基于專利分析固體酒精的制備工藝研究進(jìn)展

潘超

摘要：工業(yè)酒精作為一種重要的燃料廣泛用于日常生產(chǎn)生活中，但液體酒精做燃料存在易揮發(fā)、運(yùn)輸存儲(chǔ)不方便等缺點(diǎn)，而固體酒精具有安全、方便攜帶、易點(diǎn)燃、燃燒時(shí)間長(zhǎng)、火焰溫度均勻等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于餐飲業(yè)、旅游業(yè)和其它野外作業(yè)，具有極大的實(shí)用性。本文擬從國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)情況分析固體酒精的制備方法研究進(jìn)展，旨在為固體酒精的開發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞：固體酒精;制備;專利分析。

（一）固體酒精專利

固體酒精在專利申請(qǐng)中主要所屬的分類號(hào)為C10L7/00及其下小組，截至2020年7月15日所公開的國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)數(shù)量在160篇，申請(qǐng)人或?qū)＠麢?quán)人主要是科研院校;專利分布主要在于固體酒精制備工藝及產(chǎn)品性能的改進(jìn)。關(guān)于制備方法主要集中在以下幾個(gè)方面。

（1）固化劑添加法：

固化劑添加法是當(dāng)前制備固體酒精的主流方法，主要通過向液態(tài)乙醇中添加固化劑，使混合液冷卻時(shí)形成固態(tài)酒精;固化劑通常包括硬脂酸鹽、硝化棉、硝化纖維、羥丙基纖維素、硅膠、瓊脂、醋酸鈣等。例如，申請(qǐng)人為內(nèi)蒙古民族大學(xué)、其專利申請(qǐng)CN104711071A公開了以硬脂酸鈉為固化劑制備固體酒精，具體方法如下：稱取硬脂酸和酒精加入三頸瓶中，酒精與硬脂酸的質(zhì)量比40∶1，加熱至完全溶解;加入4%的蒸餾水，添加質(zhì)量比為0.014%的高錳酸鉀助燃劑;將40%的氫氧化鈉溶液緩慢滴加入溶液，并且保持pH為8;保持溫度在80℃，回流30分鐘，采用緩慢冷卻的方法使酒精冷卻凝固。申請(qǐng)人為河北科技大學(xué)其CN101117603A公開了以瓊脂粉為固化劑制備固體酒精，其按照以下步驟進(jìn)行：將1-3份瓊脂粉加到15-35份水中加熱到90-95℃，邊加熱邊攪拌，1-3分鐘瓊脂粉溶到熱水中形成均質(zhì);將70-80份工業(yè)乙醇加到上述瓊脂溶液中，攪拌均勻;將上述混配溶液倒入固體酒精模具中冷卻成型。申請(qǐng)人為華南理工大學(xué)其CN1966630A公開了以硝化纖維和聚丙烯酸殼聚糖酯為固化劑獲得固體甲醇燃料，制備方法如下：將0.5-3份硝化纖維素放入70-90份工業(yè)甲醇中充分溶解;同時(shí)將0.1-1份聚丙烯酸殼聚糖酯放入7-28份水中充分溶解;將第一步所述原料混合，充分反應(yīng)均勻后即得所述一種固體甲醇燃料。

（2）聚合樹脂吸附法：

聚合樹脂吸附法主要原理為通過內(nèi)部具有多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物樹脂把乙醇吸附進(jìn)入聚合物樹脂網(wǎng)絡(luò)孔洞中形成富含乙醇的彈性體。例如，申請(qǐng)人為華僑大學(xué)、其專利申請(qǐng)CN101717680A公開了一種吸附型固體酒精的制備方法，先使用丙烯酸和長(zhǎng)鏈烷烴季銨鹽在交聯(lián)劑的作用下合成制備出內(nèi)部具有多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物樹脂，再用所得聚合物樹脂把乙醇或甲醇酒精吸附進(jìn)入聚合物樹脂內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)孔洞中，形成高燃燒熱值富含酒精的彈性體;所述長(zhǎng)鏈烷烴季銨鹽為碳原子數(shù)在10-32之間的季銨鹽中的一種或多種。該方法制得的固體酒精具有燃燒時(shí)間長(zhǎng)、成本低廉的特點(diǎn)。

（3）“超分子金屬凝膠”法：

“超分子金屬凝膠” 法主要通過有機(jī)小分子及金屬離子反應(yīng)生成“超分子金屬凝膠”，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)束縛住乙醇進(jìn)而形成固體酒精。例如，申請(qǐng)人為贛南師范大學(xué)的發(fā)明申請(qǐng)CN106118794A公開了一種安全制備固體酒精方法，由以下步驟組成：（1）在常溫下，按重量百分比，將1%-3%鐵的氯化物溶解于60%-85%工業(yè)酒精中，將1%-2%硫代二乙酸溶解于10%-35%水中，溶解完全后備用;（2）常溫下將上述溶液混合，攪拌混勻;（3）常溫下將上述混合液倒入模具，凝固成型，切片，包裝即成。該方法具有添加劑用量少、工藝簡(jiǎn)單、燃燒不冒黑煙、殘?jiān)俚葍?yōu)點(diǎn)。

（4）氯化鋁化學(xué)反應(yīng)法：

該方法利用氯化鋁作為“反應(yīng)物質(zhì)”和“固化劑”促使乙醇由液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。例如，申請(qǐng)人為東莞理工學(xué)院、其專利申請(qǐng)CN109609238A公開了一種制備高乙醇含量固體乙醇的方法，包括如下步驟：將無水乙醇和氯化鋁于120～150 ℃的密閉環(huán)境下反應(yīng)45 min以上，冷卻即得到固體乙醇;所述氯化鋁和無水乙醇質(zhì)量體積比為0.015～0.05 g/ mL。該方法制得乙醇含量不少于97%的固體酒精。

二、結(jié)語

從以上專利法分析可以看出，目前國(guó)內(nèi)固體酒精專利申請(qǐng)的申請(qǐng)人主要為科研院校，主要研究方向?yàn)樘岢鲂碌闹苽浞椒?，以獲得工藝操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本降低、酒精含量提高的效果。

參考文獻(xiàn)

固體酒精制備過程中影響因素分析，崔彩花，《石化技術(shù)》，第5期，P49、65，20190528。

“制備固體酒精”實(shí)驗(yàn)的新方法，郝蓓等，《化學(xué)教與學(xué)》，P96-97，20200410。