耐火纖維是耐火材料大家族中的重要一員。其具有一般纖維的特性，如柔軟、有彈性、有一定的抗拉強度，又具有一般纖維所沒有的耐高溫、耐腐蝕性能。作為耐火隔熱材料，耐火纖維已被廣泛應用于冶金、化工、機械、建材、造船、航空、航天等行業。目前，市場上的耐火纖維以硅酸鋁系列為主，廣泛應用于冶金、陶瓷等領域的加熱爐、熱處理爐等高溫裝備。硅酸鋁系列耐火纖維的優點是使用溫度高，且高溫使用性能好，但其最大的缺陷是不可降解，對人體有害，目前在一些發達國家，其使用已受到限制，歐盟甚至已將其列為二類可能性致癌物質。
對此，研究人員紛紛開展了對于可降解、無害于人體的耐火纖維的研究開發。環保型可降解無機纖維正是近年來加入耐火材料行列的新成員之一，其具有耐高溫、節能、隔熱等特性，在人體和土壤環境中能夠快速降解，不會對人體和自然環境產生危害。隨著人們環境保護意識的增強，材料與環境的關系越來越受到普遍關注，具有生物可降解性能的無機纖維材料越來越受到重視，可降解耐火纖維在市場上對傳統耐火纖維市場造成很大的影響和沖擊。
要衡量耐火纖維對環境的影響程度，則著重要參考其降解性能的強弱。目前，可降解無機耐火纖維降解性能的測試方法主要有生物學性能測試及體外測試兩種。生物學性能測試是采用在小白鼠體內或肺部植入纖維，經過一定試驗周期后觀察小白鼠肺部是否病變，以此來判斷纖維在生物體內的降解能力。此法周期長，實驗條件要求高，應用于工業測定的可行性比較小。
因此，通過配制模擬肺液，采用體外模擬試驗測定纖維的溶解量來間接地反映降解速度是簡單可行的測試方法。一般來說，可降解無機耐火纖維的降解速度越快，在模擬肺液中的溶解量也越大。但是，溶解量的測定受到諸多因素的影響，比如纖維長度、溶解時間以及人體肺液代謝的動態環境等。為此，有研究人員采用恒溫水浴振蕩法模擬人體肺液的動態環境，測定并分析了纖維長度、溶解時間、振蕩速度等測定因素對纖維溶解量的影響，以求為更環保、無害的耐火纖維研發和生產提供依據。
科學試驗提供依據
試驗原理。環保型可降解無機纖維的結構為玻璃態。由于在弱堿性模擬肺液中的水分子作用下纖維結構中的Ca2+、Mg2+發生水解反應，使Ca2+、Mg2+不斷被浸出。因此，可以通過定量分析不同環境下纖維在模擬肺液中的Ca2+、Mg2+析出量來反映無機纖維的溶解量。
試驗過程。研究人員采用以下分析純試劑配制模擬肺液：氯化鈉（NaCl）6.78克，氯化氨（NH4Cl）0.54克，碳酸氫鈉（NaHCO3）2.27克，磷酸氫二鈉（Na2HPO4）0.17克，硫酸（H2SO4，1：100）5克，二水合檸檬酸鈉（Na3C6H5O72H2O）0.06克，甘氨酸（H2NCH2CO2H）0.45克。將以上試劑用蒸餾水稀釋至1升，就得到模擬肺溶液。
試驗所用的可降解環保耐火纖維樣品是采用高純工業原料生產的，其主要化學組成分為SiO2、CaO、MgO，三者總質量分數大于96%。主要試驗設備有恒溫水浴振蕩加熱箱、塑料離心管、干燥箱、標準篩、瑪瑙研缽等。
試驗過程如下：取可降解無機耐火纖維樣品各1克，放入裝有50毫升模擬肺液的塑料離心管中，然后放置在恒溫水浴箱中恒溫37℃，設定振蕩速度，持續一定時間。試驗結束后，過濾，出濾清液，使用ICP（電感耦合等離子體）分析儀測定溶解在模擬肺液中的SiO2、CaO、MgO含量。分別研究以下測試因素對纖維溶解量的影響：
纖維長度的影響。研究人員分別取3份不同長度的耐火纖維樣品進行測試。其中包括沒有經過短切的纖維原棉，經短切、粉碎后過2 毫米（10目）篩的纖維棉，研磨后過0.250毫米（60目）篩的篩下纖維粉末。溶解時間均為24小時，振蕩速度均為每分鐘180轉。
溶解時間的影響。取3份短切試樣，分別進行24小時、48小時、168小時的測試，振蕩速度均為每分鐘180轉。
振蕩速度的影響。取3份短切試樣，分別以每分鐘60轉、180轉、280轉的振蕩速率進行測試，溶解時間均為24小時。
對比分析確定結論
纖維長度對溶解量的影響。研究人員將不同長度的耐火纖維棉同時溶解24小時后，測定濾清液中的SiO2、CaO、MgO的含量，從不同長度纖維在模擬肺液中溶解24小時后的溶解量可以看出，未經短切的纖維在模擬肺液中的降解性最小，經過短切粉碎的纖維和經研磨的纖維粉末的降解性較好；但研磨的試樣相對于短切試樣的降解能力增加并不明顯。纖維的離子析出能力主要受纖維表面積大小的制約，纖維粉碎得越細，相應比表面積就越大，析出能力也相應增大。纖維經剪切研磨后，比表面積增大，與模擬肺液中水分子的水解反應更加充分。因此，在相同反應時間內隨著纖維長度的減小，環保纖維的總溶解量變大，即降解性增大。
溶解時間對溶解量的影響。纖維棉溶解不同時間后，從測定濾清液中的SiO2、CaO、MgO的含量可以看出：隨著溶解時間的延長，纖維棉的總溶解量不斷增大；但隨著時間的繼續延長，其降解速度并沒有呈比例增加，而是明顯變緩。這主要是因為隨著時間的延長，模擬肺液中SiO2、CaO、MgO的量越多，反應逐漸變慢，直至反應趨于平衡，纖維的降解終止。然而，在現實環境中，人體吸入環保耐火纖維粉塵后，由于人體的新陳代謝，肺液會不斷更新，從纖維析出的離子會不斷被人體排泄，纖維在動態的肺液環境中的溶解速率受離子濃度影響比較小。因此，在最初的24小時內的模擬溶液環境更接近人體肺液成分，纖維的溶解速度也更接近在人體內的降解速度。
振蕩速度對溶解量的影響。振蕩試驗的目的是為了模擬人體肺液的動態環境。改變振蕩速度，溶解24小時后，測定濾清液中的SiO2、CaO、MgO的含量。從中可以看出，隨著振蕩速度的增大，環保耐火纖維在模擬肺液中溶解的離子量增大，振蕩最慢的試樣的溶解量最小。這主要是因為振蕩可以使從纖維中析出的離子快速離開纖維表面，從而使模擬肺液中的水解反應能夠在纖維表面充分進行。但是振蕩速度每分鐘180轉和280轉的試樣溶解量變化不大。
在模擬試驗中，研究人員發現，纖維長度、溶解時間、振蕩速率對纖維降解析出離子的影響較大。但是，較大幅度地減少纖維長度、延長溶解時間和提高振蕩速度
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