CN1760310A - 化学发热材料及发热袋 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学发热材料，其由铁粉、活性炭、食盐、水、蛭石、硅藻土/或硅胶、高吸水性树脂组成；本发明还公开了一种使用上述化学发热材料制成的发热袋，其为双层结构，内层为封装有发热材料的透气性包装袋，外层为非透气性的包装袋。本发明化学发热材料及发热袋可使用于人体和动物取暖，植物和仪器设备保温，药物增效和医疗卫生等方面，根据实际需要调整化学发热材料的用量及发热袋的形状能充分发挥该化学发热材料的应用效果。

Description

化学发热材料及发热袋
技术领域
本发明属于发热材料领域，涉及一种化学发热材料及利用该化学发热材料制成的发热袋。
背景技术
以金属铁粉和水为主要组份，遇空气中氧即产生氧化反应发热的化学发热材料现已有许多重要应用。事实上该发热反应的速度相当缓慢，达平衡温度(50～60℃)需要3～4h。
为了加快和控制反应速度和发热量，通常采用加入活性炭作氧化催化剂，中性盐的水溶液作氧化促进剂，具有吸附保水能力的物质作保水剂共同组成发热材料；再通过具有透气性的材料作包装袋控制发热材料与空气的接触量共同构成发热袋。如专利文献CN 1172143A，CN1181482A，CN1191294A描述的技术方案均能满足有较长持续发热时间这一指标的要求。但存在如下问题：升温时间长；采用木屑或/和一到二种无机多孔物质(硅胶、氧化铝、蛭石、珍珠岩、硅藻土、膨润土、漂珠等)作保水剂，保水能力有限，会增加发热材料的重量和体积；缺少考虑多孔包装袋对空气透气率的影响，难以控制发热袋的发热性能。因此满足实际需要，推广使用，尚存在一些需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的上述不足，提出供一种升温速度快，发热时间和发热温度可以控制，使用性质优良，成本低廉，原料易得，携带方便的化学发热材料及利用该化学发热材料制成的发热袋。
为了达到上述目的，本发明提出的一种化学发热材料，由铁粉、活性炭、食盐、水、蛭石、硅藻土或硅胶、高吸水性树脂组成。
本发明上述化学发热材料各组成物的含量为：
铁粉                     43％～70％
活性炭                   5％～14％
食盐                     0.5％～4％
水                       15％～35％
硅藻土/或硅胶            1％～6％
蛭石                     2％～12％
高吸水性树脂             0.5％～5％
所有百分数为重量百分数。
本发明上述铁粉选自还原铁粉、铸铁铁粉、电解铁粉、粉化铁粉及其混合物。
本发明上述活性炭选自木质活性炭、果壳(果核)活性炭、煤质活性炭、再生活性炭及其混合物，活化方法不限，粒度为50～600μm；优选吸附量碘值为800～1200mg/g，亚甲蓝值为100～300mg/g的高吸附性活性炭。
本发明上述高吸水性树脂具有极高的吸水和保水性能，其吸水保水量为自身重量的几十倍至千倍以上。一般采用吸水保水量为自身重量80倍以上的高吸水性树脂，粒度为50μm～3mm，更好的粒度范围为100μm～2mm。选用高吸水性树脂可以减小发热材料的重量和体积，抑制发热袋在制备和储藏过程中产生氢气，防止铁粉在储藏过程中失活。
有关本发明化学发热材料的生产方法没有特别的限制，只是将各组成物均匀混合即可。
本发明提出的发热袋为双层结构，内层为封装上述化学发热材料的透气性包装袋，外层为非透气性包装袋。
本发明中的内层透气性包装袋，两面由透气性材料构成；也可以是一面由透气性材料，另一面由非透气性材料构成。
内层透气性包装袋的透气性材料选自非织造布、多孔薄片、非织造布与多孔薄膜的复合薄片材、刺孔的塑料薄膜与非织造布的复合薄片材。透气面的微孔提供空气与发热组成物相接触的通道，透气率大小控制空气的供给量。透气面的透湿度范围一般是200～900g/(m2·d)，更好的范围是300～700g/(m2·d)。
内层透气性包装袋的非透气材料选自聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物等塑料薄膜，非织造布与上述塑料薄膜的复合薄片，在上述塑料薄膜上涂布有胶黏剂的薄片材。
本发明中用于涂布塑料薄膜的胶黏剂选自醋酸乙烯酯系胶黏剂、橡胶系胶黏剂和丙烯酸系胶黏剂。
本发明中覆盖于胶黏剂上的可剥离层选自经有机硅烷组成物处理过的聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、聚乙烯与纸的复合薄层、纸、合成纸。
本发明中的非透气性外包装袋是由对空气、水蒸气有高阻隔性的材料构成，该材料选自聚乙烯醇系复合薄膜、铝箔复合薄膜、聚偏二氯乙烯涂层或共挤复合薄膜。为满足保质和储存需要，对外包装袋阻隔性的要求为：水蒸气透过量低于4.0g/(m2·d)，透氧率低于1.18×10-4cm3/(m2·d·Pa)。
相对于现有技术的化学发热材料，本发明的化学发热材料升温速度快，发热时间和发热温度可以控制，使用性质优良，成本低廉，原料易得，携带方便。本发明化学发热材料及发热袋可使用于人体和动物取暖，植物和仪器设备保温，药物增效和医疗卫生等方面，根据实际需要调整化学发热材料的用量及发热袋的形状能充分发挥该化学发热材料的应用效果。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明：
本发明下述实施例和比较例采用如下测定方法：
环境温度20±1℃，湿度50～70％。在底部温度30±1℃的平台上放置厚度为1mm聚丙烯薄板7层，医用纱布2层组成下垫层。100％棉质绒布8层，作覆盖层。在两层间夹置发热袋及热电偶，测定其发热性能。
升温时间：样品从开始发热起升温到40℃时所需要的时间。
最高温度：样品发热测得的最高温度。
持续时间：样品发热后从40℃起，经过最高温度再返回到40℃测得的时间，(以小时计，不足1小时的舍去)。
实施例1
将铁粉20.16g，高吸附性活性炭3.24g，食盐0.86g，水7.78g，蛭石2.52g，硅藻土0.72g，高吸水性树脂0.72g混合，封装入由尼龙非织造布与多孔聚乙烯薄膜复合薄片材构成透气面，涂有胶黏剂的聚乙烯薄膜构成非透气面的透气性包装袋中，袋长130mm，袋宽100mm，四边封幅宽6mm，透湿度450g/m2·d。测得发热性能：升温时间8min，最高温度61℃，发热持续时间14h。
比较例1
将铁粉20.16g，活性炭3.24g，食盐0.86g，水7.78g，蛭石3.24g，硅藻土0.72g混合，所用透气性包装袋和透湿度与实施例1相同。测得发热性能：升温时间20min，最高温度64℃，发热持续时间10h。
实施例2
将铁粉20.16g，高吸附性活性炭3.24g，食盐0.97g，水8.75g，蛭石1.08g，硅胶1.08g，高吸水性树脂0.72g混合，封装入由尼龙非织造布与多孔聚乙烯薄膜复合薄片材构成的透气面，涂有胶黏剂的聚乙烯薄膜构成非透气面的透气性包装袋中，袋长130mm，袋宽95mm，四边封幅宽6mm，透湿度450g/m2.d。测得发热性能：升温时间12min，最高温度55℃，发热持续时间16h。
比较例2
发热材料的组成和透气性包装袋与实施例2相同，透湿度为700g/m2.d。测得发热性能：升温时间5min，最高温度62℃，发热持续时间10h。
实施例3
将铁粉22.4g，高吸附性活性炭3.6g，食盐0.96g，水8.64g，蛭石2.8g，硅藻土0.8g，高吸水性树脂0.8g混合，封装入由尼龙非织造布与多孔聚乙烯薄膜复合薄片材构成透气面，另一面由尼龙非织造布与聚乙烯薄膜复合薄片材构成非透气性面的透气性包装袋中，袋长132mm，袋宽100mm，四边封幅宽6mm，透湿度450g/m2.d。测得发热性能：升温时间10min，最高温度66℃，发热持续时间18h。
比较例3
将铁粉22.4g，活性炭3.6g，食盐0.96g，水8.64g，蛭石2.8g，硅藻土0.8g，高吸水性树脂0.8g混合，所用透气性包装袋和透湿度与实施例3相同。测得发热性能：升温时间17min，最高温度67℃，发热持续时间16h。
实施例4
将铁粉6.72g，高吸附性活性炭1.08g，食盐0.29g，水2.59g，蛭石0.84g，硅藻土0.24g，高吸水性树脂0.24g混合，封装入两面由尼龙非织造布与多孔聚乙烯薄膜复合薄片材构成的透气性包装袋中，袋长60mm，袋宽50mm，四边封幅宽5mm，透湿度300g/m2.d。测得发热性能：升温时间5min，最高65℃，高发热持续时间8h。
比较例4
将铁粉6.72g，高吸附性活性炭1.08g，食盐0.29g，水2.59g，蛭石1.08g，硅藻土0.24g混合，所用透气性包装袋和透湿度与实施例4相同。测得发热性能：升温时间7min，最高温度66℃，发热持续时间7h。

Claims (10)

1.一种化学发热材料，其特征在于由铁粉、活性炭、食盐、水、蛭石、硅藻土或硅胶、高吸水性树脂组成。
2.根据权利要求1所述的化学发热材料，其特征在于所述发热材料各组成物的含量为：
铁粉            43％～70％
活性炭          5％～14％
食盐            0.5％～4％
水              15％～35％
硅藻土或硅胶    1％～6％
蛭石            2％～12％
高吸水性树脂    0.5％～5％
所有百分数为重量百分数。
3.根据权利要求1所述的化学发热材料，其特征在于所述活性炭的粒度为50μm～600μm。
4.根据权利要求3所述的化学发热材料，其特征在于所述活性炭是吸附量碘值为800～1200mg/g，亚甲蓝值为100～300mg/g的高吸附性活性炭。
5.根据权利要求1所述的化学发热材料，其特征在于所述高吸水性树脂的粒度为50μm～3mm。
6.根据权利要求5所述的化学发热材料，其特征在于所述高吸水性树脂的吸水保水量为自身重量的80倍以上。
7、一种发热袋，其特征是为双层结构，内层为封装有权利要求1-6任何一项所述的化学发热材料的透气性包装袋，外层为非透气性包装袋。
8.根据权利要求7所述的发热袋，其特征在于所述透气性内包装袋透气面的透湿度为200～900g/(m2·d)。
9.根据权利要求8所述的发热袋，其特征在于所述透气性内包装袋透气面的透湿度为300～700g/(m2·d)。
10.根据权利要求7所述的发热袋，其特征在于所述非透气性外包装袋由聚乙烯醇系复合薄膜、铝箔复合薄膜、聚偏二氯乙烯涂层或共挤复合薄膜构成，其阻隔性为：透湿度低于4.0g/(m2·d)，透氧率低于1.18×10-4cm3/(m2·d·Pa)。
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