[发明专利]一种镁水型的自加热材料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及化学发热材料，尤其涉及无烟自加热材料组合物，具体地，涉及一种镁水型的自加热材料组合物。 

背景技术

自加热技术应用两种或者两种以上的自加热材料组合物之间的反应释放出来的热量，在无火源、无电源条件下，迅速加热食品、饮料、药物等，使人们可以吃到温热美味的食品、饮料，提高药物治疗效果。 

自加热技术的引入为自加热食品创建了一个快速成长的户外消费市场和应急服务市场。自加热材料组合物是自加热技术中的核心，目前自加热材料组合物(加热剂)主要分为以下几种： 

1.酸酐-碱酐美国专利US5,935,486、US6,248,257和中国专利CN1656192A揭露了酸酐和碱酐组成的自加热材料组合物体系，该体系的原理如下： 

碱酐水合：CaO(s)+H₂O(l)→Ca(OH)₂(s) 

酸析出：H₃PO₄/SiO₂(s)+H₂O(l)→H₃PO₄(l)+SiO₂(s) 

中和反应：2H₃PO₄(l)+3Ca(OH)₂(s)→Ca₃(PO₄)₂(s)+6H₂O(l)ΔH＝-561kJ/mol 

该自加热材料组合物体系单位质量的放热量为1.54kJ/g，单位体积的放热量为3.57kJ/cm³。 

该自加热材料组合物体系具有：反应需水量少；安全性好；成本不高等优点，但是该自加热材料组合物体系产热量不高；自加热材料组合物的制备过程需要将酸酐和碱酐进行负载，工艺复杂；反应中随着酸的析出，会腐蚀包装材料，对产品造成一定的程度的影响等安全隐患。 

2.金属或金属化合物-水：具有一定粒度和活性度的氧化钙或金属铝、铁、镁 与水或某种溶液发生反应。以氧化钙-水型水合放热反应或镁水型水合放热反应最为常用。 

其中美国专利US 4,338,098和US4,809,673中揭露了氧化钙-水型水合放热反应体系，该体系的原理是利用氧化钙与水合反应释放热量，即： 

CaO+H₂O→Ca(OH)₂   ΔH＝-65.2kJ/mol 

该体系的自加热材料组合物单位质量的发热量为0.881kJ/g，单位体积的放热量为1.88kJ/cm³。该体系单位质量发热量小，热剂用量大，原料易吸水受潮，产物氢氧化钙，属于碱性物质，污染环境严重等缺陷。 

另外、美国专利US5,611,329和中国专利CN1142992C、CN1487047A揭露了镁铁合金体系的自加热组合物，属镁水型水合放热反应体系，该体系的原理是利用下面的电化学反应： 

阳极：Mg→Mg²⁺+2e^-

阴极：H₂O+2e^-→OH^-+1/2H₂(g)↑ 

总的反应：Mg(s)+2H₂O(1)→Mg(OH)₂+H₂(g)↑ΔH＝-355kJ/mol 

该自加热材料组合物体系单位质量的放热量为9.86kJ/g，单位体积的放热量为7.13kJ/cm³。 

该自加热材料组合物体系具有：单位质量产热量高、热剂用量少、产热持续时间长、反应平稳、产品贮存期长等优点。另外镁、铁合金的形成、成型制作工艺配方复杂，尤其是需将镁和铁分别用高能研磨球磨制成具有一定粒径范围内，如镁粉40～80目，铁粉100～300目，才可适用，加工工艺要求较高，耗能量大，成本高昂，因而限制了镁铁合金体系的自加热材料组合物的推广和应用。 

发明内容

针对上述各种自加热材料组合物的不足，在充分利用镁水型水合放热反应体系单位质量或者单位体积发热量大、放热效率高、放热平稳等优点的基础上，本发明提供了一种新型镁水型自加热材料组合物，较之原来的镁水型水合放热反应自加热材料组合物体系，其制备工艺简化，耗能低，成本低廉，安全性能高。