專利名稱：一種無火快速發(fā)熱劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無火發(fā)熱劑材料領(lǐng)域，尤其涉及一種以鋁的強(qiáng)酸鹽等為酸性成分，以氧化鈣、氫氧化鉀、氫氧化鈉等為堿性成分的無火快速發(fā)熱劑。
眾所周知，多數(shù)脫水無機(jī)鹽都有不同程度的水化反應(yīng)熱，部分脫水鹽還具有水化后的固化熱。石灰石經(jīng)煅燒后制得的活性氧化鈣是一種價(jià)廉易得的干燥劑和發(fā)熱劑。經(jīng)過篩選和優(yōu)化組合，構(gòu)成了本發(fā)明的技術(shù)方案中以脫水鋁強(qiáng)酸鹽和非鋁強(qiáng)酸鹽為酸性組分，以活性氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀等為堿性組分的啟動(dòng)快速、高溫高效、安全價(jià)廉的化學(xué)發(fā)熱劑配方及其配制方法。其發(fā)熱量至少由物料的水化放熱，酸堿中和放熱和固化放熱三部分構(gòu)成。
本發(fā)明的發(fā)熱劑包括40-120重量份脫水鋁強(qiáng)酸鹽，10-50重量份脫水非鋁強(qiáng)酸鹽，20-200重量份堿性成分，0.5-15重量份疏松劑，任選的適量香料(一般為發(fā)熱劑的0.01-0.5wt％)，20-300重量份啟動(dòng)液。
優(yōu)選的本發(fā)明發(fā)熱劑包括60-80重量份脫水鋁強(qiáng)酸鹽，20-40重量份脫水非鋁強(qiáng)酸鹽，20-180重量份堿性成分，1-10重量份疏松劑，20-300重量份啟動(dòng)液，和任選的適量香料(一般為發(fā)熱劑的0.01-0.5wt％)。
其中脫水鋁強(qiáng)酸鹽包括脫水硫酸鋁，脫水三氯化鋁，脫水硝酸鋁等，脫水硫酸鋁是特別優(yōu)選的；其中脫水非鋁強(qiáng)酸鹽包括脫水硫酸鎂，脫水硫酸錳，脫水硫酸鐵，脫水硫酸銅，脫水硫酸鋅，脫水氯化鎂，脫水氯化銅，脫水氯化鋅，脫水氯化錳等中的一種或多種的混合物，其中脫水硫酸鎂、脫水硫酸錳、脫水硫酸鐵是特別優(yōu)選的。
可以將上述鹽的工業(yè)水合鹽經(jīng)烘干脫水、破碎過篩制得所述脫水鹽。
堿性成分包括活性氧化鈣，無水氫氧化鈉，無水氫氧化鉀等，或它們?nèi)我獗壤幕旌衔??；钚匝趸}是更優(yōu)選的?；钚匝趸}是通過將石灰石經(jīng)900-1200℃煅燒，破碎過篩制得，最佳燒成溫度根據(jù)石灰石來源的不同要由實(shí)驗(yàn)確定。簡(jiǎn)單的確定方法是取煅燒破碎塊粒置于水中，立即反應(yīng)呈現(xiàn)爆裂現(xiàn)象視為活性優(yōu)良?；钚匝趸}組分也可以由熟石灰，即氫氧化鈣為原料，經(jīng)500-600℃分解活化焙燒后，再經(jīng)無粘合劑造粒機(jī)造粒制得。在使用無水氫氧化鈉、氫氧化鉀等的情況下，用量應(yīng)比活性氧化鈣小，例如一般為10-60重量份。并且需現(xiàn)配現(xiàn)用。
疏松劑為常用疏松劑，例如鹽化陶粒，活性炭等，其中具有疏松作用、同時(shí)兼有放熱作用的疏松劑是最優(yōu)選的。
鹽化陶粒是普通建筑陶粒碎粒，其主要成分是硅鋁酸鹽，經(jīng)飽和碳酸鈉液浸透，再經(jīng)烘干制得。它與水也產(chǎn)生放熱反應(yīng)。配入后提高了物料的疏水性，改善了物料的放熱性能。
任選加入的微量或少量香料，是由于無機(jī)脫水鹽在水化反應(yīng)時(shí)多少帶有一點(diǎn)異味，配入后以去除、調(diào)正其氣味為人們可以接受直至舒適好聞的程度。
啟動(dòng)液可以是普通水(如自來水)，飲料，水溶液等，在缺水的場(chǎng)合也可以用尿或其它呈弱酸或弱堿性的果汁或其它溶液代替。在需要啟動(dòng)時(shí)，將水與發(fā)熱劑固體物料互相混合。
采用上述組分配方內(nèi)的任一配方配制的發(fā)熱劑與水或尿混合后，都具有相同或相近的發(fā)熱性能。適合于加熱飲食罐盒的啟動(dòng)液的用量為50-100重量份。
本發(fā)明技術(shù)的材料特性與發(fā)熱主要原理是配方中除香料外，各組分單獨(dú)遇水都產(chǎn)生放熱反應(yīng)。將上述各自準(zhǔn)備好的組分都破碎過篩大于20目，直徑小于5毫米的顆粒相混合構(gòu)成視比容為0.60-0.95克/毫升的固體物料。遇水后在幾秒至幾十秒鐘內(nèi)快速啟動(dòng)放熱反應(yīng)。酸性組分隨脫水非鋁強(qiáng)酸鹽，如硫酸鎂量的增加啟動(dòng)發(fā)熱時(shí)間縮短，總物料隨堿性成分，例如活性氧化鈣的活性增大、配量增多啟動(dòng)發(fā)熱時(shí)間縮短。物料遇水自身發(fā)熱溫度為105-175℃，隨加入水量的減少自發(fā)熱溫度升高，隨之反應(yīng)的充分程度降低。自發(fā)熱時(shí)間可以持續(xù)幾分鐘。在水量較多時(shí)，隨固體顆粒的增大或者大顆粒比例增多，自發(fā)熱反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)。發(fā)熱量至少由物料的水化放熱、酸堿中和放熱和固化放熱三部分組成。在適合于加熱飲食罐盒啟動(dòng)液用量為50-100范圍時(shí)，反應(yīng)冒出水蒸汽時(shí)固體料熔化呈糊狀物，最后隨冷卻凝固成固體塊粒，其組成是氫氧化物和復(fù)合硫酸鹽的混合物。一次性使用后的丟棄物溶于水，水溶液呈弱酸性或弱堿性。當(dāng)活性和配比都合適時(shí)反應(yīng)畢物料的pH值都接近于中性，對(duì)環(huán)境不造成污染。其中硫酸鋁組分的選擇是在無害、廉價(jià)的前提下，在可選金屬硫酸鹽范圍內(nèi)，它不僅是水化放熱值為最大，總釋酸量大、而且水化釋酸反應(yīng)溫和，呈現(xiàn)逐階釋酸的特點(diǎn)。這樣即可獲得最多的酸堿中和熱，而且反應(yīng)液酸度不高，還延長(zhǎng)了放熱時(shí)間。它的水化釋酸過程可以以下簡(jiǎn)要描述一階二階三階這種反應(yīng)畢的丟棄物的成分為其所組成的鋁、鈣、鈉、鉀、鎂、錳、鐵、銅、鋅等原來組分的氫氧化物或者是復(fù)合硫酸鹽或者是它們的混合物，丟棄后對(duì)周圍的水質(zhì)和土壤為無害。在使用過程中萬一濺射在手或衣物上，經(jīng)水洗或浸泡便自溶。發(fā)熱劑在配制過程中只需烘干脫水和煅燒石灰石以及破碎過篩混合等工序，都為無毒氣氛不會(huì)對(duì)環(huán)境造成大的污染。在保存和運(yùn)輸過程中不會(huì)因振動(dòng)、碰撞、陽光照射等而發(fā)生爆炸等事故。只要密封不吸潮就可以較長(zhǎng)時(shí)間的保存有效。所以這是一種使用安全、環(huán)保型發(fā)熱劑。
本發(fā)明所提供的發(fā)熱劑，所用原料來源廣泛豐富、價(jià)格低廉、配制方便、生產(chǎn)和使用過程和丟棄物對(duì)環(huán)境無污染、啟動(dòng)放熱迅速、發(fā)熱量大、發(fā)熱溫度高、放熱性能好。采用適當(dāng)?shù)陌b便可用來直接加熱飲食品和用于其它不能有明火加熱的場(chǎng)合。
為了便于了解該發(fā)熱劑的物料性能，現(xiàn)提供以下實(shí)施例來說明，但應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于說明的目的，而不限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1測(cè)試都在一只直徑3.6厘米，高13厘米的聚四氟乙烯塑料瓶并作容器、量筒量取水一次性倒入。表中A、M分別代表硫酸鋁和硫酸鎂的脫水物，B為三氯化鋁，P為硫酸錳，下標(biāo)為該二元組分的含量。Ca為活性氧化鈣，取自北京門頭溝石灰石經(jīng)1150℃燒成。Ca*為該CaO經(jīng)充分水化得Ca(OH)2粉末，再經(jīng)550℃焙燒制得的活性氧化鈣粉末，N代表NaOH。終了pH測(cè)試，對(duì)于粉末，團(tuán)塊和塊粒都經(jīng)水煮測(cè)其液的pH值。
實(shí)施例2用雪碧350ml飲料罐盛350毫升水，置于700毫升耐溫塑料杯內(nèi)，杯內(nèi)裝(A0.7M0.360克+Ca90克)混合料于罐的底部及邊緣，測(cè)水溫18℃。
一次性倒入啟動(dòng)水75毫升，3秒鐘開始發(fā)熱，沸騰，冒出水蒸汽，10分鐘水溫升至62℃，測(cè)物料液pH為6-7。
實(shí)施例3用露露250ml飲料罐盛250ml水，置于底直徑605厘米，上口直徑9.5厘米的錐形厚紙板卷成的加熱筒內(nèi)，筒內(nèi)裝(A0.7M0.380克+Ca120克)混合料于罐底部及邊緣，測(cè)水溫11℃。
一次性倒入啟動(dòng)水140毫升，4秒鐘開始發(fā)熱，沸騰，冒出水蒸汽，15分鐘水溫升至82℃，測(cè)物料液pH為6-7。
權(quán)利要求
1.一種無火加熱劑，特征在于它包括40-120重量份脫水鋁強(qiáng)酸鹽，10-50重量份脫水非鋁強(qiáng)酸鹽，20-200重量份堿性成分，0.5-15重量份疏松劑，任選的適量香料，20-300重量份啟動(dòng)液，其自身發(fā)熱溫度為105-175℃，隨加入的啟動(dòng)液量的減少自發(fā)熱溫度升高，自發(fā)熱時(shí)間可以持續(xù)幾分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無火加熱劑，其中組成包括60-80重量份脫水鋁強(qiáng)酸鹽，20-40重量份脫水非鋁強(qiáng)酸鹽，20-180重量份堿性成分，1-10重量份疏松劑，任選的適量香料，和20-300重量份啟動(dòng)液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的無火加熱劑，特征在于所述脫水鋁強(qiáng)酸鹽是硫酸鋁或三氯化鋁，脫水非鋁強(qiáng)酸鹽是脫水硫酸鎂、硫酸錳、硫酸鐵、硫酸銅、硫酸鋅或它們的混合物，堿性成分是氧化鈣、氫氧化鉀或氫氧化鈉，疏松劑是鹽化陶粒，和啟動(dòng)液為普通水或水溶液或飲料或尿液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的無火加熱劑，特征在于所述脫水鋁強(qiáng)酸鹽是硫酸鋁，脫水非鋁強(qiáng)酸鹽是脫水硫酸鎂，堿性成分是氧化鈣，疏松劑是鹽化陶粒，和啟動(dòng)液是普通水或尿液。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的無火發(fā)熱劑，特征在于所述氧化鈣由優(yōu)質(zhì)石灰石經(jīng)900-1200℃燒成，最佳燒成溫度視石灰石的來源不同由實(shí)驗(yàn)確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的無火發(fā)熱劑，特征在于活性氧化鈣由氫氧化鈣為原料，經(jīng)500-600℃焙燒成活性氧化鈣，再經(jīng)造粒機(jī)造粒制得。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的無火發(fā)熱劑，所述鹽化陶粒是由建筑陶粒破碎后經(jīng)飽和碳酸鈉溶液浸透，再經(jīng)400℃烘干制得，配入后改善了物料的疏水性和發(fā)熱性能。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的無火發(fā)熱劑，其中所述脫水硫酸鋁、脫水硫酸鎂、脫水硫酸錳、脫水硫酸鐵、脫水硫酸銅、脫水硫酸鋅是由水合硫酸鋁、水合硫酸鎂、水合硫酸錳、水合硫酸鐵、水合硫酸銅、水合硫酸鋅按配比稱量混合后經(jīng)300-750℃，優(yōu)選350-400℃脫水制得。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的無火發(fā)熱劑的用途。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2的無火發(fā)熱劑的制備方法，包括將各固體成分粉碎成大于20目至直徑小于5毫米的固體顆粒，混合而成，使用時(shí)加入啟動(dòng)液即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無火發(fā)熱劑,包括40－120重量份脫水鋁強(qiáng)酸鹽,10－50重量份脫水非鋁強(qiáng)酸鹽,20－200重量份堿性成分,0.5－15重量份疏松劑,任選的適量香料(一般為發(fā)熱劑的0.01－0.5wt%),20－300重量份啟動(dòng)液。本發(fā)明的發(fā)熱劑發(fā)熱啟動(dòng)快,發(fā)熱持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),自發(fā)熱溫度高達(dá)105－175℃,可用于食品加熱、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C09K5/18GK1388203SQ0212354
公開日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2002年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月2日
發(fā)明者沈興, 陳子庭 申請(qǐng)人:沈興, 陳子庭