专利名称:提高了热焓的三氧杂环己烷的制作方法
本发明是关于新型的固体加热燃料。特别是，本发明涉及提高了热焓的三氧杂环己烷燃料。
固体或胶体加热燃料具有广泛的潜在用途，它们可作为方便、易处理和比较安全的热源。这种便携式固体加热燃料可为民用，例如用于野营、户外的各种烹调、引火、应急供给等等。而且，固体加热燃料主要是军用，包括野外给养的加热。
普通采用的固体加热燃料的形式是用加有助压剂，如硬脂酸镁或不加有助压剂即纯三氧杂环己烷熔体的粉末三氧环己烷压制成的三氧杂环己烷，或与有机粘合剂混合的三氧杂环己烷的熔体。三氧杂环己烷是一种甲醛的环状三聚物，分子量为90°熔点为61-62℃。三氧杂环己烷(如丸粒状)是经压制或熔化、模压或其它成型方法成型，然后冷却成为固态的，这种燃料的优点在于无毒，而且易燃。对军用来说，三氧杂环己烷燃料的低的发光度是特别有用的。
纯的三氧杂环己烷燃料的一个缺点是它的热值低，大约7200Btu/lb。当三氧杂环己烷用作军用野外给养的加热热源时，这种低热值尤为不利。在近来的开发研究中，由于对方便食品的(MRE)偏爱，罐装食物正在被淘汰，在这些方便食品中，含食物的软包装在有水的餐具箱中被加热到可口的温度，即160°F(70℃)。由于热不是直接加到食品上，因而方便食品比罐装食品需要更长的加热时间。因此，为了提高方便食品温度的需要，必须找到一种比纯的三氧杂环己烷燃料的热含量更高的燃料。就前面所讨论的三氧杂环己烷燃料的优点，尤其是低发光度来说，如果可提高三氧杂环己烷为基的燃料的热含量而又不削弱已有的优点，那么，这种热含量的提高是有益的。
美国专利3355269涉及改善从氧化烃类得到的胶体燃料的热含量，该氧化烃类包括乙酸乙酯;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;三氧杂环己烷;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;二乙缩醛;二甲乙缩醛等等。该专利揭示了使氧化烃燃料与高分子量的聚合物混合，所述聚合物是在燃料中使一种半聚合物与一种增链剂反应制得的。所述聚合物溶于液体燃料，包括聚链烯基即聚亚烷基和聚醚;所述增链剂是多官能分子，含两个反应基团，例如芳香族的聚异氰酸酯。
本发明的主要目的是提高三氧杂环己烷的燃料的热值。
本发明的另一个目的是提高三氧杂环己烷燃料的热值而又不损伤纯的三氧杂环己烷燃料如无毒和易燃的优点。
本发明的再一个目的是提高三氧杂环己烷燃料的热焓而又不削弱纯三氧杂环己烷燃料的低的发光度，以作为军用。
对于本发明的这些和其它目的、情况和优点，在研究了下面的发明描述后，本技术领域：
普通技术人员是容易明白的。
按照本发明，通过向纯的三氧杂环己烷燃料中添加链烷二醇的二烷基醚，可提高它的热值，所述的链烷二醇的二烷基醚中的每个烷醚基含有1-6个碳原子且链烷二醇含有2-12个碳原子。
对于军用，例如野外给养的加热，重要的是纯的三氧杂环己烷的优点如易燃和低发光度不因掺入了高热焓的添加剂而有削弱。因此，按照本发明，由于加入链烷＝醇的二烷基醚(其中每个烷醚基含有1-6个碳原子，链烷二醇含有2-12个碳原子，而且这种二烷基醚类基本上不改变火焰的不发光性，这是纯的三氧杂环己烷的特征)，使三氧杂环已烧颗粒比纯的三氧杂环己烷提高了热焓。业已发现，既使上述类型范围内提高热焓的个别添加剂，例如1，2-二甲基乙烷和1，1-二乙氧基乙烷燃料时带有黄色火焰，但当它们加入到三氧杂环己烷燃料的载体中时，这种添加剂并不影响三氧杂环己烷燃料的低的发光度。
图1是含有1，2-二甲氧乙烷的各种以三氧杂环己烷为基燃料的燃烧时间对水温的曲线图。
图2是含有1，1-二乙氧乙烷(乙缩醛液)的各种以三氧杂环己烷为基的燃料的燃烧时间对水温的曲线图。
图3是含有不同量的1，2-二氧乙烷的三氧杂环己烷燃料的燃烧时间对水温的曲线图。
三氧杂环己烷的基体燃料是环状的甲醛的三聚物。已知许多方法用甲醛制备三氧杂环己烷以及从甲醛试剂中分离出产品。获得纯的三氧杂环己烷产品的详细的制备方法和分离方法对于本技术领域：
的普通技术人员是众所周知的，所以它不构成本发明的重要特征，目前唯一的重要性是三氧杂环己烷的来源问题。为了使熔化的三氧杂环己烷易于成型为所需要的形状，液体应是澄清的且趋于凝胶或块度应降至最小。将粉末三氧杂环己烷压制成所需形状也是有用的。还可采用已知的助压剂。
同样，已固化的三氧杂环己烷燃料的具体形状并不关键。所以，以棒、丸、蜡烛等形状固化了的三氧杂环己烷燃料在本发明中都是有用的。例如，已发现用作烹调食物的便携式热源，成型为10-30克丸粒，有代表性的三氧杂环己烷燃料源是有效的。一般一次使用大约15克的热源。
提高纯三氧杂环己烷燃料热焓的添加剂选自链烷二醇的二烷基醚类，其中每个烷基醚基团含有1-6个碳原子，链烷二醇含有2-12个碳原子。推荐化合物中有乙二醇二乙醚和乙二醇二甲醚。由于这种化合物的结构和分子量可能与三氧杂环己烷的相似，当与三氧杂环己烷混合，燃烧时带有纯三氧杂环己烷的无光亮度的兰火焰，尽管纯的添加剂燃烧时产生黄焰。特别值得推荐的添加剂是1，2-二甲氧乙烷和1，1-二乙氧乙烷(缩醛)。
掺入三氧杂环己烷燃料载体中的添加剂的量取决于与纯三氧杂环己烷相比所要求增加的热量，以及在添加剂与三氧杂环己烷混合和(或)将混合物制成预定形状的过程中发现的任何限制因素。按照本发明，特别希望纯三氧杂环己烷燃料的热值至少增加约1/3。
表1中是三氧杂环己烷和各种化合物的燃烧热。而这些化合物的燃烧值基本上大于纯三氧杂环已烧的燃烧值。已经知道，可确定三氧杂环已烧的燃烧热和分子量、以及三氧杂环己烷与添加剂的重量比，以便使三氧杂环己烷为基的燃料热焓提高1/3。表Ⅱ说明了确定能增加三氧杂环基燃料1/3热焓的添加剂用量的方法。当然，这种量只是估计，并没有进一步考虑燃料添加剂的其它特性，这些特性或许使具体的燃料添加剂不适合本发明。例如，已发现，当1，2-二甲氧乙烷的加入量为45%(重量)(如表2所示)，可使三氧杂环己烷燃料的热焓提高约1/3。还发现，甚至30%(重量)1，2-二甲氧乙烷便可使三氧杂环己烷的热焓提高到如下所示由大于45%(重量)添加剂所得到的相同的热焓量。在用于本发明的增热添加剂种类中，添加剂的用量与燃料混合物相比，一般为15-50%(重量)。
表Ⅰ燃烧热 千卡/摩尔BTU/LBS三氧杂环己烷 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 1109六亚甲基四胺 12877 1004(六胺)环己烷 20079 937乙缩醛 (估计值12000-13000) (估计值820)(1，1-二乙氧乙烷)聚乙二醇 (估计值10000-11000) -(PEG)4001，2-二甲氧乙烷 12560 628
表Ⅱ三氧杂环己烷/添加剂的燃料成份燃料片剂组份中 添加剂的燃烧热(千卡/摩尔)添加剂的百分比 添加剂的分子量15 12.920 10.725 9.330 8.440 7.350 6.7实例正癸烷分子量＝142燃烧热＝1620千卡/摩尔比率＝11.4，所以要求正癸烷点大约18%，三氧杂环己烷占82%，以使燃烧值提高1/3。
下面的实施例提供了与三氧杂环己烷燃料载体混合不同的添加剂的增热性和火焰性的比较。本发明不受得到推荐热焓增加和所需低发光度的具体实施例的限制。
实施例1将一个盛三氧杂环己烷的容器在烘箱中加热几小时以使三氧杂环己烷熔化。然后，将纯兰(着色)液体注入500毫升Ehrlenme-yer烧瓶中大约400毫升处，用作原料并将烧瓶塞紧和贮存。在大约70-80℃的水浴中将烧瓶加热，倒出一部分用于混合试验。可随意使用铝盘用作燃烧试验。混合物直接在盘中称重，混合使其冷却，和点燃。
在表三中给出了上述工序生产和燃烧的不同燃料混合物的火焰外观。
另外，将平勺中的几种少量化学药品注入纯三氧杂环己烷火焰并观察。下面给出观察结果萘-浓黑烟炉法碳黑-微黄丙三醇-硬脂酸酯-黄色聚乙烯-黄色苯甲酸-黄色Cymel 405(蜜胺-甲醛)-无火焰。
聚乙二醇6000二硬脂酸酯-不燃在被检测的化合物中，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纯三氧杂环己烷的纯兰无光焰特性的添加剂。
实施例2装有400毫升未搅拌水的标准军用餐具箱及支座用作量热计。装有燃料混合物的铝盘放在餐具箱下70毫米处并点燃。测量燃烧时间和水温并绘图，如图1，2，3所示。
从图1可以看出，含三氧杂环己烷和30%1，2-二甲氧基乙烷的燃料混合物，与被检测的添加剂及纯三氧环己烷相比，得到最高的水温。加入量为29%(重量)的1，1-二乙氧基乙烷，可获得相似的结果，参见图2。如图3所示，30%和45%(重量)1，2-二甲氧基乙烷基本上得到同样结果。
权利要求
1.具有提高热焓的以三氧杂环己烷为基的固体燃料，它包括三氧杂环己烷和-添加剂的混合物，该添加剂包括链烷二醇的二烷基醚类。其中每个所述的烷基醚基团含有1-6个碳原子，链烷二醇含有2-12个碳原子。
2.权利要求
1的三氧杂环己烷燃料，其中所述链烷二醇包括乙二醇。
3.权利要求
1的三氧杂环己烷燃料，其中所述添加物包括1，2-二甲氧基乙烷。
4.权利要求
1的三氧杂环己烷燃料，其中所述添加剂包括1，1-二乙氧基乙烷。
5.权利要求
3的三氧杂环己烷燃料，其中所述添加剂的量为20-50%(重量)(以所述燃料为基准)。
6.权利要求
4的三氧杂环己烷燃料，其中所述添加剂的量大约为20-50%(重量)(以所述燃料为基准)
7.权利要求
1的三氧杂环己烷燃料，其中所述添加剂保持了基本无光火焰。
8.权利要求
3的三氧杂环己烷燃料，其中所述二甲氧基乙烷的用量为30%(重量)(相对于所述燃料)。
9.权利要求
1的三氧杂环己烷燃料成型为10-30克丸粒形状。
10.权利要求
9的三氧杂环己烷燃料，其中所述丸粒含有大约15克的所述燃料。
专利摘要
通过加入链烷二醇的二烷基醚类，例如1，2-二甲氧基乙烷或1，1-二乙氧基乙烷，使三氧杂环己烷燃料的热焓提高。
文档编号C10L9/10GK87101718SQ87101718
公开日1987年10月21日 申请日期1987年3月6日
发明者亚历克斯·福克斯舍姆 申请人:赛拉尼斯公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan