解速率常數。通過在人造體液中的可溶性來評價陶資纖維在體內的可生物降解性。溶解速率常數(KdJ用下面的公式5來進行計算，所得結果如表3中所示。Ks產[d0p(l-Msi/Mo)'〗/2tKca=[d0p(1-Mca/M。)05]/2tKdis=[dop(l-M/Mo)。5]/2t其中，d。表示初始平均纖維直徑，p表示纖維的初始密度，M。表示纖維的初始質量，M表示溶解後剩餘纖維的質量，t表示測試時間。在下面的表l中，給出了在用來確定纖維溶解速率的1L人造體液(Gamble溶液，一種生理鹽水溶液)中的成分的含量(g)表1tableseeoriginaldocumentpage11通過將依據本發明的陶瓷纖維和商購的無機纖維放置在固定於塑料過濾器支架上的聚碳酸酯膜過濾器的0.2)am的間隙內，然後使人造體液通過過濾器過濾來測量溶解速率。在測量過程中，將人造體液保持在37。C，流速145mL/天，pH保持在7.4±0.2，使用C02/N2(5%/95%)氣體。為了精確確定長時間產生的纖維溶解性，對纖維進行40天的浸出，在給定的間隔(5，10，20，30和40天)測量纖維的重量。用電感耦合等離子體譜(ICP)對濾過的人造體液進行分析，以確定Si，Ca，Mg，Al，等的含量。採用這些結果，從上面的公式5確定溶解速率常數(Kd(s)。關於動物實驗中的溶解速率常數和毒性測試之間的關係，已有報導，K&值為100ng/cm2.hr或者更高的纖維在動物吸入實驗中不會引起纖維化或者腫瘤(參見InhalationToxicology,12:26-280，2000，Estimatinginvitroglassfiberdissolutionratefromcomposition.,WalterEastes，etal.)。然而，由於在釆用人造體液(生理鹽水溶液)的生物降解性實驗中實際確定的K^的值具有±30%的最大偏差，要稱為可生物降解的纖維，K仏的值需要至少為l50ng/cm2.hr。在本發明中，為了開發在人造體液中具有更優異可溶性的陶瓷纖維，將閾值設定為200ng/cm2.hr。實施例測試實施例1:可纖維化性能在製備了具有特定成分和含量(如表2中所示)的陶瓷纖維組合物後，用傳統的RCF無機纖維製造工藝製備陶瓷纖維。在表2中也給出了所製備的陶瓷纖維的可纖維化性能，平均纖維直徑，未纖維化渣球的含量，熔融粘度比率，以及產率的結果。表2tableseeoriginaldocumentpage12如上表2中所示，平均纖維直徑一般傾向於隨Si02含量的增加而增加，由於組合了其它的成分，比如CaO，MgO，A1203，Na20，K20和Zr02，在平均纖維直徑，未纖維化渣球的含量，熔融粘度比率，以及產率上表現出一些差異。具有粗纖維直徑和粗糙表面的纖維一般具有低絕熱效果和對接觸不友好的缺點。然而，需要提到的是，用依據本發明的纖維組合物製備的纖維具有高質量的性能，因為它的平均纖維直徑(3.6-4.3^n)比可商購到的陶資纖維的直徑(6pm)小，如此小的平均纖維直徑有希望給出優異的絕熱效果。而且，依據實施例1-7,用本纖維組合物製備的陶瓷纖維進一步包含少量的Na20或者K20，由於低於30%，在22-25%的範圍內的低的渣球含量，而呈現出高的纖維化產率。用依據對比例7的組合物製備的陶瓷纖維包含非常少量的A1203和Zr02，由於熔體粘度增加，未纖維化的渣球的含量上升到了48%。相反，在依據實施例4製備的陶瓷纖維中，包含O.71wt%的AL03+Zr02，未纖維化的渣球的含量降低到了25%,這表明這樣的事實，中間體氧化物比如Ah03和Zr02的總量應為0.5wt%或者更高。由依據對比例9的組合物製備的陶瓷纖維包含非常少量的Na20，未纖維化的渣球的含量上升到了35%。相反，在依據實施例l製備的陶資纖維中，包含2.52wt%的Na20，未纖維化的渣球的含量降低到了23%,以及在依據實施例7製備的陶瓷纖維中，包含3.24wt%的Na20，未纖維化的渣球的含量降低到了23%，這表明這樣的事實，Na20的含量應為2.5-3.5wt%。而且，如在對比例13-14中，在Si02的含量比80wt。/。還要高的範圍內，熔體粘度高，因而製備的纖維直徑粗，長度長；並且未纖維化的渣球的含量高，因而呈現出低的纖維化產率，所以導致纖維化不可能進行。為了證實用依據本發明的纖維組合物製備的陶瓷纖維的纖維化粘度和產率之間的關係，在表2中給出了所製備的陶瓷纖維的熔融粘度比率和產率。纖維化粘度應針對熔融纖維組合物進行測量，但當將熔體從炫爐中排出時進行纖維化粘度測量是不可能的，因為熔體的溫度高達2000。C或者更高。因而，理論計算相對熔融粘度比率，從計算結果可以知道，不採用鹼金屬的對比例一般呈現出比採用鹼金屬的高的熔融粘度比率。這表明這樣的事實，鹼金屬的含量顯著影響熔融粘度比率。當將具有良好產率的傳統的Al203-Si02(RCF-AS)基陶資纖維組合物(對比例1)的粘度設為1作為參比粘度時，實施例1-7的熔融粘度比率在1.20-1.43之間的範圍，對比例2-14的熔融粘度比率在1.64-5.91之間的範圍。一般的，Si02含量的增加引起纖維化粘度的增加並由此降低產率。然而，在依據本發明的纖維組合物的情況下，儘管組合物具有75wt。/。或者更高的Si02含量，是高度粘稠的，熔融粘度比率與參比粘度(即l)之間的偏差小，因而提高了產率。在對比例中，由於其熔融粘度比率與參比粘度之間偏差大，產率急劇下降。在對比例8中，由於它的熔融粘度比率與參比粘度之間的偏差小，產率提高到了71%，但是，在體液中的可溶性和熱線性收縮降低。也就是說，通過合適地調節熔融粘度比率，即使在高Si02含量的高粘度範圍內，依據本發明的纖維組合物可以提高產率，其是所製備的纖維的量與排出的熔體量之比，這與未纖維化的渣球的含量結果是一致的，其是確定纖維化產率的基準。實際上，釆用依據本發明的纖維組合物的纖維的產率在66-71%之間的範圍，這與對比例中的那些明顯不同。測試實施例2:可生物降解性和熱線性收縮下面的表3給出了依據前述實施例和對比例製備的每種纖維組合物在人造體液中的溶解速率常數和熱線性收縮(1100。C/24小時)。表3:在人造體液中的溶解速率常數以及熱線性收縮tableseeoriginaldocumentpage15如上表3中所示，用依據對比例1和2的傳統的RCF纖維組合物製備的纖維呈現出低於30ng/cm2.hr的溶解速率常數。相反，由依據本發明的實施例的纖維組合物製備的纖維，溶解速率常數保持在252-451ng/cm2.hr之間的範圍，因而在體液中表現出好得多的提高了的可溶性。A1203+Zr02的含量超過3wt。/4的對比例3-6的組合物，呈現出的熱線性收縮低於3%，但具有低的溶解速率常數(分別為129，l82，116和85ng/cm2.hr)。因而，在提高陶瓷纖維的可生物降解性方面，結論性的是優選將已知用來提高耐用性的成分A1203+Zr02的含量限制在3wt。/。或更低。而且，對比例7的組合物A1203+Zr02的含量低於0.5wt%，呈現出明顯提高的550ng/cm2.hr的溶解速率常數，但是，具有6.9%的增大了的熱線性收縮。因而，從改善陶瓷纖維的耐熱性方面來看，結論性的是優選將A1203+Zr02的含量限制在0.5wt。/。或者更高。在依據本發明的纖維組合物中，正是當A1203+Zr02的量不超過2wt。/。時，溶解速率常數(Kdis)保持在250ng/cm2.hr或者更高。Na力含量為4.52wt。/。的對比例8的組合物，呈現出490ng/cm2.hr的高溶解速率常數，但具有14.3%的熱線性收縮，因而具有差的耐熱性。而且，如對比例12中所示，快速提高MgO的含量帶來280ng/W.hr的溶解速率常數和4.5%的熱線性收縮，因而帶來差的耐熱性。對比例9-11的組合物推測由於MgO量的降低而具有低的溶解速率常數，儘管它們的A1203+Zr02的含量分別為2.19，2.14和1.60wt。/。。儘管提高交聯網絡外體比如鹼土金屬通常是為了提高溶解速率常數，上述結果表明，即使含有相同量的CaO+MgO，如果纖維組合物中包含相對太少量的MgO,溶解速率常數會降低。所以，為了獲得高的溶解速率常數，MgO的量應該在2wt。/n或者更高，同時，Al20;+Zr02應為大約2wt%或者更少。Na20含量為3.24wt。/。的實施例7的組合物呈現出326ng/cm2.hr的溶解速率常數和2.4%的熱線性收縮，這表明，本發明的無機纖維組合物應該含有3.5wt。/。或者更低的Na20。所以，可纖維化的，高度可生物降解的，以及耐熱良好的陶瓷組合物的組成為75-80wt%的Si02，13-20wt%的CaO，1-8wt°/。的MgO:0.5wt%或更低的A1203，0.5-3wt%的Zr02以及2.5-3.5wt%的Na20。另外，當A1203+Zr02的量為0.5-3wt。/。時，在人造體液中的溶解速率常數變得更高。而且，由本發明的實施例中的組合物製備的陶瓷纖維，當在iioo'C熱處理24小時時，呈現出低於3.0%，在1.5-2.4%範圍內的低的熱線性收縮。所以，包含75-80wt%的Si02，13-20wt%的CaO，1-8wt%的MgO，0.5wt%或者更低的A1203，0.5-3w"的Zr02以及2.5-3.5wt%的酞20的陶乾纖維，具有細的纖維直徑，因而給出好的絕熱效果，小含量的未纖維化材料，因而是可纖維化的，好的可生物降解性，以及具有相比於傳統的可商購到的陶瓷纖維非常相似的性能，比如熱線性收縮，壓縮強度和在壓縮後良好的可恢復性。優選地，gAl203+Zr02的量為0.5-3wt。/。時，在人造體液中的溶解速率常數更高，當R20的量為2.5-4wt。/。時，纖維化產率和產量提高。更優選地，當Ca0+Mg0的量為15-26wt。/。時，性能甚至可以進一步提高。如上所述，由本發明的實施例的組合物製備的陶乾纖維在人造體液中呈現出良好的溶解速率常數，良好的纖維化特性，具有高纖維化產率的良好的可生產性，以及甚至在1100。C熱處理24小時時低的熱線性收縮，因而在高溫絕熱材料方面具有良好的可應用性。工業可應用性如上所述，與傳統的陶乾纖維相比，採用本發明的組合物製備的速率，由於其在吸入到肺中時能夠容易的溶解並去除，因而可以降低危害。而且，考慮到傳統的可生物降解的陶瓷纖維的缺點，也就是在高溫下的性能劣化，依椐本發明的陶瓷纖維在110(TC下熱處理24小時後，呈現出的收縮率為3%或者更低，具有基本上與傳統的高溫絕熱材料一致的良好的熱性能，機械高溫性能。進一步，本發明具有經濟上的優勢，可以用低價格的原料比如白雲石或者石灰石來代替高純度的MgO，傳統的纖維生產設備仍然可以用來得到高的產率。權利要求1.陶瓷纖維組合物，其包含75-80wt％的SiO2，13-20wt％的CaO，1-8wt％的MgO，0.5wt％或者更低的Al2O3，0.5-3wt％的ZrO2，以及2.5-4wt％的R2O，其中R是鹼金屬。2.依據權利要求1的陶資纖維組合物，其中CaO和MgO的總量為15-26wt%，MgO的量為2-8wt%。3.依據權利要求1的陶資纖維組合物，其中Na20的量為2.5-3.5wt%。4.依據權利要求1的陶資纖維組合物，其中Zr02和AIA的總量為0.5-3wt%。5.依據權利要求1的陶瓷纖維組合物，其中雜質的量為1wtM或者更低，所述雜質包括Fe203，Ti02，B203和P205。6.用於絕熱材料的陶瓷纖維，其包含依椐權利要求l-5任一項的組合物，其中，渣球的含量為30wt。/。或者更低，熱線性收縮(在1100°C下暴露24小時)是3%或者更低。7.用於絕熱材料的陶瓷纖維，其包含依據權利要求l-5任一項的組合物，其中，纖維的平均直徑為6nm或者更細，在人造體液中的溶解度常數是20Qng/cm2.hr或者更高。全文摘要本發明涉及一種在人造體液中具有好的可溶性的用於高溫絕熱材料的可生物降解的陶瓷纖維組合物，更具體地，涉及這樣一種用於高溫絕熱材料的可生物降解的陶瓷纖維組合物，其按合適的比例包含作為主要組分的網絡形成物氧化物(SiO2)，以及網絡外體氧化物(CaO，MgO，Na2O和K2O)以及中間體氧化物(ZrO2和Al2O3)。該組合物在體液中具有良好的可溶性；良好的高溫性能，通過控制R2O的含量，其中R是鹼金屬，甚至在高SiO2含量的高粘度範圍內在體液中具有良好的可溶性，以及通過控制CaO+MgO的含量而在高溫下應用時具有良好的耐熱性，好的壓縮強度，以及好的可恢復性。利用這種組合物，可以通過採用傳統的設備，以高產率方便經濟地製備纖維。文檔編號C03C13/00GK101374780SQ200780003533公開日2009年2月25日申請日期2007年1月24日優先權日2006年1月25日發明者丁永聲,吳侊錫,徐今德,鄭元植,金炯成,金賢洙申請人:株式會社Kcc