專利名稱：無火焰自熱化學(xué)材料組成及自熱片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)發(fā)熱材料，尤其是自熱食品的無火焰自熱材料組成及其產(chǎn)品。
自熱食品主要由三部分組成，即熱源、激活劑裝置、食品，通常所需熱源由產(chǎn)熱化學(xué)原料組成，基本工作原理是通過一定的激活方式，使化學(xué)性材料發(fā)生反應(yīng)放熱，通過一定的傳熱形式將熱量傳遞給食品。
自熱反應(yīng)有三大類氧化放熱反應(yīng)，水合放熱反應(yīng)和無火焰燃燒放熱反應(yīng)。
1．氧化放熱反應(yīng)，代表類型為鐵粉氧化型。通過一定程度和活性的鐵粉與空氣中的氧氣反應(yīng)。這種類型特點(diǎn)是起溫快，反應(yīng)溫度達(dá)90℃左右，加熱過程長(zhǎng)，成本一般。
2．無火焰燃燒放熱反應(yīng)，代表類型為煮沸型。鐵粉氧化物在有催化劑存在的情況下，通過一定的激發(fā)手段，發(fā)生劇烈反應(yīng)，釋放大量的熱。這種類型特點(diǎn)是起溫極快，反應(yīng)溫度達(dá)1200℃以上，但加熱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，激發(fā)復(fù)雜需特殊裝置，操作不安全，工業(yè)化生產(chǎn)困難，成本高。
3．水合放熱反應(yīng)，是有一定粒度和活性度的氧化鈣或金屬鋁、鐵、鎂與水或某種溶液發(fā)生反應(yīng)，分氧化鈣水合型、鋁與水水合型、鐵與水水合型、鎂與水水合型。
1)氧化鈣水合型，起溫快，反應(yīng)溫度超過150℃，但單位質(zhì)量發(fā)熱量小，熱劑用量大，反應(yīng)物污染食品和環(huán)境，產(chǎn)品易吸水受潮失效，貯存期短等，成本一般。
2)鋁與水水合型，反應(yīng)起溫快，反應(yīng)溫度可達(dá)120℃，單位重量發(fā)熱量中等，熱劑用量較大，反應(yīng)激烈不易控制，產(chǎn)熱過程中有大量氫氣容中釋放，安全性較差，產(chǎn)品易吸水受潮失效，貯存期較短，成本一般。
3)鐵與水水合型，反應(yīng)起溫速度很快，瓜瞬間溫度可達(dá)250℃，但反應(yīng)持續(xù)時(shí)間短，局部產(chǎn)生高溫，易燒穿包裝，產(chǎn)熱過程有刺激性氣味產(chǎn)生，成本中等。
4)鎂與水水合型，反應(yīng)起溫速度適中，反應(yīng)溫度達(dá)97℃，單位質(zhì)量產(chǎn)熱量高，熱劑用量較少，產(chǎn)熱持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)平穩(wěn)，產(chǎn)熱過程氫氣釋放均勻，產(chǎn)品貯存時(shí)間長(zhǎng)，但是存在鎂、鐵的成型制作工藝配方復(fù)雜。
以上幾類自熱反應(yīng)在自熱食品，尤其是部隊(duì)在單兵口糧中，Mg、Fe水合反應(yīng)相比于其它類型更有發(fā)展前途。
US4522190提供了一種柔性電化學(xué)加熱器，US5220909提供了一種自熱單兵食品袋，都是鎂水反應(yīng)型自熱材料的應(yīng)用范例，在其專利說明書中也介紹了自熱材料組成。
本發(fā)明的目的是提供一種具有更高的自熱效果和實(shí)用性的無火焰自熱化學(xué)材料組成，根據(jù)該配方生產(chǎn)的自熱片柔韌性強(qiáng)、吸水性好，產(chǎn)放熱速度均勻，反應(yīng)效率高，不污染食品、易于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的自熱化學(xué)材料的組分包括鎂鐵合金、電解質(zhì)、特種熱熔粉、酸堿調(diào)節(jié)劑、活性炭、消泡劑、石灰砂等，其中鎂鐵合金是指具有一定粒度和活性度的鎂與一定粒度和活性度的鐵，通過高能球磨制成；特種熱溶粉是由高密度聚乙烯HDPE和超高分子量聚乙烯UHMWPE組成；酸堿調(diào)節(jié)劑，由弱酸和弱酸鹽組成；消泡劑由有機(jī)機(jī)性化合物、礦物油硅酮樹脂等組成。
特種熱熔粉與鎂鐵合金經(jīng)無重力混合、熱粘合制成片狀物，熱粘合可以在130℃--180℃之間任何溫度下進(jìn)行。為防止粘合過度，加入一定量的活性炭，使之成為蜂窩狀，增加吸水性。高密度聚乙烯(HDPE)使加熱片具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)保證加熱片具有一定的柔度。加入一定量的石英砂(SiO2)作為填充料，降低Mg、Fe的密集度，減緩產(chǎn)熱的速度，使能量釋放維持到所需時(shí)間和速度，使食品均勻受熱，避免食品一半溫度高，另一半因?yàn)榧訜崞瑹崃酷尫沤K止而得不到加熱的情況出現(xiàn)。酸堿調(diào)節(jié)劑的目的在于降低PH值，消除反應(yīng)生成物氫氧化鎂的積累而影響反應(yīng)效率。消泡劑的目的在于消除反應(yīng)后產(chǎn)生的泡沫，防止泡沫過多，減輕反映產(chǎn)物污染食品，使食品的味質(zhì)下降。
下面是本發(fā)明的配方。
自熱材料的組分的粒度如下鎂 40～80 目鐵 100～300 目特種熱溶粉 40～100 目活性炭 20～60 目酸堿調(diào)節(jié)劑 30～60 目電解質(zhì)、消泡劑、石英砂 30～60 目配方比例(以重量計(jì))鎂與鐵 (4--10)∶1高密度聚乙烯與超高分子量聚乙烯 (10--5)∶1弱酸與弱酸鹽 3∶2各組分在總量中的比例(以重量計(jì))鎂鐵合金 45％特種熱溶粉 33％活性碳 1.5％酸堿調(diào)節(jié)劑 1％消泡劑 0.5％石英砂 12.5％電解質(zhì) 6.5％
權(quán)利要求
1.一種無火焰自熱化學(xué)材料組成及自熱片，包括鎂鐵合金、電解質(zhì)等，其特征在于，它還包括特種熱熔粉、酸堿調(diào)節(jié)劑、活性炭、消泡劑、石灰砂等，其中鎂鐵合金是指具有一定粒度和活性度的鎂與一定粒度和活性度的鐵，通過高能球磨制成；特種熱溶粉是由高密度聚乙烯HDPE和超高分子量聚乙烯UHMWPE組成；酸堿調(diào)節(jié)劑，由弱酸和弱酸鹽組成；消泡劑由有機(jī)化合物、硅酮樹脂等組成，它們經(jīng)混合、熱粘合制成片狀物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無火焰自熱化學(xué)材料組成及自熱片，其特征在于，自熱材料各組分的粒度為鎂 40～80 目鐵 100～300 目特種熱溶粉 40～100 目活性炭 20～60 目弱酸、弱酸鈉30～60 目電解質(zhì)、消泡劑、石英砂 30～60 目
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無火焰自熱化學(xué)材料組成及自熱片，其特征在于，重量配方比例鎂與鐵 (4--10)∶1高密度聚乙烯與超高分子量聚乙烯 (10--5)∶1弱酸與弱酸鹽 3∶2
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無火焰自熱化學(xué)材料組成及自熱片，其特征在于，各組分在總量中的重量比例鎂鐵合金 45％特種熱溶粉33％活性碳1.5％酸堿調(diào)節(jié)劑1％消泡劑0.5％石英砂12.5％電解質(zhì)6.5％
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無火焰自熱化學(xué)材料組成及自熱片，其特征在于，熱粘合溫度可以為130℃--180℃之間任何溫度。
全文摘要
一種無火焰自熱化學(xué)材料組成及自熱片,主要包括鎂鐵合金、特種熱熔粉、酸堿調(diào)節(jié)劑、活性炭、電解質(zhì)、消泡劑、石灰砂等,用一定的配方,經(jīng)過高能球磨、無重力混合、熱爐粘合等工藝,制成片狀自熱片,柔韌性強(qiáng)、吸水性好,產(chǎn)放熱速度均勻,反應(yīng)效率高,不污染食品,專門加熱有一定濕度和形狀的軟包裝食品,可用于快餐行業(yè)和野外作業(yè)人員的食品熱食化。
文檔編號(hào)F24J1/00GK1284533SQ9911140
公開日2001年2月21日 申請(qǐng)日期1999年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月12日
發(fā)明者劉嘉喜, 薛建宇 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所