[发明专利]一种高耐火生物相溶性耐火纤维

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种高耐火生物相溶性耐火纤维及其制备工艺。

背景技术

传统的铝硅系纤维在生产和应用时较易进入人体，进入人体的纤维很难溶解，可能导致人体内的细胞病变。所以，我们需要研究何种纤维容易被人体吸入以及吸入的纤维能否快速被人体降解。

纤维吸进肺部的难易程度与空气中纤维的浓度以及纤维的几何尺寸有关，高浓度的纤维粉尘导致进入人体的概率就越大，进而纤维在人体肺部病变的概率就越大；各大研究机构的许多学者研究表明：纤维能否被人体吸入取决于纤维的长径比以及纤维的直径有关，长径比和直径越小，纤维越容易进入人体。纤维在人体内存在的时间长短由纤维的化学稳定性决定，化学稳定性越好，纤维越不容易降解，而纤维的化学稳定性与纤维的化学组分、表面形态和表面积有关。生物可溶性耐火纤维大部分由二氧化硅和其他金属或者非金属氧化物组成的，纤维组成中添加一些碱土金属氧化物、碱金属氧化物以及氧化硼等可以提高纤维的溶解性，而添加氧化铝时，纤维溶解性大幅度降低。纤维的表面越大，与肺液接触的面积越大，被肺液浸蚀的面积也越大，进而纤维在肺液中降解的速率也就越大，此外，纤维在制备和应用过程中表面会产生微裂缺陷纹，缺陷在体液的冲蚀下会进一步被侵蚀，加速纤维的溶解。

传统耐火纤维在制备和使用过程中容易被人体吸入，进而可能对人体的健康造成影响，许多专家和学者为了解决这个问题，他们不断探求新的材料，生物可溶性耐火纤维就在这个时候应运而生了。20世纪九十年代以来，随着人们对健康，环保的日益重视，可溶性耐火纤维的研制在全世界范围内展开，生物可溶性陶瓷纤维的发展很迅速，当前市场上的可溶性纤维的主要成分为CaO-MgO-SiO2系、CaO-SiO2系、MgO-SiO2系等。

在探索生物可溶性陶瓷纤维的过程中，很多国家在可溶性陶瓷纤维组成方面都申请了自己的专利，我国在这方面的研究还很少。

有中国专利2012105683496公开过一种750度生态可溶性环保耐火纤维，其没有析晶现象，但是耐高温性能有限，而且在实践中发现，放置半年后会开始发生老化，耐高温性能进一步下降。

本发明旨在提供一种高耐火生物相溶性耐火纤维及其制备工艺，其在模拟肺叶中溶解性很好，溶解速度较快，耐火性能非常强，并且没有析晶现象，这样的生物相溶性耐火纤维具有重大的突破和意义。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺点，提供一种高耐火生物相溶性耐火纤维及其制备工艺，其在模拟肺叶中溶解性很好，耐火性能更强，并且没有析晶现象。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高耐火生物相溶性耐火纤维的生产工艺：

（1）配备原料：

以硅灰石、石英砂、滑石、焦宝石作为主原料，控制质量分数，其中SiO₂58％，CaO28％，MgO8％，剩余4%为改性添加物质，将主原料和改性添加物质混合后；

所述改性添加物质的制备方法为：

按照重量份数，将下述原料称取后碾磨混合均匀：将4份氧化锌，五氧化二磷18-20份，海藻糖2-3份，膨胀石墨纳米份1.5-1.8份；

（2）制备耐火纤维：

将混合均匀的原料置于电阻炉中，先经300℃熔融，此时有部分原料开始融化，此时恒温保持搅拌30分钟，然后升温至2200℃熔融，此时配方中微量的膨胀石墨纳米粉并不能完全融化，但是在高温体系下会分布得十分均匀，肉眼不可见；

熔融液通过甩丝方式，经集棉器集棉，制得需要厚度的纤维棉坯，然后经过针刺，680-720℃热处理，最后经过切割，打卷而成耐火纤维。

本发明采用标准标准Gamble溶液模拟肺液进行生物相溶性的检测。典型的Gamble溶液的配方如下表所示：

在甩丝过程中，通常可溶性陶瓷纤维原料熔体有不同程度的析晶倾向，这种析晶倾向称之为析晶性能。在纤维的生产中，析晶是绝对不允许的，它将导致纤维的断裂，强度降低。为避免甩丝过程中陶瓷纤维产生析晶，成型温度必须要高于原料的析晶温度。测定析晶上限温度是决定成型温度的关键。在可溶性陶瓷纤维的使用过程中，随着时间和温度的增加，纤维出现析晶可能使纤维收缩和破坏。