專利名稱：使用氟代醚滅火的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對(duì)氟代醚滅火劑和使用氟代醚滅火的方法。更具體地，本發(fā)明針對(duì)滅火劑和使用飽和或不飽和的氟化C4和/或C5氟代醚的方法，和一種或多種氟代醚與一種或多種其它滅火劑的共混物。
背景技術(shù)：
與現(xiàn)有技術(shù)使用某些含溴、氯和碘的鹵化化學(xué)試劑滅火是常見的。通常認(rèn)為這些試劑是有效的，因?yàn)樗鼈兏蓴_導(dǎo)致火焰蔓延的正常鏈反應(yīng)。關(guān)于火焰抑制的最廣泛接受的機(jī)理是Fryburg在Review of LiteraturePertinent to Fire Extinguishing Agents and to Basic MechanismsInvolved in Their Action，NACA-TN 2102(1950)中提出的自由基俘獲機(jī)理。鹵素的有效性以摩爾為基礎(chǔ)的排序是Cl＜Br＜I，這一發(fā)現(xiàn)支持了自由基俘獲機(jī)理，Malcom在Vaporizing Fire ExtinguishingAgents，Report 117，Dept.of Army Engineering Research andDevelopment Laboratories，F(xiàn)ort Bevoir，VA，1950(Project-8-76-04-003)中對(duì)此報(bào)道過(guò)。因此人們通常接受了含鹵素Cl、Br和I的化合物通過(guò)干擾火焰中的自由基或離子物質(zhì)而起作用，和這些鹵素的有效性排序?yàn)镮＞Br＞Cl。另外，通常認(rèn)為為了有效地用作滅火劑，化合物必須含有Cl、Br或I。
由于其制造成本或由于毒性考慮導(dǎo)致主要避免使用含碘的化合物作為滅火劑。直到最近，目前常用的三種滅火劑全部是含溴的化合物，Halon 1301(CF3Br)、Halon 1211(CF2BrCl)和Halon2402(BrCF2CF2Br)。在授予Owens的美國(guó)專利No.4014799中已公開了這三種揮發(fā)性含溴化合物在滅火時(shí)的有效性。盡管商業(yè)上沒有使用，但也已知某些含氯化合物是有效的滅火劑，例如Halon251(CF3CF2Cl)，正如在Larsen的美國(guó)專利No.3844354中公開的。
盡管上述含溴或氯的Halons是有效的滅火劑，但有人認(rèn)為含溴或氯的那些試劑能破壞地球的保護(hù)臭氧層。此外，因?yàn)樵撛噭┲胁缓性试S其在對(duì)流層中的破壞的氫原子，因此該試劑也可能對(duì)溫室效應(yīng)有影響。
最近，例如在美國(guó)專利No.5124053中已提出了氟代烴用作火焰抑制。然而，這些化合物的缺點(diǎn)是其相對(duì)高的地球升溫可能。
因此，本發(fā)明的目的是提供滅火的方法，該方法與使用Halon試劑的技術(shù)一樣地快速和有效滅火，同時(shí)避免了上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種在所述的特征方法中使用的試劑，該試劑可有效、經(jīng)濟(jì)地制造，且在臭氧的損耗和溫室效應(yīng)方面是環(huán)境安全的。
本發(fā)明的再一目的是提供所述新型試劑與其它滅火劑的混合物，該混合物有效且環(huán)境安全。
發(fā)明概述通過(guò)在滅火方法和裝置內(nèi)使用飽和或不飽和的較高氟化的氟代醚和它與其它試劑的混合物作為滅火劑，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的前述和其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。更具體地，本發(fā)明的方法包括向火焰中引入滅火濃度的飽和或不飽和的氟化C4或C5氟代醚，和維持這一濃度直到火焰熄滅。本發(fā)明具體的飽和氟化C4或C5氟代醚包括CF3CHFCF2OCH3、CF3CHFCF2OCH2F、CF3CHFCF2OCF2H、CF3CHFCF2OCF3、(CF3)2CHCF2OCH3、(CF3)2CHCF2OCH2F、(CF3)2CHCF2OCHF2和(CF3)2CHCF2OCF3。
本發(fā)明具體的不飽和氟化C4或C5氟代醚包括CF3CF＝CFOCH3、CF3CF＝CFOCH2F、CF3CF＝CFOCHF2、CF3CF＝CFOCF3、CF2＝CFCF2OCH3、CF2＝CFCF2OCH2F、CF2＝CFCF2OCF2H、CF2＝CFCF2OCF3、(CF3)2C＝CFOCH3、(CF3)2C＝CFOCH2F、(CF3)2C＝CFOCF2H、(CF3)2C＝CFOCF3、CF2＝C(CF3)CF2OCH3、CF2＝C(CF3)CF2OCH2F、CF2＝C(CF3)CF2OCF2H和CF2＝C(CF3)CF2OCF3。
可單獨(dú)地或與彼此混合的形式或作為與其它滅火劑的混合物形式使用這些氟代醚。一般地，以在空氣中落在約3-15％，優(yōu)選5-10％范圍內(nèi)的濃度(v/v)使用本發(fā)明的試劑。本發(fā)明的試劑既適用于泛淹(total flooding)也適用于便攜式火焰抑制領(lǐng)域。與氟代醚混合的合適滅火劑(混合物)包括CF3CHFCF3、CF3CF2CF2H、CF3CH2CF3、CF3CF2H和CF3H。
可通過(guò)許多線路生產(chǎn)本發(fā)明的氟代醚。例如，可通過(guò)三步法制備CF3CHFCF2OCF2H，該方法包括(i)在堿存在下，使甲醇與商購(gòu)的六氟丙烯(CF3CF＝CF2)反應(yīng)，生產(chǎn)CF3CHFCF2OCH3；(ii)用氯氣氯化CF3CHFCF2OCH3，生產(chǎn)CF3CHFCF2OCHCl2；和(iii)用HF氟化CF3CHFCF2OCHCl2，生產(chǎn)最終產(chǎn)品CF3CHFCF2OCF2H。
通過(guò)與強(qiáng)堿如氫氧化鈉或氫氧化鉀進(jìn)一步反應(yīng)，可制備相應(yīng)的不飽和C4或C5氟代醚。
優(yōu)選實(shí)施方案的描述根據(jù)本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)在安全使用的濃度下，飽和與不飽和的C4和C5氟代醚是有效的滅火劑。然而，因?yàn)檫@種氟代醚不含溴或氯，所以它們的臭氧損耗可能性為0。此外，由于該化合物的特征在于短的大氣壽命，所以它們?nèi)菀自谳^低的大氣中分解并因此不引起作為溫室氣體的威脅。
本發(fā)明有用的具體氟代醚是CF3CHFCF2OCH3、CF3CHFCF2OCH2F、CF3CHFCF2OCF2H、CF3CHFCF2OCF3、(CF3)2CHCF2OCH3、(CF3)2CHCF2OCH2F、(CF3)2CHCF2OCHF2、(CF3)2CHCF2OCF3、CF3CF＝CFOCH3、CF3CF＝CFOCH2F、CF3CF＝CFOCHF2、CF3CF＝CFOCF3、CF2＝CFCF2OCH3、CF2＝CFCF2OCH2F、CF2＝CFCF2OCF2H、CF2＝CFCF2OCF3、(CF3)C＝CFOCH3、(CF3)2C＝CFOCH2F、(CF3)2C＝CFOCF2H、(CF3)2C＝CFOCH3、CF2＝C(CF3)CF2OCH3、CF2＝C(CF3)CF2OCH2F、CF2＝C(CF3)CF2OCF2H和CF2＝C(CF3)CF2OCF3。
可單獨(dú)地或與彼此混合的形式或作為與其它滅火劑的混合物形式使用這些氟代醚。一般地，當(dāng)使用單一的本發(fā)明的氟代醚時(shí)，使用在空氣中落在約3-15％，優(yōu)選5-10％范圍內(nèi)的濃度(v/v)。當(dāng)以混合物形式使用時(shí)，使用在空氣中落在約3-15％，優(yōu)選5-10％范圍內(nèi)的濃度(v/v)。在本發(fā)明的氟代醚與其它滅火劑(混合物)混合使用的情況下，氟代醚理想地占共混物的約至少10wt％，和共混物在空氣中的總濃度落在約3-15％，優(yōu)選5-10％范圍內(nèi)，以v/v為基礎(chǔ)。本發(fā)明的試劑既適用于泛淹也適用于便攜式火焰抑制領(lǐng)域。與氟代醚混合的合適滅火劑包括CF3CHFCF3、CF3CF2CF2H、CF3CH2CF3、CF3CF2H和CF3H。
可以以基本上任何最小的火焰可被撲滅的濃度有效地使用本發(fā)明的C4或C5氟代醚，恰當(dāng)?shù)淖畹秃咳Q于具體的可燃材料、具體的氟代醚和燃燒條件。然而，一般地，以至少約3％(v/v)的含量使用氟代醚或其混合物和共混物的情況下，可實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。如果單獨(dú)使用氟代醚，在至少約5％(v/v)的試劑含量下可實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。同樣，根據(jù)經(jīng)濟(jì)原則和對(duì)生命體的潛在毒性決定所使用的最大量。在占據(jù)的區(qū)域內(nèi)，對(duì)于使用氟代醚和其混合物與共混物來(lái)說(shuō)，約15％(v/v)提供方便的最大濃度。在未占據(jù)的區(qū)域可使用高于15％(v/v)的濃度，其中通過(guò)具體的可燃材料、所選擇的氟代醚(或其混合物或共混物)和燃燒條件確定恰當(dāng)?shù)暮?。本發(fā)明的氟代醚試劑、混合物與共混物的優(yōu)選濃度落在約5-10％(v/v)范圍內(nèi)。
可使用用于Halon如Halon 1301和Halon 1211的常規(guī)施用技術(shù)和方法施用氟代醚。因此，可在泛淹的撲滅體系中以足以使火焰撲滅的濃度使用這些試劑，其中將該試劑引入到環(huán)繞火焰的密閉區(qū)域(例如房間或其它圍繞物)中。萬(wàn)一火焰爆發(fā)，根據(jù)泛淹系統(tǒng)，可對(duì)裝置、設(shè)備或甚至房間或圍繞物提供試劑原料和適當(dāng)?shù)墓芫€、閥門和控制器，以便自動(dòng)和/或手動(dòng)地引入適當(dāng)濃度。因此，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知，可在環(huán)境條件下，在最多約600psig下，用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w使滅火劑加壓。
或者可通過(guò)使用常規(guī)的便攜式滅火設(shè)備，將氟代醚試劑施用到火焰上。為了確保試劑完全從滅火器中噴出，通常用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w增加便攜式滅火器內(nèi)的壓力。在環(huán)境條件下，在任何所需的壓力下，可將本發(fā)明含有氟代醚的體系加壓到最多600psig。
本發(fā)明的化合物是非破壞性試劑，和在消除其它介質(zhì)引起的問(wèn)題時(shí)是特別有用的。本發(fā)明的氟代醚的一些應(yīng)用是使以液體和氣體為燃料的火焰撲滅、保護(hù)電子設(shè)備、普通的可燃物如木材、紙張和織物、危險(xiǎn)固體和保護(hù)計(jì)算機(jī)設(shè)備、數(shù)據(jù)加工設(shè)備和控制室。
參考下述具體的實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例本質(zhì)上是例舉性的而不是限制性的。
實(shí)施例1該實(shí)施例表明采用在便攜式(“噴流(streaming)”)應(yīng)用中使用的本發(fā)明火焰抑制劑可獲得的理想“射程”。射程是試劑流可流出的距離；射程越長(zhǎng)越好，因?yàn)檫@使得在沒有非常近距離地靠近火焰的情況下可能滅火，而非常近的距離可導(dǎo)致操作者暴露于火焰和來(lái)自燃燒過(guò)程的有毒濃煙中。
將150ml SS鋼瓶裝配入口管和通過(guò)開/關(guān)閥連接到輸出噴嘴上的封液管。在鋼瓶中引入50gCF3CHFCF2OCF2H，然后用氮?dú)饧訅旱剿鑹毫?。完全釋放出鋼瓶中的?nèi)容物和記錄射程(表1)。
表1CF3CHFCF2OCF2H體系的射程-壓力壓力，psig 射程，英尺25 1080 15120 17150 18
實(shí)施例2該實(shí)施例表明使用本發(fā)明試劑撲滅B類火災(zāi)。將150ml SS鋼瓶裝配入口管和通過(guò)開/關(guān)閥連接到輸出噴嘴上的封液管。在鋼瓶中引入30gCF3CHFCF2OCF2H，然后用氮?dú)饧訅旱?20psig。用20ml甲醇填滿2英寸×4英寸×0.5英寸的SS盤。點(diǎn)燃甲醇和并使之燃燒30秒；然后從4英尺外的距離向火焰上釋放所述試劑。甲醇火焰在1.5秒內(nèi)撲滅；總計(jì)釋放出16g試劑。
實(shí)施例3采用丙酮、異丙醇和庚烷燃料進(jìn)行實(shí)施例2的方法。所有火焰被快速撲滅(見表2)。
表2用CF3CHFCF2OCF2H滅火燃料 撲滅時(shí)間，秒 釋放出的試劑，克丙酮 2.0 25異丙醇 1.5 21庚烷 1.8 11實(shí)施例4該實(shí)施例表明使用本發(fā)明試劑撲滅深成的A類火災(zāi)。將150ml SS鋼瓶裝配入口管和通過(guò)開/關(guān)閥連接到輸出噴嘴上的封液管。在鋼瓶中引入30gCF3CHFCF2OCF2H，然后用氮?dú)饧訅旱?20psig。疊木框由六層6英寸×2英寸×0.125英寸的窯中烘干的冷杉條構(gòu)成，每層由4片組成。用庚烷浸漬疊木框、點(diǎn)燃并使之燃燒5分鐘。然后將試劑釋放到火焰上，導(dǎo)致快速(＜2秒)撲滅；總計(jì)釋放出25g試劑。在撲滅之后，立即將疊木冷卻到可觸摸的程度，這證明該試劑所提供的有效抑制作用。
權(quán)利要求
1.一種滅火方法，包括下述步驟將滅火濃度的組合物引入到火焰上，所述組合物包括選自飽和的氟化C4氟代醚、飽和的氟化C5氟代醚、不飽和的氟化C4氟代醚和不飽和的氟化C5氟代醚中的化合物，和維持所述化合物的濃度直到將火焰撲滅。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述化合物選自CF3CHFCF2OCH3、CF3CHFCF2OCH2F、CF3CHFCF2OCF2H、CF3CHFCF2OCF3、(CF3)2CHCF2OCH3、(CF3)2CHCF2OCH2F、(CF3)2CHCF2OCHF2、(CF3)2CHCF2OCF3、CF3CF＝CFOCH3、CF3CF＝CFOCH2F、CF3CF＝CFOCHF2、CF3CF＝CFOCF3、CF2＝CFCF2OCH3、CF2＝CFCF2OCH2F、CF2＝CFCF2OCF2H、CF2＝CFCF2OCF3、(CF3)2C＝CFOCH3、(CF3)2C＝CFOCH2F、(CF3)2C＝CFOCF2H、(CF3)2C＝CFOCH3、CF2＝C(CF3)CF2OCH3、CF2＝C(CF3)CF2OCH2F、CF2＝C(CF3)CF2OCF2H和CF2＝C(CF3)CF2OCF3。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述化合物選自CF3CHFCF2OCH3、CF3CHFCF2OCH2F、CF3CHFCF2OCF2H、CF3CHFCF2OCF3、(CF3)2CHCF2OCH3、(CF3)2CHCF2OCH2F、(CF3)2CHCF2OCHF2、(CF3)2CHCF2OCF3。
4.權(quán)利要求1的方法，其中以至少約3％(v/v)的含量使用所述化合物。
5.權(quán)利要求1的方法，其中在泛淹體系中使用所述化合物。
6.權(quán)利要求1的方法，其中在便攜式滅火系統(tǒng)中使用所述化合物。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述組合物包括與其它滅火劑的共混物。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述其它滅火劑選自CF3CHFCF3、CF3CF2CF2H、CF3CH2CF3、CF3CF2H和CF3H。
9.一種滅火劑，包括選自CF3CHFCF2OCH3、CF3CHFCF2OCH2F、CF3CHFCF2OCF2H、CF3CHFCF2OCF3、(CF3)2CHCF2OCH3、(CF3)2CHCF2OCH2F、(CF3)2CHCF2OCHF2、(CF3)2CHCF2OCF3、CF3CF＝CFOCH3、CF3CF＝CFOCH2F、CF3CF＝CFOCHF2、CF3CF＝CFOCF3、CF2＝CFCF2OCH3、CF2＝CFCF2OCH2F、CF2＝CFCF2OCF2H、CF2＝CFCF2OCF3、(CF3)2C＝CFOCH3、(CF3)2C＝CFOCH2F、(CF3)2C＝CFOCF2H、(CF3)2C＝CFOCH3、CF2＝C(CF3)CF2OCH3、CF2＝C(CF3)CF2OCH2F、CF2＝C(CF3)CF2OCF2H和CF2＝C(CF3)CF2OCF3的化合物。
10.一種制備CF3CHFCF2OCF2H的方法，包括下述步驟(i)在堿存在下，使甲醇與六氟丙烯反應(yīng)，生產(chǎn)CF3CHFCF2OCH3；(ii)用氯氣氯化CF3CHFCF2OCH3，生產(chǎn)CF3CHFCF2OCHCl2；和(iii)用HF氟化CF3CHFCF2OCHCl2，生產(chǎn)CF3CHFCF2OCF2H。
11.一種制備飽和的氟化C4或C5氟代醚的方法，包括下述步驟(i)在堿存在下，使C1醇與氟化C3或C4鏈烯烴反應(yīng)，形成第一反應(yīng)產(chǎn)物；(ii)用氯氣氯化第一反應(yīng)產(chǎn)物，形成第二反應(yīng)產(chǎn)物；和(iii)用HF氟化第二反應(yīng)產(chǎn)物，形成飽和的氟化C4或C5氟代醚。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述堿選自氫氧化鈉和氫氧化鉀。
全文摘要
高度氟化的飽和與不飽和氟代醚是有效、經(jīng)濟(jì)、不損耗臭氧的滅火劑，在泛淹和便攜式系統(tǒng)中可單獨(dú)或與其它滅火劑的共混物一起使用。
文檔編號(hào)C07C41/22GK1612765SQ01819056
公開日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2001年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月17日
發(fā)明者M·L·羅賓, T·F·羅蘭德 申請(qǐng)人:Pcbu服務(wù)公司