氯氟烃替代材料

鉴于氯氟烃对环境造成的危害，科学家们努力寻找一种既具有氯氟烃良好的制冷、发泡作用，又无毒无害的替代品。

5．2．2．1 含氯氟烃制冷剂替代材料

在制冷设备与空调的生产领域中，80％以上的制冷系统采用蒸汽压缩制冷的方法。蒸汽压缩制冷所用的传统制冷剂，大多为氯氟烃，它们不仅破坏大气臭氧层而且还会产生严重的温室效应，已经或即将被禁止使用。研究取代传统制冷剂，对于保护人类的生存环境具有重要的意义。一套完善的制冷剂替代品必须首先满足环保要求：不能含有氯原子，对消耗臭氧系数ODP（破坏臭氧潜能）和GWP（全球变暖潜能）为零。其次是热力学要求：替代品应与原制冷剂有近似的沸点、热力学特性及传热特性。最后是生理要求：具有无毒、无味、无燃烧爆炸的特点。

开发制冷剂的替代品，主要有以下几种途径：

（1-）HCFCs类物质，即含有氯氟氢碳的化合物，如HCFC22（CHC1F2）、HCFC141b（CH3CC12F）、HCFC 142b（CH3CC1F2）等。虽然不危害臭氧层，也被部分人士称为“绿色”制冷剂，但却是一种强效温室气体。因此只能作为中间替代物质而最终被淘汰。

（2）HCFs类物质，即含有氟氢碳的化合物，如HFC 134a、HFC 152a、HFC125等。此类物质在大气中的寿命短，无氯，不能光解出氯自由基，因此对臭氧无破坏（ODP值为0），所以此类化合物可以作为长期的替代品。尽管此类化合物的GWP值不为0，但是在将来的一定时期内，都是CFCs最有前途的替代品。

（3）HFCs和HCFCs混合物，因为含有HCFCs，所以也只能作为一种过渡性的替代品。

（4）HFs类物质，即碳氢化合物，如异丁烷、环戊烷、二甲醇等。此类化合物的ODP为0，GWP值较低，但是由于具有可燃性，在使用上受到一定限制，在技术开发和安全设计上要求较高。

（5）天然制冷化合物，即R700系列，如R717（NH3）、R744（CO2）、R718（H2O）等。NH3是一种传统的制冷剂，优点是GWP值和ODP值都是0、价格低廉、传热性能好、能效高，但是其毒性高、与某些材料不兼容等问题，使用受到限制作为制冷剂，对环境没有任何破坏，但是需要开发适宜低压水蒸气的制冷压缩机；CO2的ODP值为0、GWP值为100、无毒、不燃烧、无腐蚀性、容积制冷量大，但是其临界温度低（31．1℃），能效低，系统要求的压力高，更关键的问题是需要开发出和传统设备同样高性能的制冷系统。

5．2．2．2 含氯氟烃气雾制品替代材料

气雾剂作为众多药物剂型中的一个分支，具有分布均匀、奏效快、使用方便、剂量小等特点，经过多年来的发展，现已广泛为人们所接受。传统的气雾制品采用含氯氟烃作为抛射剂。但由于CFC对大气臭氧层的破坏作用，近年来其应用受到了限制，国内外都在积极寻找CFC代用品，相继出现了无氯氟代烷烃如四氟乙烷，七氟丙烷等。由此也促使不含CFC的新型肺部药物传递系统取得了重大发展。目前，抛射剂代用品总体上分为三类：①烷烃及其卤化物，如丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、氟代烷烃等；②二甲醚；③压缩气体，如二氧化碳、氧化二氮、氧气、氮气等。烷烃类气体是目前国内外广泛使用的抛射剂。

在MDI制剂的未来应用中淘汰CFC是不可避免的。目前，科技工作者在这方面做了大量的工作，已有部分替代产品问世，其中有些已应用于临床，显示了可喜的前景，但是替代品种还比较有限，相信不久的将来，药用气雾剂中的新型抛射剂将会不断涌现，以满足临床用药的需要。

5．2．2．3 含氯氟烃发泡剂替代材料

聚氨酯合成材料以其优异性能著称于世，全世界年产量约700万吨，其用途广泛、性能优良、发展迅速。对聚氨酯泡沫来说，氯氟烃（CFC 11）是重要的物理发泡剂，它既降低了泡沫密度，又可吸收异氰酸酯和水反应放出的一部分热量，防止泡沫焦化，赋予泡沫优良的性能。目前使用的替代品有：二氯甲烷、戊烷、HCFC14b、液态CO2及氢氟碳化合物（HFCs）。二氯甲烷毒性很大，在有些国家也被限用。HCFC141b只是CFC11的短期代用品，因为它还是能破坏大气臭氧层，尽管比CFC11小得多，但最终仍然会被禁用。液态CO2发泡设备成本很高。HFCs在室温下是气态，而且价格高尚未被采用。有研究采用新型聚醚多元醇体系全水发泡代替CFC11，取得了较好的效果。PU软质泡沫生产中主要以HCFC 141b、HCFC 22作为过渡产品，但更理想的替代物质应为HFC245fa和HFC365mfc。

HFC245fa作为氟利昂CFC11的最佳替代品，在工业领域中被广泛地用作发泡剂、制冷剂、清洗剂、推进剂等。

当前，HFC134a已经广泛应用于汽车空调、家用冰箱以及工商制冷行业，代替CFC12。HFC125也可广泛应用于发泡剂、推进剂、灭火剂，而且是二元、三元混合制冷剂的组成成分。随着HFC 125产品的应用范围逐渐拓宽，各种生产HFC125的工艺技术研究正在深入，目前HFC 125在国内外正逐渐成为开发热点。

党在“十七”大报告提出：“建设生态文明，基本形成节约能源资源和保护环境的产业结构、增长方式和消费模式”，“要使生态文明观念在全社会牢固树立”。十七大报告首次提出生态文明建设，是我党科学发展、和谐发展理念的一次升华。人与自然的和谐是人类文明得以延续和发展的载体，要实现人与自然和谐，我们不仅需要有非常完善的环境法规，而且还需要科学的方法来研究新的材料来替代传统的材料，需要广大的人民群众的支持与配合，这样我们才能最终建设起人与自然协调发展的社会。