ОЗОНОБЕЗОПАСНЫЕ ЗАМЕНИТЕЛИ ХЛАДОНА 113
В развитых странах, присоединившихся к Монреальскому протоколу, исследования и разработки в области заменителей озоноопасных хладонов начались на десятилетие раньше, нежели в России.
Поэтому сегодня их промышленность может предложить более широкий и эффективный ассортимент данной продукции и обладает гораздо большим опытом ее применения в различных областях, в том числе и в ракетно-космическом комплексе (где сегодня Россия по-прежнему использует озоноопасный R113). В частности, больших успехов достигли такие компании, как DuPont (продукты Vertrel), 3M (Novec), Solvay(Solkane) и др. Рассмотрим опыт США.
Агентство США по защите окружающей среды инициировало программу по поиску альтернатив веществам, разрушающим озоновый слой. На сайте агентства можно ознакомиться с предлагаемыми альтернативами. В программе по поиску альтернатив озоноразрушающим веществам заменители классифицируются по областям применения на три группы:
- растворители для чистки электроники;
- растворители для очистки металлов;
- растворители для высокоточной очистки.
В свою очередь в каждой группе выделяются различные типы веществ, предлагаемых в качестве альтернативы.
Заменители хладонов в США
| Заменители для высокоточной чистки, США | |
| Заменители | Заменяемые озоноразрушающие вещества |
| Водные очистители | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Полуводные очистители | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Органические растворители (терпены, С5-С20 нефтяные углеводороды, оксигенированные органические растворители такие как кетоны, эфиры, спирты и т. п.) | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Трихлороэтилен, перхлороэтилен, хлорид метилена | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Сверхкритические жидкости, плазменная чистка, чистка ультрафиолетом/озоном | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Транс-1,2-дихлороэтилен | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Гидрофторэфир 7100: С4F9OCH3 | Хладон-113, Метилхлороформ, Гидрохлорфторуглерод 141b |
| Гидрофторэфир 7200: С5F9OCH3 | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Гептафторциклопентан | Хладон-113, Метилхлороформ, Гидрохлорфторуглерод 141b |
| Гидрофторэфир 7000 | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Гидрофторуглерод-365mfc | Хладон-113, Метилхлороформ, Гидрохлорфторуглерод 141b |
| Летучие силоксаны метилов | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Чистящее вещество Mini-Max® | Хладон-113, Метилхлороформ, Гидрохлорфторуглероды |
| Монохлоротолуены и бензотрифториды | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Гидрофторуглерод-4310mee | Хладон-113, Метилхлороформ, Гидрохлорфторуглерод 141b |
| Гидрофторуглерод-225ca / cb | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Перфторуглероды (C5F12, C6F12, C6F14, C7F16, C8F18, C5F11NO, C6F13NO, C7F15NO, C8F16) | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Заменители для чистки металлов | |
| Водные очистители | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Полуводные очистители | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Органические растворители (терпены, С5-С20 нефтяные углеводороды, оксигенированные органические растворители такие как кетоны, эфиры, спирты и т. п.) | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Трихлороэтилен, перхлороэтилен, хлорид метилена | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Чистящие масла | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Суперкритические жидкости | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Летучие силоксаны метилов | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Транс-1,2-дихлороэтилен | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Гидрофторуглерод-4310mee | Хладон-113, Метилхлороформ, Гидрохлорфторуглерод 141b |
| Гидрофторэфир 7100: С4F9OCH3 | Хладон-113, Метилхлороформ, Гидрохлорфторуглерод 141b |
| Гидрофторэфир 7200: С5F9OCH3 | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Гептафторциклопентан | Хладон-113, Метилхлороформ, Гидрохлорфторуглерод 141b |
| Гидрофторуглерод-365mfc | Хладон-113, Метилхлороформ, Гидрохлорфторуглерод 141b |
| Гидрофторуглерод-225ca / cb | Хладон-113, Метилхлороформ |
| Чистящее вещество Mini-Max® | Хладон-113, Метилхлороформ, Гидрохлорфторуглероды |
| Монохлоротолуены и бензотрифториды | Хладон-113, Метилхлороформ |
Источник: данные U.S. Environmental Protection Agency
В статьях НАСА (США) ещё в 1999 году упоминаются не содержащие хлорфторуглеродов вещества, предназначенные для чистки компонентов аэрокосмической техники. К их числу относятся гидрофторуглероды Vertrel® от американской компании DuPont.
В результате переговоров компанией DuPont было предложено три наиболее вероятных заменителя хладона-113 для чистки оборудования в аэрокосмической промышленности, к их числу относятся:
Vertrel SDG;
Vertrel C-HD;
Vertrel MCA;
Vertrel SDG представляет собой смесь не воспламеняющихся гидрофторуглеродов и транс-1,2-дихлороэтилена. Vertrel SDG разработан, чтобы заместить трихлорэтилен и н-пропил бромид. Также данная марка может быть использована в качестве заменителя для других чистящих веществ таких как: гидрохлорфторуглерод-225 и его смесей, гидрохлорфторуглерод-141b, хлорфторуглероды, перфторированный углерод и водные очистители. Основные области применения – чистка оптики и обезжиривание.
Все области применения включают в себя:
- удаление масел, воска, жира;
- удаление силиконовых смазок;
- очистка оптики;
- жидкость-носитель;
Состав Vertrel SDG
| Компонент | Доля по массе |
| Гидрофторуглерод | 17-20% |
| 1,2 транс-дихлорэтилен | 80-83% |
| Вода | менее 200 чнм |
| Нелетучий остаток | менее 50 чнм |
| Вид | Чистый, бесцветный |
Источник: данные DuPont
Vertrel C-HD представляет собой смесь Vertrel XF (2,3-дигидродекафторпентан) с транс-1,2-дихлорэтиленом и этанолом. Данная марка может заменить хладон-113, 1,1,1-трихлорэтан, гидрохлорофторуглероды, перфторуглероды во многих областях применения, подразумевающих использование аэрозоля. Основная область применения Vertrel C-HD – аэрозольное растворение масел, жира, гудрона.
Состав Vertrel C-HD
| Компонент | Доля по массе |
| Vertrel XF | 24,5-26,5% |
| транс-1,2-дихлорэтилен | 67,2-69,2% |
| Этанол (денатурированный алкоголь) | 6-6,8% |
| Нелетучий остаток | не более 10 чнм |
| Влага | не более 200 чнм |
| Вид | Чистый, бесцветный |
Источник: данные DuPont
Vertrel MCA представляет собой смесь Vertrel XF (2,3-дигидродекафторпентан) с транс-1,2-дихлорэтиленом. Данная марка может заменить хладон-113, метил хлороформ, гидрофторуглероды и перфторуглероды во многих областях применения. Основная сфера применения Vertrel MCA – чистка оптики.
Состав Vertrel MCA
| Компонент | Доля по массе |
| Vertrel XF | 61-63% |
| транс-1,2-дихлорэтилен | 37-38% |
| Нелетучий остаток | не более 10 чнм |
| Влага | не более 100 чнм |
| Кислотность | не более 1 чнм |
| Хлорид | не более 1 чнм |
| Вид | Чистый, бесцветный |
Источник: данные DuPont
Марки Vertrel MCA и Vertrel C-HD включают в рецептуру Vertrel XF, который является запатентованной разработкой фирмы DuPont и представляет собой гидрофторуглерод (2,3-дигидродекафторопентан).
Физические характеристики растворителей
| Характеристика | Значения | |||||||||
| DuPont Vertrel SDG | DuPont Vertrel С-HD | DuPont Vertrel MCA | Хладон- 113 | ГХФУ 141b | ГХФУ 225 ca/cb | Novec HFE-72DE | Н-пропил бромид | Трихлор-этилен | Solkane 365mfc | |
| Точка кипения С | 43 | 41 | 39 | 48 | 32 | 54 | 43 | 71 | 87 | 40,2 |
| Точка замерзания С | -50 | -50 | -50 | -35 | -103,5 | -131 | - | -76 | -86 | -35 |
| Плотность жидкости кг/литр | 1,29 | 1,26 | 1,42 | 1,56 | 1,23 | 1,55 | 1,28 | 1,35 | 1,46 | 1,26 |
| Поверхностное натяжение Н/м | 0,0212 | 0,0194 | 0,0152 | 0,1073 | 0,0193 | 0,0162 | 0,019 | 0,0259 | 0,0323 | 0,015 |
| Вязкость при 25 С (сантипуаз) | 0,59 | 0,48 | 0,49 | 0,47 | 0,43 | 0,59 | 0,45 | 0,49 | 0,54 | 0,4 |
| Упругость пара (кПа) | 51,7 | - | - | 44,5 | 76,9 | 38,5 | 46,6 | 20,3 | 9,9 | - |
| Тепло парообразования в точке кипения (кДж/кг) | 283 | 310,1 | 181,2 | 148 | 225 | 146 | 219 | 248 | 237,9 | 177 |
| Теплопроводность при 25 С (кДж/кг С) | 1,12 | 1,3 | 1,13 | 0,87 | 1,41 | 1,2 | - | - | 0,87 | 1,47 |
| Индекс Каури Бутанол | 95 | 35 | ~ 35 | 37 | 56 | 31 | 129 | 125 | 129 | 13 |
Источник: данные DuPont
Характеристикой, отражающей агрессивность растворителя, является индекс Каури Бутанол (KB index). Наибольшую эффективность демонстрируют растворители трихлорэтилен, Н-пропил бромид, а также Novec HFE-72 DE.
Novec HFE-72 DE является смесью метил нонафторобутил эфира, этил нонафторбутил эфира и транс-1,2-дихлорэтилена. Производитель растворителя – компания 3M. Основное применение – удаление масел, жиров, воска.
Состав Novec HFE-72 DE
| Компонент | Доля по массе |
| Метил нонафторбутил эфир (C4F9OCH3) | 10% |
| Этил нонафторбутил эфир (C4F9OC2H5) | 20% |
| Транс-1,2-дихлороэтилен | 70% |
Источник: данные 3M
Помимо описанных выше растворителей в таблице также представлен растворитель Solkane 365mfc, предложенный в качестве заменителя компанией Solvay. Растворитель представляет собой гидроуглерод формулы CF3-CH2-CF2-CH3. Остальные растворители представленные в таблице являются озоноразрушающими веществами, которые необходимо заменить. К ним относятся н-пропил бромид, трихлорэтилен, хладон-113…
C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка хладонов можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок хладонов в России».