放热的可膨胀的组合物制造技术

一种可膨胀的放热的形成凝胶的组合物，其主要用于消费品和医疗工业。更具体地，其涉及可膨胀的颗粒状的放热的形成凝胶的组合物的使用，该组合物具有有效和持久的产热，用于加热表面和物体而无需电力或可燃燃料。

Exothermic expansible compositions

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】放热的可膨胀的组合物相关申请的交叉引用本申请要求申请日为2016年12月13日的美国临时申请62/433,766号的优先权，通过引用，犹如逐字陈述地将其内容整体并入本申请。
本公开总体上涉及放热的组合物，其主要用于消费品和医疗工业。
技术介绍
在许多应用中需要能够产生热而不使用电力或燃烧燃料。在化妆品工业中，需要热以将各种化妆品施用于皮肤和头皮。在医学界，热的应用在物理治疗、整形外科、伤口愈合、关节炎治疗等中是重要的。在消费品中，当其他加热方式不方便或不可用时，需要能使食物和其他物质保持热以及初步地加热它们。在这些应用中使用放热的化学反应已被描述过。例如，至少从1973年以来，军方已经使用“无焰加热装置”来在野外加热军粮。这些装置呈由镁阳极、碳电极和电解质盐组成的“热薄片”的形式。最近，军方开发了一种拆卸的军粮加热装置(dismountedrationheatingdevice，DRHD)，该装置利用由捕获在半固体聚乙烯基质中的镁-铁合金颗粒组成的化学加热垫(参见例如美国专利4,522,190号)。已经描述了在化妆品工业中产生热的金属合金颗粒的其他示例,其与纸基的“绒(fluff)”一起用作吸收材料。然而，这种系统具有相对低的能量潜力，因此表现出短时间的放热反应，以及不均匀的加热。因此，需要可以用来以方便的形式产生热的组合物，该形式是安全、均匀、可控和持久的。因此，需要解决本领域中的这些问题和其他问题。
技术实现思路
提供以下简化的
技术实现思路
以提供对所要求保护的主题的一些方面的基本理解。本
技术实现思路
不是全面的概述，并且不旨在标识关键/重要元素或描述所要求保护的主题的范围。其目的是以简化形式呈现一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。在一个实施方式中，提供了一种可膨胀的放热的颗粒状的形成凝胶的组合物，其包括第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒(或至少两种不同的金属电偶合金颗粒，其可选地合金化在一起)。在其他实施方式中，可以提供两种以上不同的金属电偶合金颗粒。由至少一种过渡金属组成的金属次级壳层；和高吸水性聚合物；其中第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒(或两种或更多种不同的金属电偶合金颗粒中的每一种)、金属次级壳层和高吸水性聚合物彼此混合；其中当形成凝胶的组合物暴露于水和电解质时，随着形成凝胶的组合物水合而膨胀，并产生放热反应，该放热反应产生热达预定的持续时间。在一些实施方式中，第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒、金属次级壳层和高吸水性聚合物彼此混合实现电接触。在一些实施方式中，从与高吸水性聚合物混合的第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒形成粉末混合物。预定的持续时间可以从几分钟(例如，5分钟)到几个小时(例如，8小时)，但可以是任何期望或需要的持续时间。在本公开中，与持续时间相连使用的术语“预定”可以是基于相应组合物已知的或预期的，但不是在每个实例中确定的或者是用户必须知道的，除非明确地限定其如此。要求保护的组合物提供气体抑制，例如氢气抑制，或对通常由底层放热反应产生的气体进行抑制，使得这些气体不会逃逸出形成的组合物(指反应过的、反应中的、形成的、凝胶/泡沫的、膨胀中的或已膨胀的、放热的等的组合物)或它们的逃逸被抑制达本文讨论的显著程度。在某些实施方式中，在放热反应过程中，大部分(或本文所述的百分比)的由放热反应产生的气体被抑制并且不从组合物中释放。在一些实施方式中，活性炭与组合物一起使用，作为气味吸收剂。活性炭可以按组合物的约2％至25％的量存在。活性炭可包括石墨材料、各种粒径的其他碳粉的组合。在一个实施方式中，可膨胀的放热的组合物可包含两种或更多种不同的金属颗粒，每种金属颗粒具有不同的氧化电位。可以包括金属次级壳层，其具有至少一种过渡金属。可以包括高吸水性聚合物。第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒、金属次级壳层和高吸水性聚合物可以彼此混合(例如，混合成均匀的粉末混合物)，当形成凝胶的组合物暴露于水和电解质时，随着形成凝胶的组合物水合而膨胀，以产生放热反应，该放热反应产生热达预定的持续时间。在某些实施方式中，在放热反应过程中，大部分(或本文所述的百分比)的由放热反应产生的气体被抑制并且不从组合物中释放。在通常包括的实施方式中，提供一种可膨胀的放热的组合物，其包含：第一电偶合金颗粒和第二电偶合金颗粒(或至少两种不同的金属电偶合金颗粒，其可选地合金化在一起)；高吸水性聚合物；和高锰酸钾或高铁酸钾；其中，第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒(或者两种或更多种不同的金属电偶合金颗粒中的每一种)、高锰酸钾或高铁酸钾，和高吸水性聚合物彼此混合；其中，当组合物仅暴露于水和电解质时，随着组合物水合而膨胀，以产生放热反应，并产生热达预定的持续时间。在某些实施方式中，第一电偶合金颗粒和第二电偶合金颗粒包含MgFe和MnO2。通常，在放热反应过程中，约37％至约93％的，或者93％以上的由放热反应产生的气体被抑制并且不从组合物中释放。在另一个实施方式中，提供了一种可膨胀的放热的组合物，其包含：与高吸水性聚合物混合的氧化锰；并且其中，当组合物仅暴露于含水溶液时，随着形成凝胶的组合物水合而膨胀，以产生放热反应并产生热达预定的持续时间。在一些实施方式中，氧化锰是二氧化锰。在某些实施方式中，在放热反应过程中，大部分(或本文所述的百分比)的由放热反应产生的气体被抑制并且不从组合物中释放。在一些实施方式中，组合物膨胀以形成硬泡沫。在一些实施方式中，随着组合物水合，组合物蓬起。在一些实施方式中，含水溶液是过氧化氢，缓冲剂是压缩海绵和/或粘土颗粒混合的混合物。关于这一点的实施方式，该实施方式的组合物可以膨胀以形成硬泡沫。在某些实施方式中，在放热反应过程中，大部分(或本文所述的百分比)的由放热反应产生的气体被抑制并且不从组合物中释放。还提供了套件，例如一种套件，其包含：容器；根据前述权利要求中任一项所述的放热的颗粒状的形成凝胶的组合物；含水活化剂溶液，其中高吸水性聚合物可以起作用来吸收含水活化剂溶液，以使形成凝胶的组合物随着形成凝胶的组合物水合而膨胀；和操作指南，其说明了在没有空气的情况下组合物与含水活化剂溶液接触时被活化以产生热达预定的持续时间。在另一个实施方式中，提供了一种可膨胀的放热的颗粒状的形成凝胶的组合物，其包含：第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒，其包含镁和铁；金属次级壳层，其由至少一种过渡金属组成，所述过渡金属包含二氧化锰；和高吸水性聚合物，其包含聚丙烯酰胺钠；其中第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒、金属次级壳层和高吸水性聚合物彼此混合；其中，当形成凝胶的组合物暴露于水和电解质时，随着形成凝胶的组合物水合而膨胀，并产生放热反应，该放热反应产生热达预定的持续时间。在某些实施方式中，在放热反应过程中，大部分(或本文所述的百分比)的由放热反应产生的气体被抑制并且不从组合物中释放。在另一个实施方式中，提供了一种可膨胀的放热的组合物，其具有第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒，该电偶合金颗粒包含镁和氧化锰(即，由此该电偶合金颗粒不包括铁)。可以包括高吸水性聚合物和碳颗粒。第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒、高吸水性聚合物和碳颗粒可以彼此混合。该组合物随着组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可膨胀的放热的形成凝胶的组合物，包含：第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒；金属次级壳层，其由至少一种过渡金属组成；和高吸水性聚合物；其中第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒、金属次级壳层和高吸水性聚合物彼此混合；其中，当形成凝胶的组合物暴露于水和电解质时，随着形成凝胶的组合物水合而膨胀，并产生放热反应，该放热反应产生热达预定的持续时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.13 US 62/433,7661.一种可膨胀的放热的形成凝胶的组合物，包含：第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒；金属次级壳层，其由至少一种过渡金属组成；和高吸水性聚合物；其中第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒、金属次级壳层和高吸水性聚合物彼此混合；其中，当形成凝胶的组合物暴露于水和电解质时，随着形成凝胶的组合物水合而膨胀，并产生放热反应，该放热反应产生热达预定的持续时间。2.根据权利要求1所述的组合物，其中第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒、金属次级壳层和高吸水性聚合物彼此混合实现电接触。3.根据权利要求1所述的组合物，其中从与高吸水性聚合物混合的第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒形成粉末混合物。4.根据权利要求1所述的组合物，其中通过混合设备将金属电偶合金颗粒与高吸水性聚合物混合以形成粉末混合物。5.根据权利要求1所述的组合物，其中第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒、金属次级壳层和高吸水性聚合物彼此混合以形成均匀的混合物。6.根据权利要求1所述的组合物，其中金属次级壳层的过渡金属由下述组成：钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、鈩、或7.根据权利要求1所述的组合物，其中次级壳层的过渡金属是二氧化锰。8.根据权利要求1所述的组合物，还包含活性炭，其与电偶合金颗粒、次级壳层和高吸水性聚合物混合，其中，活性炭吸收在凝胶形成过程中由放热反应产生的气味。9.根据权利要求8所述的组合物，其中活性炭与磁铁矿混合或形成合金。10.根据权利要求8所述的组合物，其中活性炭占组合物总重量的2％至25％。11.根据权利要求1所述的组合物，其中放热反应的输出由第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒与高吸水性聚合物之间的第一重量比确定。12.根据权利要求1所述的组合物，还包含：电解质，其中高吸水性聚合物包含至少200g/g的吸收能力，并且其中高吸水性聚合物能够起作用来吸收水，而不被水分子经由氢键的溶化作用溶解。13.根据权利要求10所述的组合物，其中电解质包含氯化钾、氯化钠或氯化钙。14.根据权利要求1所述的组合物，其中第一电偶合金颗粒和第二电偶合金颗粒包含镁和铁。15.根据权利要求1所述的组合物，其中放热的颗粒状的形成凝胶的组合物还包含至少一种粘合剂。16.根据权利要求1所述的组合物，其中高吸水性聚合物是聚丙烯酰胺钠。17.根据权利要求1所述的组合物，其中形成凝胶的组合物膨胀至少五倍(体积/体积)。18.根据权利要求1所述的组合物，其中形成凝胶的组合物膨胀至少十倍(体积/体积)。19.根据权利要求1所述的组合物，其中放热的颗粒状的形成凝胶的组合物具有大于400g/g的吸收能力。20.根据权利要求1所述的组合物，其中电偶合金颗粒从2％至20％重量百分比的铁和80％至98％重量百分比的镁的混合物形成。21.根据权利要求1所述的组合物，其通过电偶合金颗粒对高吸水性聚合物的重量比为20:1至5:1的混合而形成。22.根据权利要求1所述的组合物，其通过电偶合金颗粒对高吸水性聚合物的重量比为1:1的混合而形成。23.根据权利要求1所述的组合物，其通过高吸水性聚合物对电偶合金颗粒的重量比为20:1至5:1的混合而形成。24.根据权利要求1所述的组合物，其中电偶合金颗粒被聚合物微包封。25.根据权利要求24所述的组合物，其中所述聚合物是羟丙基甲基纤维素。26.根据权利要求1所述的组合物，其中电偶合金颗粒被由高吸水性聚合物形成的凝胶包封，并且其中，预定的持续时间为至少一小时。27.根据权利要求1所述的组合物，其中第一电偶合金颗粒是阳极，第二电偶合金颗粒是阴极，并且其中将第一电偶合金颗粒和第二电偶合金颗粒与高吸水性聚合物混合形成组合物。28.一种可膨胀的放热的可膨胀的组合物，包含：第一电偶合金颗粒和第二电偶合金颗粒；高吸水性聚合物；和高锰酸钾或高铁酸钾；其中，第一电偶合金颗粒和第二电偶合金颗粒、高锰酸钾或高铁酸钾，和高吸水性聚合物彼此混合；其中，当组合物仅暴露于水和电解质时，随着组合物水合而膨胀，并产生放热反应，该放热反应产生热达预定的持续时间。29.根据权利要求28所述的组合物，其中在放热反应过程中从组合物产生的氢气被高锰酸钾或高铁酸钾水解。30.根据权利要求28所述的组合物，其中第一金属电偶合金颗粒和第二金属电偶合金颗粒、金属次级壳层和高吸水性聚合物彼此混合以形成均匀的混合物。31.根据权利要求28所述的组合物，其中水和过氧化氢(H2O2)是放热反应的副产物。32.根据权利要求28所述的组合物，其中由放热反应产生的染色剂被形成凝胶的组合物隔离。33.根据权利要求28所述的组合物，其中组合物置于密封容器中。34.根据权利要求33所述的组合物，其中密封容器包含可渗透的层。35.根据权利要求33所述的组合物，其中密封容器还包括蒸汽阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·L·杨，
申请(专利权)人：永远年轻国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US