[发明专利]具有改进的收缩率和强度的无机纤维

说明书

本发明提供了含有二氧化硅和氧化镁作为主要纤维组分的无机纤维，并且还包括预期添加的氧化锂以改进纤维的热稳定性。所述无机纤维显示在1260℃和更高的温度下的良好的热性能、低线性收缩率，在暴露于使用温度后保持机械完整性，并且在生理性流体中显示低的生物持久性。还提供由多种无机纤维制备的热绝缘产品形式、制备无机纤维的方法和使用由多种无机纤维制备的热绝缘物使制品热绝缘的方法。

技术领域

本申请根据35 U.S.C.§119 (e)要求在2014年7月16日提交的美国临时申请的专利序号62 / 025,142的提交日权益，其通过引用并入本文。

提供耐高温无机纤维，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造，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，且在生理性流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，需要利用在生理性流体中不可持久的纤维，即在生理性流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得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下显示高的收缩率和/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下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，以便为被绝缘的制品提供有效的热保护。

除了由收缩率特征表示的温度抵抗力以外(该收缩率特征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特征。

纤维的机械完整性的一个特征是其工作后的脆性。纤维越易碎，即其越容易粉碎或破碎成粉末，其具有的机械完整性越低。通常，在生理性流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程度的工作后脆性。这导致脆性纤维在暴露于工作温度后缺乏强度或机械完整性，从而能够提供实现其绝缘目的的必要结构。纤维的机械完整性的其它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，其易于由期望成分的可纤维化熔体制造，其在生理性流体中显示低生物持久性，在暴露于1260℃和更高的使用温度(例如1400℃或更高)期间和之后显示低收缩率，并且在暴露于预期的使用温度后显示低的脆性，并且在暴露于1260℃和更高(例如1400℃和更高)的使用温度之后保持机械完整性。

提供当无机纤维暴露于1000℃至1500℃的高温时显示改进的热稳定性的耐高温碱土硅酸盐纤维。已经发现，向碱土硅酸盐无机纤维中加入适量的氧化锂减少纤维收缩率，并且提高机械强度，超过不存在添加的氧化锂的碱土硅酸盐纤维的机械强度。该纤维在生理性溶液中显示低的生物持久性，降低线性收缩率，并且在暴露于预期的使用温度后显示改进的机械强度。

根据某些实施方案，所述无机纤维包含二氧化硅、氧化镁和至多约1重量%的氧化锂的纤维化产物。

根据某些实施方案，所述无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化钙和至多约1重量%的氧化锂的纤维化产物。

根据某些实施方案，所述无机纤维包含二氧化硅、氧化钙和至多约1重量%的氧化锂的纤维化产物。

根据某些实施方案，所述无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化锂和粘度调节剂的纤维化产物。可以包括至多约1重量%的量的氧化锂。

根据某些实施方案，所述无机纤维包含二氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化锂和粘度调节剂的纤维化产物。可以包括至多约1重量%的量的氧化锂。

根据某些实施方案，所述无机纤维包含二氧化硅、氧化钙、氧化锂和粘度调节剂的纤维化产物。可以包括至多约1重量%的量的氧化锂。