CN1040202C - 矿物纤维组合物 - Google Patents

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Abstract

一种能生物降解的矿物纤维组合物，以下列组成(以重量百分数计)为特性：SiO245～60，Al2O3＜2，CaO7～18，MgO4～10，Na2O7～20，K2O0～4，B2O31～12，P2O50～4，其它0～5，Na2O+K2O7～24，CaO+MgO＞15.5，≤25，BaO0～5，TiO20～4，Cr2O30～1.5，Fe2O30～3。

Description

矿物纤维组合物
本发明涉及一种能生物降解的矿物纤维组合物。
现有技术描述了一些据说能生物降解的矿物纤维组合物。
矿物纤维组合物的生物降解性是十分重要的，因为许多研究都指出：直径很小，小于3微米的矿物纤维可能是致癌的，而同样直径的能生物降解的矿物纤维无致癌性。
但是，不仅生物降解性，矿物纤维或由它制成的产品的机械和热性能、矿物纤维的电阻和矿物纤维组合物的可加工性也都是相当重要的。
例如，矿物纤维常大量用作绝缘材料，为此，它必须有足够的耐湿性。
矿物纤维也必须能用已知的，生产小直径矿物纤维的方法，如离心技术，尤其是内离心技术(此技术在美国专利US-PS 4 203745中叙述)来加工。
本发明主要提供一种新的矿物纤维组合物，其特征是能生物降解，稳定性好，耐湿性好且易于加工。
本发明主要发现：含有相当量碱性氧化物，碱土金属氧化物和任选的磷氧化物的矿物纤维组合物可解决这个问题。
已经证明，这样的矿物纤维组合物能完全具备所需的性质，即生物降解性，耐湿性和良好的加工成型性。
本发明的目的是一种能生物降解的矿物纤维组合物，它以下列组成(按如下重量百分数)为特征：
SiO2      45～60
Al2O3    ＞2
CaO        7～18
MgO        4～10
Na2O      7～20
K2O       0～4
B2O3     1～12
P2O5     0～4
其它       0～5
Na2O+K2O7～24
CaO+MgO    ＞15.5，≤25
BaO        0～5
TiO2      0～24
Cr2O2    0～1.5
Fe2O3    0～3.
本发明的矿物纤维组合物可用离心技术加工。所得的纤维耐湿性好。十分令人惊奇的是，这矿物纤维组合物显示出生物降解性。平均纤维直径最好为≤10微米，在2.5和5微米间为更好。
本发明矿物纤维组合物最好具有下列组成(以重量百分数计)：
SiO2    50～58
Al2O3  ＞2
CaO      10～18
MgO      4～8
Na2O    10～18
K2O         0～2
B2O3      3～12
B2O5      0.5～4
其它        0～2
Na2O+K2O 10～21
CaO+MgO     16～24
BaO         0～4
TiO2       0～3
Cr2O3     0～1
Fe2O3     0～2.
本发明矿物纤维组合物特别是具有下列组成的这种(以重量百分数计)：
SiO2       50～57
Al2O3     0.5～1.5
CaO         11～16
MgO         4.5～6
Na2O       12～17
K2O        0.5～1
B2O3      5～11
P2O5      1～3
其它        0.5～1.0
Na2O+K2O 11～17
CaO+MgO     16～22
BaO         0～3
TiO2       0～2
Cr2O3     0～0.5
Fe2O3     0～1.5.
本发明的矿物纤维组合物最好含有＜55％二氧化硅。
组合物最好含有＞5％(重量)氧化镁，＞6％(重量)更好。
最好加入氧化钡以替换氧化钙。
加入五氧化磷可增加生物降解性。因此，本发明组合物最好含有至少为0.5％(重量)的P2O5。
加入氧化钛、氧化铬和/或氧化铁有利于降低熔融物的腐蚀性。
本发明矿物纤维组合物的耐湿性可用称作DGG法的标准方法来测定。在DGG法中，把10克磨细了的，粒径在360和400微米间的矿物粉放入100毫升水中，在沸点保持5小时。在物料迅速冷却后，过滤溶液并把滤液蒸干。用所得干物的重量来计算出溶于水中的矿物重量。此量以每克试样的毫克数表示。
本发明矿物组合物的生物降解性可如下测定：把1克矿物粉，如DGG法所述，溶于PH为7.4，有下述组成的生理溶液中去：
NaCl                6.78
NH4Cl              0.535
NaHCO3             2.268
NaH2PO4H2O      0.166
(柠檬酸钠)2H2O     0.059
甘氨酸              0.450
H2SO4            0.049
CaCl2             0.022
选择的动力学试验条件如Scholze和Conradt中所述。流速是300毫升/天。试验持续时间是14天。结果以14天后溶液中的SiO2百分数×100表示。
参考实例，下面将对本发明做更详细的描述。
实例1生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2    56
Al2O3 0.5
CaO      15
MgO      4.0
Na2O   16.2
K2O    0.8
B2O3  5.5
P2O5  1.5
其它     0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值32毫克/克。上述生物降解性试验得值615。
实例2生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2   54.5
Al2O3 0.5
CaO      15
MgO      4.0
Na2O   16.2
K2O    0.8
B2O3  5.5
P2O5   3.0
其它     0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值32毫克/克。上述生物降解性试验得值690。
实例3生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2    56
Al2O3  0.5
CaO       13
MgO       6
Na2O    16.2
K2O     0.8
B2O3   5.5
P2O5   1.5
其它     0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值32毫克/克。上述生物降解性试验得值615。
实例4生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2   54.5
Al2O3 0.5
CaO      13
MgO      6
Na2O     16.2
K2O      0.8
B2O3    5.5
P2O5    3
其它      0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值32毫克/克。上述生物降解性试验得值690。
实例5生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2     56
Al2O3   0.5
CaO        16
MgO        6
Na2O     13.2
K2O      0.8
B2O3    5.5
P2O5    1.5
其它      0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值22毫克/克。上述生物降解性试验得数值585。
实例6生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
 SiO2     54.5
 Al2O3   0.5
 CaO        1
 MgO        6
 Na2O     13.2
 K2O      0.8
 B2O3    5.5
 P2O5    3
 其它      0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值22毫克/克。上述生物降解性试验得数值660。
实例7生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2   54.5
Al2O3 1
CaO      16
MgO      6
Na2O   13.2
K2O    0.8
B2O3  6.5
P2O5  1.5
其它    0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值17毫克/克。上述生物降解性试验得数值570。
实例8生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2   53
Al2O3 1
CaO      16
MgO      6
Na2O   13.2
K2O    0.8
B2O3  6.5
P2O5  3
其它    0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值17毫克/克。上述生物降解性试验得数值645。
实例9生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2   50.5
Al2O3 1.5
CaO      16
MgO      8
Na2O   12.2
K2O    0.8
B2O3  6.5
P2O5  4
其它     0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值7毫克/克。上述生物降解性试验得数值660。
实例10生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2   50.5
Al2O3 1.5
CaO      18
MgO      6
Na2O   10.7
K2O    0.8
B2O3  8
P2O5  4
其它    0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值7毫克/克。上述生物降解性试验得数值660。
实例11生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2   55
Al2O3 1
CaO      11
MgO      5
Na2O   14.2
K2O    0.8
B2O2  11.5
P2O5  1
其它    0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值31毫克/克。上述生物降解性试验得数值600。
实例12生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2   56.5
Al2O3 0.5
CaO      11
MgO      5
Na2O   14.2
K2O    0.8
B2O3  10.5
P2O5  1
其它    0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值36毫克/克。上述生物降解性试验得数值620。
实例13生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2    58.0
Al2O3  0.5
CaO          13.0
MgO          7.0
Na2O+K2O  13.5
B2O3      8.0.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值21毫克/克。上述生物降解性试验得数值515。
实例14生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2       57.0
Al2O3     0.5
Fe2O3     1.0
CaO          13.0
MgO          7.0
Na2O+K2O  13.5
B2O3      8.0.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值22毫克/克。上述生物降解性试验得数值480。
实例15生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2       58.0
Al2O3     0.5
CaO          9.5
MgO          7.0
Na2O+K2O  17.0
B2O3      8.0.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值36毫克/克。上述生物降解性试验得值550。
实例16生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2        58.0
Al2O3      0.5
CaO          13.0
MgO          7.0
Na2O+K2O  17.0
B2O3      4.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值27毫克/克。上述生物降解性试验得值515。
实例17生产有下列组成(以重量百分数计)的组合物：
SiO2        57.5
Al2O3      0.5
CaO          13.5
MgO          6.5
Na2O+K2O  17.0
B2O3      4.5
Cr2O3     0.5.此矿物组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值25毫克/克。上述生物降解性试验得值490。

Claims (6)

1.一种能生物降解的矿物纤维组合物，以下列组成(以重量百分数计)为特征：
SiO2     45～60
Al2O3   ＜2
CaO       7～18
MgO       4～10
Na2O     7～20
K2O      0～4
B2O3    1～12
P2O5    0～4
其它      0～5
Na2O+K2O7～24
CaO+MgO   ＞15.5，≤25
BaO       0～5
TiO2     0～4
Cr2O3   0～1.5
Fe2O3   0～3.
2.根据权利要求1的矿物纤维组合物，以下列组成(以重量百分数计)为特征：
SiO2    50～58
Al2O3  ＜2
CaO      10～18
MgO      4～8
Na2O      10～18
K2O       0～2
B2O3     3～12
P2O5     0.5～4
其它       0～2
Na2O+K2O10～21
CaO+MgO    16～24
BaO        0～4
TiO2      0～3
Cr2O3    0～1
Fe2O3    0～2.
3.根据权利要求2的矿物纤维组合物，以下列组成(以重量百分数计)为特征：
SiO2      50～57
Al2O3    0.5～1.5
CaO        11～16
MgO        4.5～6
Na2O      12～17
K2O       0.5～1
B2O3     5～11
P2O5     1～3
其它       0.5～1.0
Na2O+K2O11～17
CaO+MgO    16～22
BaO        0～3
TiO2      0～2
Cr2O3  0～0.5
Fe2O3  0～1.5.
4.根据权利要求1到3的任何一种矿物纤维组合物，其特征是二氧化硅的含量＜55％(重量)。
5.根据权利要求1到3的任何一种矿物纤维组合物，其特征是氧化镁的含量＞5％(重量)。
6.根据权利要求1到3的任何一种矿物纤维组合物，其特征是氧化镁的含量＞6％(重量)。
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