[發明專利]無機纖維組合物

有效

• 申請號: 201480041372.7
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN105492401B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: R.魏因懷特;G.祖布;F.法迪奧拉
• 申請（專利權）人: 摩根先進材料有限公司
• 主分類號: C03C3/062
• 分類號: C03C3/062;C03C10/00;C03C13/00;C03C25/42
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張萍;萬雪松

無機纖維，其具有以下組成：10≤Al₂O₃≤50mol%；2≤K₂O≤40mol%；30≤SiO₂≤70mol%；并且其中SiO₂+Al₂O₃+K₂O>=80mol%，可通過以下方式保護所述纖維免于六方鉀霞石的表面結晶：包括有效促進玻璃中本體結晶的量的成核促進組分；和/或在它們的至少部分表面上提供鉀清除物質。

技術領域

本發明涉及無機纖維組合物，并特別涉及在國際申請號WO2008/065363中公開的類型的鋁硅酸鉀纖維。

背景技術

纖維材料因它們用作隔熱和/或隔音材料而眾所周知，并還因它們用作復合材料諸如，例如纖維增強水泥、纖維增強塑料中的增強成分和用作金屬基復合材料的組分而為人所知。此類纖維可用在污染控制設備，例如汽車排氣系統催化轉化器和柴油機微粒過濾器中的催化劑主體的負載結構中，并可用在催化劑主體本身中。此類纖維可用作摩擦材料的成分[如，用于汽車制動器]。本發明的纖維具有一系列的性能，并取決于所示的性能，可用在這些應用中的任何一個或全部中。

WO2008/065363公開了具有主要或僅包含Al₂O₃、K₂O和SiO₂的組成的無機纖維。WO2008/065363公開了鎂在此類纖維中可用作粘度調節劑。

大晶體的結晶在纖維中是個問題，因為晶體之間的界面包含薄弱區域，并且若晶體足夠大以致它們延伸穿過纖維直徑的顯著部分，那么纖維將顯著弱于纖維材料將顯示的本體強度(bulkstrength)。

WO2009/066076公開了鎂和/或硼在具有主要或僅包含Al₂O₃、K₂O和SiO₂的組成的無機纖維中作為添加劑的用途。低量的鎂被公開作為有益的添加劑，因為鎂起晶粒細化劑的作用，從而減小了大晶體的結晶對于纖維的作用。

在WO2008/065363和WO2009/066076二者中均提到可容許小量的氧化鋯和氧化鐵[其中公開的最大量分別為0.1wt％和0.2wt％]。

WO2008/065363和WO2009/066076二者的纖維均是有用的，但是申請人已發現一些(纖維)傾向于通過兩種機理中的一者或二者來降低強度。

在第一機理中，歸因于通過重復短期暴露于高于例如1000℃的溫度誘導的裂縫和缺陷，纖維可能斷裂。該行為似乎與如此制造的玻璃態材料和結晶材料之間的不同的熱膨脹系數相關，其導致在纖維中產生“針孔”的應力。

申請人已確定在WO2009/066076中公開的為可用于提供晶粒細化的鎂的添加就其本身而言通過“針孔”機理似乎有助于斷裂[盡管針孔的出現不需要鎂的存在]。

在第二機理中，暴露于高溫[如1250℃或更高]隨時間流逝導致大的片狀晶體(氧化鋁含量高)的產生，這導致纖維強度的損失。隨著溫度升高，該纖維降解的機理進行地更快。

玻璃析晶[完全或部分結晶]由存在于玻璃中的核或在玻璃中形成的核引發。核可包含起用于進一步晶體生長的“種子”作用的結晶區，或可包含不連續性(discontinuities)[如玻璃的表面、玻璃中的裂縫或內相界面]。在玻璃纖維中，表面與體積的比率高，且表面可包含瑕疵。已發現鋁硅酸鉀纖維，例如在WO2008/065363和WO2009/066076中公開的那些，和實際上很多堿金屬或堿土金屬鋁硅酸鹽，傾向于從纖維的表面結晶，并且晶體從纖維的表面向核心生長。

發明內容