基于正磷酸浸漬到大孔隙率無機氧化物中而形成的自加熱組合物,其制備方法和用途技術

本發明專利技術涉及一種基于正磷酸浸漬到大孔隙率無機氧化物中而形成的自加熱組合物，其制備方法及其不需要使用外部能源就可加熱各種飲料和食品的用途。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
,其制備方法和用途的制作方法
本專利技術涉及一種，其制備方法及其不需要使用外部能源就可加熱各種飲料和食品的用途。本專利技術還涉及一種可在用于加熱食物或飲料的便攜式加熱裝置中使用的熱源。在這種裝置中采用的熱源是可以長期保存并可通過添加含水溶液如水而激發的自加熱組合物。這種熱源在其保存、運輸或激發期間對于用戶來說應當是沒有危險的。它應當便于使用，具有盡可能小的重量和體積并且同時產生足夠的熱量用于所需的各種不同應用。適于運輸并且尤其用于涉及食物的應用的大量熱源是已知的。但迄今為止所用的材料具有如下的缺點如形成具有潛在危險的易燃和/或有毒產物，因而在其使用時必須采取特殊的預防措施；或者效率低，因此必須使用更大體積和重量的材料。因而，US 3,079,911描述了使用通過加水激發的放熱組合物，包括硫酸銅、鋁、氯化鉀和硫酸鈣的混合物。但是，該混合物的反應會產生易燃或腐蝕性的氣體。US 4,809,673描述了氧化鈣的水合作用來產生熱量。該系統的缺點是產熱效率低并且這種粉末的密度低，因而需要使用大量的氧化鈣。US 4,753,085描述了使用氫氧化鈉和鹽酸，這可以產生大量熱，但需要進行作為強酸的鹽酸的危險操作。US 5,935,486描述了使用尤其是P2O5的酸酐和尤其是CaO的堿酐(anhydride base)，一方面通過它們的水合反應并且另一方面通過所獲得的水合產物之間的中和反應產生熱量。但是，使用酸酐，尤其是上述優選的P2O5是有缺點的。事實上，該產品即使對痕量的水分都非常敏感，因而在使用時需要特殊的預防措施，如將P2O5顆粒包裹在油中，這樣做一方面使自加熱系統的制備變得復雜，另一方面也損害了材料的效率，因為P2O5的水合反應以及P2O5水合產物與水合堿性產物的中和反應由于難以接觸到被包裹的P2O5而不能完全進行。因而需要一種更易于使用的有效的自加熱材料，并且它不產生對環境有毒有害的產物。所述需要和其它需要可通過本專利技術得到滿足，實際上，本專利技術的目的在于一種自加熱組合物，它包括通過用足量正磷酸(H3PO4)干浸漬到大孔隙率無機氧化物中并在隨后用堿酐粉末干燥所獲得的粉末混合物。在本專利技術中，“堿酐”是指部分水合的堿性氧化物，如商品級氧化鈣(CaO)，眾所周知它含有氫氧化鈣。堿酐的其它例子例如是金屬如鋰、鈉、鉀、銣、銫、鎂、鍶和鋇的氧化物。尤其可提及下述氧化物LiO2、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO和BaO。氧化鈣(CaO)是優選堿酐。熱量是通過堿酐的水合作用并通過所獲得的水合堿性產物與所用正磷酸之間的中和反應產生的。優選地，作為原料使用的H3PO4和堿酐的比例要使得中和反應盡可能完全地進行，即接近化學計量的用量。實際上，這樣做一方面可以獲得更多的熱量，另一方面可以獲得基本上是中性的最終產物。“基本上中性”是指其pH值在約4-10之間，更優選在約6-8之間的最終產物。將正磷酸浸漬到大孔隙率無機氧化物中可通過2002年1月25日在法國提交的專利申請FR 0200929中所述的方法來進行。無機氧化物可選自二氧化硅、氧化鋁、二氧化硅-氧化鋁、二氧化鋯或鈦氧化物。優選使用二氧化硅。它可以是沉淀二氧化硅或燃燒二氧化硅。無機氧化物應當具有大孔隙率。這意味著其孔體積應當至少為1毫升/克，優選至少3毫升/克。當無機氧化物是二氧化硅時，它可以是例如RHODIA公司的二氧化硅Tixosil 38A、Tixosil 38D、Tixosil 38X或Tixosil 365。用于浸漬的足量正磷酸優選對應于可浸漬到無機氧化物中的最大量，即對應于無機氧化物不能再吸收液體正磷酸的體積。浸漬是在干燥條件下進行的，也就是說用滴管逐滴加入劑量為25ml的濃正磷酸。例如在大氣壓下和100-200℃的溫度下在干燥箱中干燥至少3小時。通過此浸漬步驟獲得的產物隨后與堿酐混合。當堿酐是生石灰(CaO)時，在混合時使用的CaO的量和浸漬在大孔隙率無機氧化物中的酸的量要使得Ca/P的摩爾比為0.5-2，優選約1.5。在此混合步驟獲得的產物是粉末形式的，可根據工業上常用的成形方法來成形(擠出、軋制)。還可在自加熱組合物中添加一種或多種惰性物質，以用于調節，通常是減緩熱量產生的速率，或者僅僅是機械增強所使用的丸劑或顆粒。本專利技術的自加熱組合物通過與激發溶液接觸而被激發，該激發溶液是含水溶液。優選水。激發溶液的用量優選使得水的量足以允許堿酐完全水合。過量的水在需要時可通過水的蒸發來調節所獲得的過高的加熱溫度。不愿將本專利技術限制于任何科學理論，在堿酐是氧化鈣而由正磷酸浸漬的大孔隙率無機氧化物是二氧化硅的情況下，所述自加熱組合物與水接觸時發生的放熱反應如下生石灰的水合ΔH＝-15.6千卡/摩爾CaO(s)酸的析出ΔH＝-5.15千卡/摩爾H3PO4中和ΔH＝-77.1千卡/摩爾Ca3(PO4)2(s)因此總反應是ΔH＝-134.2千卡/摩爾Ca3(PO4)2(s)因而，當在隔熱封閉的容器中以組合物/水為0.5-2且優選約為1的比例把水加到本專利技術自加熱組合物中時，組合物內部的溫度在幾分鐘內可達到接近100℃的溫度。本專利技術因而還涉及所獲得的組合物用于在不使用外部能源的情況下加熱固體或液體食物的用途。該用途可在如文獻US 5,935,486所描述的用于此目的的裝置中進行，該文獻被引入本文以供參考。另外，還可在所使用的水或含水溶液中加入防凍物質，如氯化鈣或丙二醇。這在溫度非常低的條件下使用自加熱裝置時是非常有利的。還可使用生成水以獲得激發溶液的方法。這種生成水的方法尤其可包括加熱水合物以析出水，或者通過使水包油或油包水乳液破裂而析出水。通過下述示例性而非限制性的實施例，本專利技術目的產品的其它方面和優點將會更加清晰。實施例1本專利技術的由濃正磷酸浸漬的大孔隙率二氧化硅和生石灰(CaO)的混合物的制備實施例所用的大孔隙率二氧化硅是RHODIA公司的被稱作Tixosil 38A的二氧化硅，其孔體積為3.2毫升/克。所用的正磷酸是商標名為Prolabo No.20624295的標準純度的85％的正磷酸(MH3PO4＝98克/摩爾，比重＝1.7克/毫升)。浸漬用的足量濃正磷酸優選對應于可浸漬在二氧化硅中的最大量，即對應于使二氧化硅達到飽和的體積。對于50克的二氧化硅來說，理論上使用3.2×50＝160毫升的85％的H3PO4，或者1.7×160＝272克的85％的H3PO4(或者231.2克的純H3PO4)。浸漬是在干燥情況下進行的，也就是說用滴管逐滴加入劑量為25ml的濃正磷酸。浸漬達到的最大體積是134毫升。理論上可以使用160毫升，而實際上使用134毫升，這種差異是由于酸的粘度遠遠大于水的粘度而造成的。隨后，在大氣壓和150℃下在干燥箱中將浸漬的二氧化硅干燥一夜。所用的生石灰是Prolabo No.22.645.360的92％(M＝56克/摩爾)的生石灰CaO。稱重2.43克CaO和3.57克用酸浸漬的二氧化硅。在研缽中物理混合這兩種粉末。實施例2試驗實施例將6克自加熱粉末放置在杜瓦瓶的底部。將與獲取系統連接的熱電偶置于粉末當中。在對于溫度穩定來說必要的十分鐘之后，開始在粉末上加3克水并記錄曲線溫度＝f(時間)。利用該曲線可以獲得所述自加熱系統達到的最大本文檔來自技高網...

【技術保護點】
自加熱組合物，包括用足量正磷酸（Ｈ↓［３］ＰＯ↓［４］）浸漬的大孔隙率無機氧化物粉末和堿酐粉末的混合物。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：L萊特，
申請(專利權)人：羅狄亞消費者特殊產品有限公司，
類型：發明
國別省市：GB[英國]