浅谈冰箱制冷剂和发泡剂的替代过程

　　1 制冷剂及发泡剂替代发起的原由

　　从20世纪末环境污染已经开始威胁到人类的生存问题, 70年代中期就有专家警告:释放到大气层的卤代烃中所含的氯会使同温层的臭氧消耗殆尽,而臭氧的减少最终将导致全球气候变暖。而这一警示并未引起人们足够的重视,对这一警示人们最初的反应是减少它在发泡材料中的使用,虽然卤代烃作为制冷剂只是这类物质的用途之一,但就世界范围而言,用作制冷剂的卤代烃数量还是相当可观的。因此,制冷工业的直接反应是努力设法防止它泄露到大气中去。世界环保组织为了保护臭氧层1987年签订了/蒙特利尔议定书0后,世界各国开始对消耗臭氧层的物质(Ozone Depleting Substances,简称ODS)采取限产、停产、禁止销售和使用等一系列行动。时间延续到80、90年代专家的预言被进一步证实,大气层中的臭氧在被进一步破坏。我国已于2005年全面禁用CFCs类物质作为制冷剂及发泡剂。目前国内的冰箱厂家制冷剂已全部采用R600a、发泡剂则采用环戊烷,已经完全达到绿色、环保的要求。

　　2 制冷剂替代物的产生和发展

　　首先简单介绍一下什么叫卤代烃,众所周知卤族元素有四个:氟、氯、溴、碘,作为它们的载体上升到大气臭氧层的气体化学物质均属于卤代烃。所谓卤代烃,即一种或多种卤素原子全部或部分取代碳氢化合物(简称为烃,主要是甲烷CH4和乙烷C2H6等)中的氢(H)原子后所生成的化合物,有卤代甲烷、卤代乙烷等[1]。在卤代烃中,引起严重环境污染问题的主要是多氯联苯(简写PCB)和氟氯代烷类物质(俗称氟利昂)。氟利昂(简写CFC)是多种含氟含氯的烷烃衍生物(氟氯代烷)的总称。自1930年出现了氟里昂以后,由于它无毒、无燃烧爆炸危险,因此成为广泛应用的一类制冷剂,见表1。

　　我国冰箱发展初期制冷剂均采用R12(二氟二氯甲烷,CF2CL2),R12为无色、无臭、对人体生理危害较小的一种制冷剂,其特性是: 1)无毒:如果与食物接触,不会产生不良影响; 2)R12对金属没有腐蚀作用; 3)R12对油有无限的溶解度; 4)R12的渗透性强。由于它的物理特性,所以冰箱厂广泛采用R12。但其含有两个氯原子,当冰箱采用其作为制冷剂被释放到大气层时,其所含的氯元素就会对大气臭氧层造成破坏。所以必须研究出一种即能满足制冷性能又不含卤族元素的制冷剂是制冷行业急需解决的问题。1995年中国家用电器研究所CFCs替代评估研究室先后对50多种型号的CFCs进行了性能及技术的评估。国内替代物制冷剂主要有R134a、异丁烷(R600a)等;而其对环保的优劣以什么来衡量呢?专家为此设定了环保特性臭氧耗损潜值(ODP)和全球变暖潜值(GWP)。