环保型可降解耐火纤维的探索性研究

论文摘要

作为新型的高温隔热节能材料,环保型可降解陶瓷纤维已经在某些领域完全替代了传统的硅酸铝纤维。研究开发环保型可降解耐火纤维有利于改善人类的生活环境,也能够使人们免受非降解纤维的危害。本文采用硅灰石、镁砂和石英砂等原料,通过电阻炉熔融喷吹法制备了具备降解性能的可降解耐火纤维,并探讨了不同的添加剂对可降解纤维熔体性能和降解性能的影响。在CaO-MgO-SiO2系中,通过加入不同的添加剂,研究了可溶性陶瓷纤维在模拟肺液中的溶解性能以及纤维在溶解前后的SEM检测,探讨了可降解陶瓷纤维的降解机理:一方面生物可溶性陶瓷纤维从表面开始溶解,膨胀,使结构疏松,表面积迅速扩大,纤维被分散;另一方面,纤维中的非晶态二氧化硅与水作用,不断地溶解,可溶性纤维中的硅酸镁、硅酸钙消耗了水中的氢离子,使模拟肺液的pH值增加,pH值增加的模拟溶液进一步地侵蚀纤维。在CaO-MgO-SiO2系中,随着ZrO2含量的增加,可溶性陶瓷纤维的降解性能下降;随着Al2O3含量的增加,可溶性纤维的降解性能也下降。在CaO-MgO-SiO2系中,通过在配方中引入不同添加剂,并测定高温熔体的粘度,绘制了粘度变化曲线,研究了不同添加剂对高温熔体粘度的影响。结果表明:生物可溶性陶瓷纤维高温熔体粘度随着温度的升高粘度降低;在同一温度下,随着配方中ZrO2含量增加纤维的熔体粘度增加。在高温区相同温度下,随着配方中Al2O3含量增加纤维的熔体粘度下降;在熔体低温区时,随着Al2O3含量增加可溶性陶瓷纤维高温熔体粘度下降,但变化不大。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 可降解纤维的研究意义
• 第二章 可降解耐火纤维及研究进展
• 2.1 环保型可降解耐火纤维
• 2.1.1 可降解耐火纤维的分类
• 2.1.2 可降解耐火纤维的安全性分类
• 2.2 耐火纤维的发展
• 2.3 耐火纤维的致病因素
• 2.4 耐火纤维的生产制备方法
• 2.5 可降解陶瓷纤维的组成和性能
• 2.6 可降解陶瓷纤维的可降解研究方法
• 2.6.1 生物学性能实验
• 2.6.2 体外试验
• 2.7 生物可降解陶瓷纤维的溶解性能参数之间的关系
• 2.8 生物可降解陶瓷纤维的成分设计原则
• 2.9 生物可溶耐高温棉
• 2.10 环保降解耐火纤维的应用
• 第三章 研究方法及基本原理
• 3.1 可降解陶瓷纤维熔体高温粘度
• 3.1.1 粘度的测量原理
• 3.1.2 粘度理论
• 3.2 纤维析晶能力的研究
• 3.2.1 析晶的测量
• 3.2.2 析晶理论
• 3.3 生物降解性能的研究
• 3.3.1 影响生物可降解陶瓷纤维可降解的因素
• 3.3.2 可降解陶瓷纤维的溶解机理
• 3.4 试验方案
• 3.4.1 主要研究内容
• 3.4.2 研究目标
• 3.4.3 拟采取的研究方法、技术路线
• 第四章 可降解耐火纤维的制备试验
• 4.1 试验原料及其设备
• 4.1.1 试验原料
• 4.1.2 试验原理
• 4.1.3 试验设备
• 4.2 试验过程
• 4.2.1 试验配比的选择计算与混合
• 4.2.2 原料的熔融
• 4.3 熔体成纤及熔体粘度的测定
• 4.4 纤维原料熔体粘度分析
• 4.4.1 无添加剂的配方熔体粘度分析
• 2 对配方熔体粘度的影响'>4.4.2 添加ZrO₂对配方熔体粘度的影响
• 2O₃ 对配方熔体粘度的影响'>4.4.3 添加a -A1₂O₃对配方熔体粘度的影响
• 4.5 熔体喷吹形成纤维
• 4.6 本章总结
• 第五章 可降解耐火纤维物化性能试验
• 5.1 纤维的化学成分分析
• 5.2 可降解纤维加热线变化试验
• 5.2.1 实验原料
• 5.2.2 实验方案
• 5.2.3 实验结果分析
• 5.3 可降解纤维在模拟体液中的降解性能试验
• 5.3.1 试验原料及设备
• 5.3.2 试验工艺流程
• 5.3.3 试验方案
• 5.3.4 试验结果讨论
• 5.4 可降解纤维溶解前后的SEM检测分析
• 5.5 纤维粉化失效试验
• 5.5.1 试验方法
• 5.5.2 结果分析
• 5.6 本章总结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢