(10)申请公布号 (43)申请公布日 2010.09.22*CN101838523A*
(21)申请号 201010185034.4
(22)申请日 2010.05.27
C09K 5/16(2006.01)
(71)申请人南昌航空大学
地址330000 江西省南昌市红谷滩新区丰和
南大道696号
(72)发明人彭强 熊宝存 谢英宝
(74)专利代理机构南昌洪达专利事务所 36111
代理人
刘凌峰
(54)发明名称
(57)摘要
一种自发热材料的配方，由按下列重量克
数组成：铁40-60g 、硅藻土7.5-12g 、活性炭
4.0-
5.5g 、盐2.8-4.0g 、水18-26g 。本发明的优
间短，易包装，使用方便。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 5 页CN 101838523 A
C N 101838523 A
1.一种自发热材料的配方，其特征是由按下列重量克数组成：铁40-60g、硅藻土7.5-12g、活性炭4.0-5.5g、盐
2.8-4.0g、水18-26g。
2.根据权利要求1所述的一种自发热材料的配方，其特征是最优配方是：
(1)铁为40g、50g、60g、70g、80g时硅藻土、活性炭、盐、水分别为12g、5.5g、4.0g和26g；
(2)硅藻土为7.5g、9.0g、10.5g、12g、13.5g时铁、活性炭、盐、水分别为60g、5.5g、4.0g 和26g；
③活性炭为4.0g、4.5g、5.0g、5.5g、6.0g时铁、硅藻土、盐、水分别为60g、12g、4.0g和26g；
④盐为2.8g、3.2g、3.6g、4.0g、4.4g时铁、硅藻土、活性炭、水分别为60g、12g、5.5g和26g；
⑤水为18、20、22、24、26g时铁、硅藻土、活性炭、盐分别为60g、12g、5.5g和4.0g。
一种自发热材料的配方
技术领域
[0001] 本发明涉及一种自发热材料的配方。
背景技术
[0002] 在日常生活中，人们总离不开各种各样的能源的应用。日常饮食中需用到的热能、取暖的太阳能地热能等到无所不用的电能光能都是其中的典型代表。不同能源类型有着不同的来源方式，但都不脱离各种物理化学反应。如光能来自太阳辐射，热能(一般而言)来自燃烧中的放热反应，电能由势能风能热
能等其他能源转化而来，核能则通过原子的核聚变产生。由于制备方式各异，对生产力的要求也不同，在使用过程中的应用必定有所局限。例如电能只能限制在有输入输出设备等家居环境中使用，即便电池的发明将电能在时间和空间的应用距离延伸，但仍然只能维持在一段时间内，当需要野外出行或因职业等原因要求外出作业时，电能就显得不那么方便了。因此利用一些简单的化学放热反应制成的自发热装置就有用武之地了。
[0003] 很早之前人们就知道石灰石加水会产生大量热量，这就是化学放热的最基本应用，但此反应过于激烈而且持续时间短，不仅不能有效利用，还会污染环境，因此应用范围不广。还有一些人发现醋酸钠溶液结晶会放热且可循环使用。铁粉与空气接触氧化放热等。这些都是化学自发热的应用。洞悉商机的人利用这些原理制成“暖手蛋”、自发热护膝护腰、自发热耳贴等各种产品放到市场销售，以满足人们的需要。良好的自发热材料是人们一直努力寻的材料。如今人们的视野已不止局限于普通的化学自发热材料，发热机理也不仅限于化学反应。用聚合物固体电解质(SPE)代替水、无机盐制备固态的一次性自发热材料。这种新材料的使用赋予了自发热材料优良的性能：接触空气释放热量均匀，比能量高。热电材料可以通过将热能和电能进行转换，在温差制冷和发电方面有着极其广阔的应用前景。复合材料的相继发展，纳米材料、非晶材料、超晶格等新型体系，让人们有可能以更大自由度比较、选择性能更好的自发热材料。电光转换材料使得自发热材料能够在日常生活中的得到充分普及。总而言之，自发热材料的研究将使人们的生活越来越便利，简单。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种自发热材料的配方，发热配方的主要原理是铁粉与空气中的氧气发生放热反应，这个反应是一个氧化还原反应，故我们可以还原性更好的金属物质，例如，还原鋅粉，还原铁粉，还原铜粉等，考虑到价格与反应效率，我们这里采用还原铁粉。配方中的碳粉具有催化剂的作用，吸附性质使其自发热的热量来源于还原铁粉与空气中的氧气发生快速反应释放出热量，使放热量大于散热量而导致温度升高，从而出现了自发热现象，因此我们采用吸附性更好的活性炭粉-200目。在该反应中水和木粉的作用是使各种固体粉粒混和，使各部分均匀，提供气固两相反应的接触面以利于铁粉完全反应和提高配方的热容量，以便于控制温度，根据硅藻土的性质我们可以将木粉该成硅藻土。并且我们采用正交实验研究它的最优配方。
[0005] 本发明是这样来实现的，其特征是按下列重量克数组成：铁40-60g、硅藻土7.5-12g、活性炭4.0-5.5g、盐2.8-4.0g、水18-26g。
[0006] 其最优配方是：
[0007] (1)铁为40g、50g、60g、70g、80g时硅藻土、活性炭、盐、水分别为12g、5.5g、4.0g和26g；
[0008] (2)硅藻土为7.5g、9.0g、10.5g、12g、13.5g时铁、活性炭、盐、水分别为60g、5.5g、4.0g和26g；
[0009] ③活性炭为4.0g、4.5g、5.0g、5.5g、6.0g时铁、硅藻土、盐、水分别为60g、12g、4.0g和26g；
[0010] ④盐为2.8g、3.2g、3.6g、4.0g、4.4g时铁、硅藻土、活性炭、水分别为60g、12g、5.5g和26g；
[0011] ⑤水为18、20、22、24、26g时铁、硅藻土、活性炭、盐分别为60g、12g、5.5g和4.0g。[0012] 本发明的优点是：该配方组成的自发热材料发热温度高，可达60摄氏度以上，发热持续时间长，发热启动时间短，易包装，使用方便。
附图说明
[0013] 图1为本发明还原铁粉对持续时间的影响图。
[0014] 图2为本发明还原铁粉对最高温度影响图。
[0015] 图3为本发明硅藻土对持续时间影响图。
[0016] 图4为本发明硅藻土对最高温度影响图。
[0017] 图5为本发明活性炭粉对持续时间影响图。
[0018] 图6为本发明活性炭粉对最高温度的影响图。
[0019] 图7为本发明食盐对持续时间的影响图。
[0020] 图8为本发明食盐对最高温度的影响图。
[0021] 图9为本发明水对持续时间的影响。
[0022] 图10为本发明水对最高温度的影响。
具体实施方式
[0023] 实验药品
[0024] 还原铁粉 CP 100目上海晶体试剂有限公司
[0025] 氯化钠 CP 上海晶体试剂有限公司
[0026] 硅藻土 CP 上海晶体试剂有限公司
[0027] 活性炭粉 CP 200目上海晶体试剂有限公司
[0028] 实验过程
[0029] 1.按照以下实验表头设计正交试验表。
[0030] 正交实验因素水平表
[0031]
[0032] (1)取一250ml烧杯，按顺序分别加入B g硅藻土、C g活性炭、D g食盐、A g铁粉和E g水，同时搅拌使其混合均匀并记下时间。用纸将烧杯罩住，读取室温后将温度计插入反应物中，当温度上升至30
℃时记下时间。记下温度上升至最高温度的时间并记下最高温度。记下开始降温的时间和降至30℃时的时间。计算出持续时间。处理后记录于表一。[0033] (2)将对表一分析所得持续时间和最高温度的优化方案每组做三次实验，综合持续时间和最高温度两个结果，得出最优配方。
[0034] (3)确定最佳配方后做各因素对持续时间和最高温度的影响分析。
[0035] ①铁为40g、50g、60g、70g、80g硅藻土活性炭盐水分别为12g、5.5g、4.0g和26ml [0036] ②硅藻土为7.5g、9.0g、10.5g、12g、13.5g铁活性炭盐水分别为60g、5.5g、4.0g和26ml
[0037] ③活性炭为4.0g、4.5g、5.0g、5.5g、6.0g铁硅藻土盐水分别为60g、12g、4.0g和26ml
[0038] ④盐为2.8g、3.2g、3.6g、4.0g、4.4g铁硅藻土活性炭水分别为60g、12g、5.5g和26ml
[0039] ⑤水为18、20、22、24、26ml铁硅藻土活性炭盐分别为60g、12g、5.5g和4.0g [0040] 三、结果与讨论
[0041] 持续时间是指自发热材料的体系温度高于30℃时的时间。
[0042] 3.1实验结果
[0043] 表一
[0044]
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