哈龙替代灭火剂全氟乙基异丙基酮的应用探讨

箍霸　应用方法论　１８３　

哈龙替代灭火剂全氟乙基异丙基酮的应用探讨　

陈智伟　

（中国人民武装警察部队学院研究生二队，河北廊坊０６５０００）　

摘要对新一代哈龙替代灭火剂Ｎｏｖｅｃ　１２３０的物理化学性质、灭火性能、对环境影响、毒性等方面进行了介绍，论证了其无环境污染，对　

人体安全，以及优良的灭火性能等优点，分析了其应用前景。　

关羹词Ｎｏｖｅｃ　１２３０；哈龙替代；全氟己酮　

中豳分类号ＴＱ　文献标识码Ａ　文章编号１６７３—９６７１一（２０１　１）０６２—０１８３—０１　

Ｏ引言　

从２０世纪８０年代末开始，世界各国普遍开展了哈龙替代产品的研究　

及应用推广工作，取得了初步的研究成果。一般主要从三个方面衡量哈　龙替代灭火剂的环境友好性，包括对臭氧层的破坏、全球温室效应及在　大气中长期存在时对气候变化造成的影响。已经陆续投入使用的哈龙　

替代灭火剂的品种主要有七氟丙烷、ｃＯ　灭火剂、烟烙尽、气溶胶灭火　

剂、细水雾、新型干粉灭火剂、新型泡沫灭火剂等。这些产品或灭火效　

率较低、或价格昂贵、或有害于环境和健康，都只是部分替代，与哈龙　灭火剂同样面临着被取代的命运。２００１年美国３Ｍ公司Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ灭火　

剂的问世，能够完全替代哈龙灭火剂，被美国《时代周刊》评为２００４年　最佳发明之一。　

№一１２３　即全氟乙基异丙基酮，分子式为ｃ　ｃ　ｃ（０）　（ｃ　），。　

它的臭氧耗减潜能值（ＯＤＰ）为０，全球变暖潜能值（ＧＷＰ）为１，大气　存留时间（ＡＬＴ）为０．０１，熄灭ＭＣ类火的设计浓度为４．２％，熄灭Ｂ类火　的设计浓度为５．８５％，灭火浓度低、灭火效率高。不导电，易挥发不留　

痕迹，对装备和物品无任何损害，适合全淹没及局部喷射两种灭火形　式，可用于保护价值昂贵的装置和物品存放场所。　

目前，Ｎｏｖｅｅ　１２３０Ｔ　已经获得美国环保署新替代物政策（ＳＮＡＰ）认　

可，在美国、加拿大、澳大利亚、日本、韩国以及欧洲注册使用。随着　制备技术、生产工艺的日趋成熟和规模化以及产品价格的下降，该灭火　

剂最终可望应用到普通工业和民用建筑的灭火系统中，成为新一代清洁　高效灭火剂。　

１　ｎｏｖｅｃ　１２３０介绍　

Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ防火液体，化学名称为全氟乙基异丙基酮（或称十二　

氟一２一甲基戊烷一３一酮），化学式ｃＦ　ＣＦ，ＣＯＣＦ（ｃＦ　），，英文名称为　Ｃ６一Ｆｌｏｕｒｏｋｅｔｏｎｅ，或者Ｄｏｄｅｃａｆｌｕｏｒｏ一２一ｍｅｔｈｙｌｐｅｎｔａｎ一３一ｏｎｅ，简称全氟己　

酮。　

１．１全氟乙基异丙基酮的物理、化学性质　

全氟乙基异丙基酮是一种无色、透明、浅气味的液体，其物理性质　

如表１所示。　

表ｌ全氟乙基异丙基酮的物理性质　

化学式　Ｃ　ＣＦ２ＣＯＣＦ（Ｃ　）２　

相对分子量　３１６＿４　

沸点（１ａｔｍ），ｏＣ　４９．２　

凝固点。℃　－１０８　

饱和液体密度（２５℃），ｇ／ｍＬ　１．６０　

气体密度（２５℃，ｌａｔｍ），￣ｒｎＬ　０１８４　

比容（２５￣Ｃ，ｌａｔｍ），ｍ　ｇ　０．０７３３　

液体动力粘度（０￣Ｃ／２５￣Ｃ），ＭＰａ・ｓ　Ｏ．５６，ｏ３９　

汽化热（沸点），ｋＪ／ｋｇ　８８．１　

水在全氟乙基异丙基酮中的溶解度　＜０．００ｌ　（２５℃），ｗｔ％　

蒸汽压（２５℃），ｂａｒ　Ｏ＿４Ｏ４　

绝缘强度，ｌａｔｍ（Ｎ２＝１．０）　２－３　

Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ的蒸发热仅仅是水的１／２５，而蒸气压力是水的１２倍，因　此易于汽化并以气态存在。该物质常温下是液体，一旦喷出可迅速汽　化。　

这种灭火剂的饱和蒸气压较低，在很大温度范围内压力变化很小，　这对于频繁进出高温、高寒地区的运输工具来说十分重要。　

即使在低温下，也能有效汽化，达至ｑ设计要求的灭火浓度。　全氟乙基异丙基酮沸点较高，贮存体积小，在某些情况下可避免使　

用高压钢瓶，运输方便。另外，大多数情况下灭火系统用氮气加压，一　

旦发生泄漏，室温下逃逸的仅仅是氮气，因此绝大部分灭火剂仍能保留　下来，只需更换器材的密封件即可。　

Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ不含有固体颗粒、油脂以及氯溴等破坏臭氧层的化学成　分，不导电，易挥发，不留痕迹残渣，无腐蚀性。试验表明Ｎ０ｖｅｃ　１２３０ＴＭ　

不损害电子部件和线路，且与常用金属，如碳钢、铜、铝、不锈钢等接　触后，金属材料和Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ本身均无颜色或成分变化。Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ　

与常用的橡塑密封材料，如氯丁橡胶、丁基橡胶、氟化橡胶、三元乙丙　橡胶、硅聚酯、丁腈橡胶等无明显化学反应，能够保证灭火系统中密封　材料的正常工作。　

１．２灭火效能　

Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ是物理灭火剂，通过冷却作用实现灭火。工作原理是吸　收火焰和燃料中的热量，把温度降到能够维持燃烧的最低温度以下。实　

现快速灭火。通常，在１０ｓ左右达到灭火浓度，灭火浓度只有４％～６％。　全氟乙基异丙基酮灭火剂杯式灭丙烷火的浓度（％，ｖ／ｖ）为３．５（１２１　ｌ和　

１３０１的灭火浓度分别为３．６、４．３）。　

１．３对环境的影响　

Ｎｏｖｅｃ　１２３０　从根本上解决了环保问题。Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ作为全氟　

化的酮类化合物，分子结构中含有羰基（Ｃ：Ｏ）。羰基的存在使　Ｎｏｖｅｃ　１２３０　具有化学反应活性和光反应活性，这两种特性是碳氢氟　

（ＨＦＣ）化合物所欠缺的。Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ在紫外线的作用下快速分解，　在大气中的存活时间大约是５天，温室效应大约是１。由于Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ不　

含有溴和氯，对臭氧的破坏性（ＯＤＰ）是０，加之其良好的环保性能，保　证其可被长期使用而不像氟代烷类药剂面临淘汰。　

１．４对人体的安全性　

急性毒性试验表明全氟乙基异丙基酮灭火剂是低毒产品。暴露４小　时吸人对心脏无不良反应的最高浓度（ＮＯＶＥＬ）以及急性心脏影响观察　

最低水平（ＬＯＡＥＬ）均大干１０％（ｖ／ｖ）。Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ的毒性试验结果见　表２。　

Ｈａｌｏｎ　１３０１的安全余量为０，二氧化碳的安全余量为　０，在设计浓度　时致命。全氟乙基异丙基酮的安全余量比其他灭火药剂的都高，在使用　

中更为安全。　

Ｎｏｖｅｃ　１２３　比起氟代烷类替代物毒性低得多，已经被美国环境局批　

准在有人存在的场合使用。根据以上实验结果，几个独立研究机构都确　定了Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ在致癌、４　ｈ急性吸人以及其它几项急性吸人的不可见　

有害作用浓度为１０％。　Ｎ０ｖｅｃ　１２３０ＴＭ－经推出，各大消防企业争相推出配套的灭火器具与系　

统，如美国安素（Ａｍｕ１）公司开发了商标为Ｓａｐｐｈｉｍ的使用Ｎｏｖｅｃ　１２３０＇　灭火剂的灭火系统。２００３年，该灭火系统得到加拿大ＵＬ和ＦＭ的认证并　

开始上市。　

与哈龙一样，全氟乙基异丙基酮灭火剂可灭Ａ、Ｂ、ｃ类火，适用于　

全淹没及局部喷射两种形式的消防灭火。由于Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ对环境无损　

（下转第２ｏ６页）

　２０６　理论研究苑　科２０１　１　１２　乱　年第期　Ｌ　

Ｍｅ　

、　

Ｍ　

５（ＳＪ　ｓ）　ＲＩ　＝ｔ－Ｂｕｃ，ＨＲ　２＝Ｍ

６Ｈｅ

４．ｘ＝ｌ　

图３酒石酸衍生季铵盐结构　

３酒石酸衍生的季铵盐类　

在研究和开发金鸡纳类相转移催化剂的早起阶段，这类催化剂在　结构修饰方面存在困难，致使其在提高反应活性和选择性方面存在着　

一定的局限性。为了解决这一问题，Ｓｈｉｂａｓａｋｉ研究组设计和开发了酒　石酸衍生的双手性中心季铵盐类相转移催化剂５（图３），这类催化剂　

的结构中存在缩酮取代基（ＲＩ，Ｒ２）及芳基（Ａｒ）可供修饰。催化Ｎ５　

（Ｒ　＝ｔ－Ｂｕ，Ｗ＝Ｍｅ，Ａｒ＝－ｐ—ＯＣＨ　一ｃ　Ｈ　，Ｘ＝Ｉ）在基准反应中的对映选择　性可以达到９４％，这个结果与当时新兴发展的“第三代”金鸡纳生物碱　

季铵盐类的催化效果相当。此外，Ｓｈｉｂａｓａｋｉ课题组还首次发现季铵盐的　阴离子对反应的活性和选择性有很大的影响。Ｎａｇａｓａｗａｉ，￣题组开发了由　

酒石酸衍生的具有ｃ　对称的手性五元环胍类季铵盐相转移催化剂，该类　催化剂的设计是基于胍的双氢键作用实现反应的活性与选择性。　

４其它类型的季铵盐相转移催化剂　

这类催化剂中主要包括Ｓａｓａｉ课题组设计的具有双螺铵盐结构的相转　移催化剂（９５％ｅｅ），Ｌｙｇｏ￣题组研发的含手性Ｏｔ一甲基萘胺及联苯结构　

的季铵盐（９７％ｅｅ），Ｔａｋａｂｅ与Ｍａｓｅ课题组制备的具有Ｃ　对称的氨基手　

性相转移催化剂（５８％ｅｅ）。　

５小结　

（上接第１８３页）　

害，对人体安全和优良的灭火性能，属无色洁净灭火剂，典型的应用是　

需要洁净灭火剂且有人工作的场所，如数据处理储存中心、不问断供电　室、计算机房、电讯设施、发电厂、紧急电话中心、控制室、电缆问、　机场控制中心、图书馆、档案馆、资料室、医疗中心等。　

表２全氟乙基异丙基酮毒性试验结果　

急性吸人　实际上可视为无毒（ＬＣ　＞０．０１）　

致癌性　不致癌（ＮＯＡＥＬ：０．１）　

急性口服毒性　低（　＞２０００ｍｇ／ｋｇ）　

急性皮肤毒性　低（ＬＤ　＞２０００ｍｇ／ｋｇ）　

对眼的刺激　轻微　

对皮肤刺激　无　

对皮肤过敏作用　无　

丘疹　阴性　

染色体畸变　阴性　

２８ｄ吸入研究　不可见有害作用浓度（ＮＯＡＥＬ：０．００４）　

２全氟乙基异丙基酮的应用前景　

由￣－Ｎｏｖｅｃ　１２３０ＴＭ克服了氟代烷类灭火剂产生的温室效应和对气候的　

影响等问题，可在多种场所内安全使用，得到了世界各国的认可，成为　

代替哈龙和氟代烷类合成灭火剂的新一代可长期使用的洁净灭火剂。　手性相转移催化研究无疑是不对称有机催化的热门研究领域。金鸡　纳生物碱季铵盐、（类）联萘衍生的季铵盐及由酒石酸衍生的季铵盐在　手性相转移催化领域得到广泛的应用并取得了令人瞩目的催化结果。与　

此同时，现有催化剂也都或多或少的存在局限性，这就促使发展一些新　

型催化剂结构以发展相转移催化体系概念，扩大不对称相转移催化在现　代有机合成的实际应用。手性相转移催化的发展将为建　真正意义—卜的　

可持续发展化学打下坚实的基石。　

注：本文为国家大学生创新性实验计划（Ｎｏ．０９１０７５５０７）资助项日。　

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