專利名稱:提高了熱焓的三氧雜環(huán)己烷的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于新型的固體加熱燃料。特別是，本發(fā)明涉及提高了熱焓的三氧雜環(huán)己烷燃料。
固體或膠體加熱燃料具有廣泛的潛在用途，它們可作為方便、易處理和比較安全的熱源。這種便攜式固體加熱燃料可為民用，例如用于野營、戶外的各種烹調(diào)、引火、應急供給等等。而且，固體加熱燃料主要是軍用，包括野外給養(yǎng)的加熱。
普通采用的固體加熱燃料的形式是用加有助壓劑，如硬脂酸鎂或不加有助壓劑即純?nèi)蹼s環(huán)己烷熔體的粉末三氧環(huán)己烷壓制成的三氧雜環(huán)己烷，或與有機粘合劑混合的三氧雜環(huán)己烷的熔體。三氧雜環(huán)己烷是一種甲醛的環(huán)狀三聚物，分子量為90°熔點為61-62℃。三氧雜環(huán)己烷(如丸粒狀)是經(jīng)壓制或熔化、模壓或其它成型方法成型，然后冷卻成為固態(tài)的，這種燃料的優(yōu)點在于無毒，而且易燃。對軍用來說，三氧雜環(huán)己烷燃料的低的發(fā)光度是特別有用的。
純的三氧雜環(huán)己烷燃料的一個缺點是它的熱值低，大約7200Btu/lb。當三氧雜環(huán)己烷用作軍用野外給養(yǎng)的加熱熱源時，這種低熱值尤為不利。在近來的開發(fā)研究中，由于對方便食品的(MRE)偏愛，罐裝食物正在被淘汰，在這些方便食品中，含食物的軟包裝在有水的餐具箱中被加熱到可口的溫度，即160°F(70℃)。由于熱不是直接加到食品上，因而方便食品比罐裝食品需要更長的加熱時間。因此，為了提高方便食品溫度的需要，必須找到一種比純的三氧雜環(huán)己烷燃料的熱含量更高的燃料。就前面所討論的三氧雜環(huán)己烷燃料的優(yōu)點，尤其是低發(fā)光度來說，如果可提高三氧雜環(huán)己烷為基的燃料的熱含量而又不削弱已有的優(yōu)點，那么，這種熱含量的提高是有益的。
美國專利3355269涉及改善從氧化烴類得到的膠體燃料的熱含量，該氧化烴類包括乙酸乙酯;1，4-二噁烷;1，3-二噁茂烷;碳酸二乙酯;乙二醇二乙醚;二乙二醇二甲醚;三氧雜環(huán)己烷;乙酸丙酯;乙酸丁酯;乙酸戊酯;乙酸己酯;丙酸甲酯;丁酸甲酯;甲酸乙酯;二乙二醇的二乙醚;二乙縮醛;二甲乙縮醛等等。該專利揭示了使氧化烴燃料與高分子量的聚合物混合，所述聚合物是在燃料中使一種半聚合物與一種增鏈劑反應制得的。所述聚合物溶于液體燃料，包括聚鏈烯基即聚亞烷基和聚醚;所述增鏈劑是多官能分子，含兩個反應基團，例如芳香族的聚異氰酸酯。
本發(fā)明的主要目的是提高三氧雜環(huán)己烷的燃料的熱值。
本發(fā)明的另一個目的是提高三氧雜環(huán)己烷燃料的熱值而又不損傷純的三氧雜環(huán)己烷燃料如無毒和易燃的優(yōu)點。
本發(fā)明的再一個目的是提高三氧雜環(huán)己烷燃料的熱焓而又不削弱純?nèi)蹼s環(huán)己烷燃料的低的發(fā)光度，以作為軍用。
對于本發(fā)明的這些和其它目的、情況和優(yōu)點，在研究了下面的發(fā)明描述后，本技術(shù)領域：
普通技術(shù)人員是容易明白的。
按照本發(fā)明，通過向純的三氧雜環(huán)己烷燃料中添加鏈烷二醇的二烷基醚，可提高它的熱值，所述的鏈烷二醇的二烷基醚中的每個烷醚基含有1-6個碳原子且鏈烷二醇含有2-12個碳原子。
對于軍用，例如野外給養(yǎng)的加熱，重要的是純的三氧雜環(huán)己烷的優(yōu)點如易燃和低發(fā)光度不因摻入了高熱焓的添加劑而有削弱。因此，按照本發(fā)明，由于加入鏈烷＝醇的二烷基醚(其中每個烷醚基含有1-6個碳原子，鏈烷二醇含有2-12個碳原子，而且這種二烷基醚類基本上不改變火焰的不發(fā)光性，這是純的三氧雜環(huán)己烷的特征)，使三氧雜環(huán)已燒顆粒比純的三氧雜環(huán)己烷提高了熱焓。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，既使上述類型范圍內(nèi)提高熱焓的個別添加劑，例如1，2-二甲基乙烷和1，1-二乙氧基乙烷燃料時帶有黃色火焰，但當它們加入到三氧雜環(huán)己烷燃料的載體中時，這種添加劑并不影響三氧雜環(huán)己烷燃料的低的發(fā)光度。
圖1是含有1，2-二甲氧乙烷的各種以三氧雜環(huán)己烷為基燃料的燃燒時間對水溫的曲線圖。
圖2是含有1，1-二乙氧乙烷(乙縮醛液)的各種以三氧雜環(huán)己烷為基的燃料的燃燒時間對水溫的曲線圖。
圖3是含有不同量的1，2-二氧乙烷的三氧雜環(huán)己烷燃料的燃燒時間對水溫的曲線圖。
三氧雜環(huán)己烷的基體燃料是環(huán)狀的甲醛的三聚物。已知許多方法用甲醛制備三氧雜環(huán)己烷以及從甲醛試劑中分離出產(chǎn)品。獲得純的三氧雜環(huán)己烷產(chǎn)品的詳細的制備方法和分離方法對于本技術(shù)領域：
的普通技術(shù)人員是眾所周知的，所以它不構(gòu)成本發(fā)明的重要特征，目前唯一的重要性是三氧雜環(huán)己烷的來源問題。為了使熔化的三氧雜環(huán)己烷易于成型為所需要的形狀，液體應是澄清的且趨于凝膠或塊度應降至最小。將粉末三氧雜環(huán)己烷壓制成所需形狀也是有用的。還可采用已知的助壓劑。
同樣，已固化的三氧雜環(huán)己烷燃料的具體形狀并不關(guān)鍵。所以，以棒、丸、蠟燭等形狀固化了的三氧雜環(huán)己烷燃料在本發(fā)明中都是有用的。例如，已發(fā)現(xiàn)用作烹調(diào)食物的便攜式熱源，成型為10-30克丸粒，有代表性的三氧雜環(huán)己烷燃料源是有效的。一般一次使用大約15克的熱源。
提高純?nèi)蹼s環(huán)己烷燃料熱焓的添加劑選自鏈烷二醇的二烷基醚類，其中每個烷基醚基團含有1-6個碳原子，鏈烷二醇含有2-12個碳原子。推薦化合物中有乙二醇二乙醚和乙二醇二甲醚。由于這種化合物的結(jié)構(gòu)和分子量可能與三氧雜環(huán)己烷的相似，當與三氧雜環(huán)己烷混合，燃燒時帶有純?nèi)蹼s環(huán)己烷的無光亮度的蘭火焰，盡管純的添加劑燃燒時產(chǎn)生黃焰。特別值得推薦的添加劑是1，2-二甲氧乙烷和1，1-二乙氧乙烷(縮醛)。
摻入三氧雜環(huán)己烷燃料載體中的添加劑的量取決于與純?nèi)蹼s環(huán)己烷相比所要求增加的熱量，以及在添加劑與三氧雜環(huán)己烷混合和(或)將混合物制成預定形狀的過程中發(fā)現(xiàn)的任何限制因素。按照本發(fā)明，特別希望純?nèi)蹼s環(huán)己烷燃料的熱值至少增加約1/3。
表1中是三氧雜環(huán)己烷和各種化合物的燃燒熱。而這些化合物的燃燒值基本上大于純?nèi)蹼s環(huán)已燒的燃燒值。已經(jīng)知道，可確定三氧雜環(huán)已燒的燃燒熱和分子量、以及三氧雜環(huán)己烷與添加劑的重量比，以便使三氧雜環(huán)己烷為基的燃料熱焓提高1/3。表Ⅱ說明了確定能增加三氧雜環(huán)基燃料1/3熱焓的添加劑用量的方法。當然，這種量只是估計，并沒有進一步考慮燃料添加劑的其它特性，這些特性或許使具體的燃料添加劑不適合本發(fā)明。例如，已發(fā)現(xiàn)，當1，2-二甲氧乙烷的加入量為45%(重量)(如表2所示)，可使三氧雜環(huán)己烷燃料的熱焓提高約1/3。還發(fā)現(xiàn)，甚至30%(重量)1，2-二甲氧乙烷便可使三氧雜環(huán)己烷的熱焓提高到如下所示由大于45%(重量)添加劑所得到的相同的熱焓量。在用于本發(fā)明的增熱添加劑種類中，添加劑的用量與燃料混合物相比，一般為15-50%(重量)。
表Ⅰ燃燒熱 千卡/摩爾BTU/LBS三氧雜環(huán)己烷 7200 360石墨 14087 94正癸烷 20389 1620正二十烷 20295 31803-戊醇 16187 792正庚醇 17128 1109六亞甲基四胺 12877 1004(六胺)環(huán)己烷 20079 937乙縮醛 (估計值12000-13000) (估計值820)(1，1-二乙氧乙烷)聚乙二醇 (估計值10000-11000) -(PEG)4001，2-二甲氧乙烷 12560 628
表Ⅱ三氧雜環(huán)己烷/添加劑的燃料成份燃料片劑組份中 添加劑的燃燒熱(千卡/摩爾)添加劑的百分比 添加劑的分子量15 12.920 10.725 9.330 8.440 7.350 6.7實例正癸烷分子量＝142燃燒熱＝1620千卡/摩爾比率＝11.4，所以要求正癸烷點大約18%，三氧雜環(huán)己烷占82%，以使燃燒值提高1/3。
下面的實施例提供了與三氧雜環(huán)己烷燃料載體混合不同的添加劑的增熱性和火焰性的比較。本發(fā)明不受得到推薦熱焓增加和所需低發(fā)光度的具體實施例的限制。
實施例1將一個盛三氧雜環(huán)己烷的容器在烘箱中加熱幾小時以使三氧雜環(huán)己烷熔化。然后，將純蘭(著色)液體注入500毫升Ehrlenme-yer燒瓶中大約400毫升處，用作原料并將燒瓶塞緊和貯存。在大約70-80℃的水浴中將燒瓶加熱，倒出一部分用于混合試驗?？呻S意使用鋁盤用作燃燒試驗?；旌衔镏苯釉诒P中稱重，混合使其冷卻，和點燃。
在表三中給出了上述工序生產(chǎn)和燃燒的不同燃料混合物的火焰外觀。
另外，將平勺中的幾種少量化學藥品注入純?nèi)蹼s環(huán)己烷火焰并觀察。下面給出觀察結(jié)果萘-濃黑煙爐法碳黑-微黃丙三醇-硬脂酸酯-黃色聚乙烯-黃色苯甲酸-黃色Cymel 405(蜜胺-甲醛)-無火焰。
聚乙二醇6000二硬脂酸酯-不燃在被檢測的化合物中，可以看出，只有1，1-二乙氧基乙烷和1，2-二甲氧基乙烷是保持純?nèi)蹼s環(huán)己烷的純蘭無光焰特性的添加劑。
實施例2裝有400毫升未攪拌水的標準軍用餐具箱及支座用作量熱計。裝有燃料混合物的鋁盤放在餐具箱下70毫米處并點燃。測量燃燒時間和水溫并繪圖，如圖1，2，3所示。
從圖1可以看出，含三氧雜環(huán)己烷和30%1，2-二甲氧基乙烷的燃料混合物，與被檢測的添加劑及純?nèi)醐h(huán)己烷相比，得到最高的水溫。加入量為29%(重量)的1，1-二乙氧基乙烷，可獲得相似的結(jié)果，參見圖2。如圖3所示，30%和45%(重量)1，2-二甲氧基乙烷基本上得到同樣結(jié)果。
權(quán)利要求
1.具有提高熱焓的以三氧雜環(huán)己烷為基的固體燃料，它包括三氧雜環(huán)己烷和-添加劑的混合物，該添加劑包括鏈烷二醇的二烷基醚類。其中每個所述的烷基醚基團含有1-6個碳原子，鏈烷二醇含有2-12個碳原子。
2.權(quán)利要求
1的三氧雜環(huán)己烷燃料，其中所述鏈烷二醇包括乙二醇。
3.權(quán)利要求
1的三氧雜環(huán)己烷燃料，其中所述添加物包括1，2-二甲氧基乙烷。
4.權(quán)利要求
1的三氧雜環(huán)己烷燃料，其中所述添加劑包括1，1-二乙氧基乙烷。
5.權(quán)利要求
3的三氧雜環(huán)己烷燃料，其中所述添加劑的量為20-50%(重量)(以所述燃料為基準)。
6.權(quán)利要求
4的三氧雜環(huán)己烷燃料，其中所述添加劑的量大約為20-50%(重量)(以所述燃料為基準)
7.權(quán)利要求
1的三氧雜環(huán)己烷燃料，其中所述添加劑保持了基本無光火焰。
8.權(quán)利要求
3的三氧雜環(huán)己烷燃料，其中所述二甲氧基乙烷的用量為30%(重量)(相對于所述燃料)。
9.權(quán)利要求
1的三氧雜環(huán)己烷燃料成型為10-30克丸粒形狀。
10.權(quán)利要求
9的三氧雜環(huán)己烷燃料，其中所述丸粒含有大約15克的所述燃料。
專利摘要
通過加入鏈烷二醇的二烷基醚類，例如1，2-二甲氧基乙烷或1，1-二乙氧基乙烷，使三氧雜環(huán)己烷燃料的熱焓提高。
文檔編號C10L9/10GK87101718SQ87101718
公開日1987年10月21日 申請日期1987年3月6日
發(fā)明者亞歷克斯·?？怂股崮?申請人:賽拉尼斯公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan