8 新型环境替代材料

荆兴民，顾玉鑫，阚晓丽，侯本森 江凯
8 新型环境替代材料
8.1 氟氯烃制冷剂的更新替代 8.1.1氟氯烃制冷剂的的特点及其危害 8.1.2氟氯烃制冷剂的替代 8.1.3新型制冷剂的应用和展望
8.1.1氟氯烃制冷剂的的特点及其危害

特点
氟氯烃制冷剂，俗称氟里昂，是几种氟氯烃代甲 烷和氯代乙烷的总称。例如CHC1F （F-22)其商 业代号F表示氟氯烃,第一个数字为碳原子减1（注 意：如果是零就省略），第二个数字为氢原子数
2
加1，第三个数字为氟原子数。
练习：F-115？ 答案：C C1F
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8.1.1氟氯烃制冷剂的的特点及其危害
物理性质：
具有挥发性高、相对密度大、表面张力小、
亲油性适度、沸点低。
化学性质：
不燃、热稳定性与化学稳定性高
用途：
用于运输制冷装置、空调装置、热泵系统，生产 灭火材料、烟雾剂、泡沫塑料等。
8.1.1氟氯烃制冷剂的的特点及其危害
• 各国的替代技术路线： 日本从柑橘皮提取花烯代替氟里昂作集成电路洗
涤剂、用低温冰粒喷射到电路板上除油污、用乙 醇代替C2C13F3去油污。
日本用R225ca，R225cb替代R113J； 美国用R134a替代R12，R123替代R11、R22 • 我国的行动 ZCI环保制冷剂，其制冷量比氟里昂高10%— 20%
尽管有些氟里昂的替代物的ODP和GWP很小，但不是 零，所以在下个世纪仍然有全被废除的趋势。此外氟里昂对 全球变暖也有影响。因此我们应该把氟里昂问题当做一个综 合问题来考虑。
随着研究及开发的深入，氟里昂替代领域还会由更加广 阔的前景，各国也加大了对这方面的研究对于我国这样一个 发展中国家想要做到真正“无氟”就现在的形式看还是很难
8.1.2氟氯烃制冷剂的替代
• 8.1.2.1 氟氯烃制冷剂替代的要求： ①环保要求 替代品分子中不能含有氯离子，对
臭氧分解潜能值(ODP)和全球变暖潜能值(GWP)
为零或近似等于零 ②热力学要求 替代品应与原制冷剂、发泡剂有 近似的沸点热力学和传热特性。 ③理化性质要求 无毒、无味、无可燃性和爆炸 性 ④可行性要求 具有可供应性和易采用性。
3 紫外光 2 2 2
8.1.1氟氯烃制冷剂的的特点及其危害
CF C1 CF C1 + C1 自由基链反应 C1 + O C1O +O C1O +O C1 +O 总反应 O +O 2O 其中一个氯氟里昂分子就能破坏多达10万个臭氧分 子。 氟里昂分子所起作用类似催化剂，但其参加了反应 因而严格意义上不属于催化剂。

危害
氟里昂是臭氧层破坏的元凶，臭氧层被大量损耗 后，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，导致到达 地球表面的紫外线明显增加，给人类健康和生态 环境带来多方面的危害。会引起皮肤癌和白内障， 减少了生物多样性。据分析，平流层臭氧减少万 分之一，全球白内障的发病率将增加0.6-0.8%， 即意味着因此引起失明的人数将增加1万到1.5万 人。
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8.1.1氟氯烃制冷剂的的特点及其危害

皮肤癌 基底细胞癌、 鳞状皮肤癌 恶性黑色素瘤

南极上空臭氧层空洞
氟里昂引起全球变暖 氟利昂与二氧化碳相比，温室效应 要高出几千到1万倍
8.1.1氟氯烃制冷剂的的特点及其危害

寻求新的替代物质
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国际上的行动：
8.1.2.3 氟氯烃制冷剂替代技术路线
• 澳大利亚海起欧制冷剂（国外引进）具有高效节
能、环保。获得“中国环境标志产品认证证书”。 • THR系列制冷剂 具有环境性能、安全性能、热工性能、使用性能 均好的特点。 • L300a近共沸多元混合制冷剂
8.1.3新型制冷剂的应用和展望
• 目前，各国采取了积极有效的措施来开发研制新型环保 的制冷剂，氟里昂的用户正在向着大幅度削减的方向努力， 但是想达到全部废除仍然有很多困难。
8.1.2.2 氟氯烃制冷剂替代方案
• ⑴以美国、日本为代表的替代方案
以C2H2F4替代CF2C12作为制冷剂，用C2H3C12F 替代 CFC13作为发泡剂。
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•
⑵ 以德国、英国、荷兰为代表的替代方案
用异丙烷替代CFC—12，环丙烷替代CFC—11。 (3)其他替代方案
8.1.2.3 氟氯烃制冷剂替代技术路线
1987年9月16日在加拿大蒙特利尔市签署了《蒙特 利尔协议书》规定了对臭氧层有破坏作用的氟里 昂等受控物质的削减和禁用时间表。 我国的行动：
1993年1月制定了《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质 国家方案》
8.1.1氟氯烃制冷剂的的特点及其危害

我国于2003年7月1日实现了CFCs（全氯氟 烃类物 质）等消耗臭氧层物质生产量和消 费量的冻结，将按承诺的时间表逐渐削减 直至完全淘汰
C 55
8.1.1氟氯烃制冷剂的的特点及其危害

氟里昂破坏臭氧层的机理
氟里昂是臭氧层破坏的元凶，当排入大气后它们 会在大气中存活数百年。其中大部分停留在对流 层，小部分升入平流层，在对流层氟里昂分子很 稳定，当进入平流层后，会在强烈紫外线的作用 下被分解，含氯的氟里昂分子解离出氯原子，然 后同臭氧发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。其 反应方程： O O +O 氟氯烃分解（以CF C1 ）