基于正磷酸浸渍到大孔隙率无机氧化物中而形成的自加热组合物,其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种基于正磷酸浸渍到大孔隙率无机氧化物中而形成的自加热组合物，其制备方法及其不需要使用外部能源就可加热各种饮料和食品的用途。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,其制备方法和用途的制作方法
本专利技术涉及一种，其制备方法及其不需要使用外部能源就可加热各种饮料和食品的用途。本专利技术还涉及一种可在用于加热食物或饮料的便携式加热装置中使用的热源。在这种装置中采用的热源是可以长期保存并可通过添加含水溶液如水而激发的自加热组合物。这种热源在其保存、运输或激发期间对于用户来说应当是没有危险的。它应当便于使用，具有尽可能小的重量和体积并且同时产生足够的热量用于所需的各种不同应用。适于运输并且尤其用于涉及食物的应用的大量热源是已知的。但迄今为止所用的材料具有如下的缺点如形成具有潜在危险的易燃和/或有毒产物，因而在其使用时必须采取特殊的预防措施；或者效率低，因此必须使用更大体积和重量的材料。因而，US 3,079,911描述了使用通过加水激发的放热组合物，包括硫酸铜、铝、氯化钾和硫酸钙的混合物。但是，该混合物的反应会产生易燃或腐蚀性的气体。US 4,809,673描述了氧化钙的水合作用来产生热量。该系统的缺点是产热效率低并且这种粉末的密度低，因而需要使用大量的氧化钙。US 4,753,085描述了使用氢氧化钠和盐酸，这可以产生大量热，但需要进行作为强酸的盐酸的危险操作。US 5,935,486描述了使用尤其是P2O5的酸酐和尤其是CaO的碱酐(anhydride base)，一方面通过它们的水合反应并且另一方面通过所获得的水合产物之间的中和反应产生热量。但是，使用酸酐，尤其是上述优选的P2O5是有缺点的。事实上，该产品即使对痕量的水分都非常敏感，因而在使用时需要特殊的预防措施，如将P2O5颗粒包裹在油中，这样做一方面使自加热系统的制备变得复杂，另一方面也损害了材料的效率，因为P2O5的水合反应以及P2O5水合产物与水合碱性产物的中和反应由于难以接触到被包裹的P2O5而不能完全进行。因而需要一种更易于使用的有效的自加热材料，并且它不产生对环境有毒有害的产物。所述需要和其它需要可通过本专利技术得到满足，实际上，本专利技术的目的在于一种自加热组合物，它包括通过用足量正磷酸(H3PO4)干浸渍到大孔隙率无机氧化物中并在随后用碱酐粉末干燥所获得的粉末混合物。在本专利技术中，“碱酐”是指部分水合的碱性氧化物，如商品级氧化钙(CaO)，众所周知它含有氢氧化钙。碱酐的其它例子例如是金属如锂、钠、钾、铷、铯、镁、锶和钡的氧化物。尤其可提及下述氧化物LiO2、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO和BaO。氧化钙(CaO)是优选碱酐。热量是通过碱酐的水合作用并通过所获得的水合碱性产物与所用正磷酸之间的中和反应产生的。优选地，作为原料使用的H3PO4和碱酐的比例要使得中和反应尽可能完全地进行，即接近化学计量的用量。实际上，这样做一方面可以获得更多的热量，另一方面可以获得基本上是中性的最终产物。“基本上中性”是指其pH值在约4-10之间，更优选在约6-8之间的最终产物。将正磷酸浸渍到大孔隙率无机氧化物中可通过2002年1月25日在法国提交的专利申请FR 0200929中所述的方法来进行。无机氧化物可选自二氧化硅、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化锆或钛氧化物。优选使用二氧化硅。它可以是沉淀二氧化硅或燃烧二氧化硅。无机氧化物应当具有大孔隙率。这意味着其孔体积应当至少为1毫升/克，优选至少3毫升/克。当无机氧化物是二氧化硅时，它可以是例如RHODIA公司的二氧化硅Tixosil 38A、Tixosil 38D、Tixosil 38X或Tixosil 365。用于浸渍的足量正磷酸优选对应于可浸渍到无机氧化物中的最大量，即对应于无机氧化物不能再吸收液体正磷酸的体积。浸渍是在干燥条件下进行的，也就是说用滴管逐滴加入剂量为25ml的浓正磷酸。例如在大气压下和100-200℃的温度下在干燥箱中干燥至少3小时。通过此浸渍步骤获得的产物随后与碱酐混合。当碱酐是生石灰(CaO)时，在混合时使用的CaO的量和浸渍在大孔隙率无机氧化物中的酸的量要使得Ca/P的摩尔比为0.5-2，优选约1.5。在此混合步骤获得的产物是粉末形式的，可根据工业上常用的成形方法来成形(挤出、轧制)。还可在自加热组合物中添加一种或多种惰性物质，以用于调节，通常是减缓热量产生的速率，或者仅仅是机械增强所使用的丸剂或颗粒。本专利技术的自加热组合物通过与激发溶液接触而被激发，该激发溶液是含水溶液。优选水。激发溶液的用量优选使得水的量足以允许碱酐完全水合。过量的水在需要时可通过水的蒸发来调节所获得的过高的加热温度。不愿将本专利技术限制于任何科学理论，在碱酐是氧化钙而由正磷酸浸渍的大孔隙率无机氧化物是二氧化硅的情况下，所述自加热组合物与水接触时发生的放热反应如下生石灰的水合ΔH＝-15.6千卡/摩尔CaO(s)酸的析出ΔH＝-5.15千卡/摩尔H3PO4中和ΔH＝-77.1千卡/摩尔Ca3(PO4)2(s)因此总反应是ΔH＝-134.2千卡/摩尔Ca3(PO4)2(s)因而，当在隔热封闭的容器中以组合物/水为0.5-2且优选约为1的比例把水加到本专利技术自加热组合物中时，组合物内部的温度在几分钟内可达到接近100℃的温度。本专利技术因而还涉及所获得的组合物用于在不使用外部能源的情况下加热固体或液体食物的用途。该用途可在如文献US 5,935,486所描述的用于此目的的装置中进行，该文献被引入本文以供参考。另外，还可在所使用的水或含水溶液中加入防冻物质，如氯化钙或丙二醇。这在温度非常低的条件下使用自加热装置时是非常有利的。还可使用生成水以获得激发溶液的方法。这种生成水的方法尤其可包括加热水合物以析出水，或者通过使水包油或油包水乳液破裂而析出水。通过下述示例性而非限制性的实施例，本专利技术目的产品的其它方面和优点将会更加清晰。实施例1本专利技术的由浓正磷酸浸渍的大孔隙率二氧化硅和生石灰(CaO)的混合物的制备实施例所用的大孔隙率二氧化硅是RHODIA公司的被称作Tixosil 38A的二氧化硅，其孔体积为3.2毫升/克。所用的正磷酸是商标名为Prolabo No.20624295的标准纯度的85％的正磷酸(MH3PO4＝98克/摩尔，比重＝1.7克/毫升)。浸渍用的足量浓正磷酸优选对应于可浸渍在二氧化硅中的最大量，即对应于使二氧化硅达到饱和的体积。对于50克的二氧化硅来说，理论上使用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克的纯H3PO4)。浸渍是在干燥情况下进行的，也就是说用滴管逐滴加入剂量为25ml的浓正磷酸。浸渍达到的最大体积是134毫升。理论上可以使用160毫升，而实际上使用134毫升，这种差异是由于酸的粘度远远大于水的粘度而造成的。随后，在大气压和150℃下在干燥箱中将浸渍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/摩尔)的生石灰CaO。称重2.43克CaO和3.57克用酸浸渍的二氧化硅。在研钵中物理混合这两种粉末。实施例2试验实施例将6克自加热粉末放置在杜瓦瓶的底部。将与获取系统连接的热电偶置于粉末当中。在对于温度稳定来说必要的十分钟之后，开始在粉末上加3克水并记录曲线温度＝f(时间)。利用该曲线可以获得所述自加热系统达到的最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
自加热组合物，包括用足量正磷酸（Ｈ↓［３］ＰＯ↓［４］）浸渍的大孔隙率无机氧化物粉末和碱酐粉末的混合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：L莱特，
申请(专利权)人：罗狄亚消费者特殊产品有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]