[发明专利]热绝缘物

说明书

一种热绝缘物。本发明涉及具有包含以下的组合物的无机纤维：61.0至70.8重量％的SiO₂；28.0至39.0重量％的CaO；0.10至0.85重量％的MgO；其他组分，如果存在，所述其他组分提供余量直至达到100重量％，其中SiO₂和CaO的总和大于或等于98.8重量％，并且所述其他组分，如果存在，包含小于0.70重量％的Al₂O₃。

技术领域

本发明涉及包含生物可溶性无机纤维组合物的热绝缘物，以及更特别地，包含所述纤维的绝缘材料。本发明还涉及所述纤维在超过1200℃的温度下的用途。

背景技术

绝缘材料工业已确定，希望在热、电和声绝缘应用中利用在生理流体中不持久的纤维。即，被认为在生理流体中生物持久性低(即，生物可溶性)的纤维组合物。

虽然已经提出了候选物硅酸盐材料，但这些材料的使用温度限制还不够高，无法适应许多应用耐高温纤维的应用。例如，与耐火陶瓷纤维的性能相比，此类生物可溶性纤维在暴露于范围为1000℃至1500℃的使用温度时表现出在使用温度下的高收缩率和/或机械强度降低。

耐高温纤维在预期的暴露温度下以及在长期或连续暴露于预期使用温度之后，应表现出最小收缩率，以为被绝缘的物品提供有效的热保护。除生物可溶性和耐高温之外，用于所得绝缘材料的纤维还应该具有低直径和低渣球含量，以具有低密度和热导率。众多需求不止于此，纤维还需要不与它们可能形成的绝缘系统中的其他材料反应。

1987年，Manville公司开发了基于硅酸镁钙化学品的生物可溶性耐高温纤维(US5,714,421)。这种材料不仅温度能力高于传统玻璃棉，而且在体液中的溶解度高于大多数用于高温绝缘的铝硅酸盐纤维。US5,714,421教导了将二氧化硅、氧化钙和氧化镁与多种其他金属氧化物添加剂组合以获得所需的纤维性质和形式的组合的必要性。

虽然有许多生物可溶性耐高温纤维的商业实例，它们来源于氧化镁、氧化钙、二氧化硅体系，但仍然需要改善的生物可溶性耐高温纤维及其绝缘材料。

国际申请WO 87/05007公开了基本上由SiO₂、CaO和具有指定范围的MgO和Al₂O₃组成的无机纤维，其获自金属氧化物而不是组成可变的粗副产物材料。观察到，较低的Al₂O₃水平导致了令人惊讶的高生物溶解度水平。

国际申请WO 94/15883公开了具有额外成分Al₂O₃、ZrO₂和TiO₂的CaO/MgO/SiO₂纤维，对其盐水溶解度和耐火性进行了研究。文章说明，盐水溶解度似乎随着MgO的量增加而增加，而ZrO₂和Al₂O₃则不利于溶解度。TiO₂(0.71-0.74mol％)和Al₂O₃(0.51-0.55mol％)的存在导致纤维达不到在1260℃下3.5％或更小的收缩率标准。文章进一步说明，SiO₂过高的纤维难以形成或不可能形成，并引用了具有70.04、73.09、73.28和78.07重量％的SiO₂的纤维作为不可被纤维化的组合物的实例。

US6,953,757公开了无机高二氧化硅纤维组合物，其主要包含二氧化硅、氧化钙、氧化镁和氧化锆以及任选的粘度调节剂，如氧化铝和硼砂，以使产品纤维化。