在信息技术日益成熟、飞速发展,对芯片和数据中心的需求增大,含氟化学品的应用日益增长。《产业结构调整指导目录(2019年本)》中明确指出,对消耗臭氧潜能值(ODP)为零、全球变暖潜能值(GWP)低的消耗臭氧层物质(ODS)替代品和含氟精细化学品列入鼓励类,氢氟醚(HFE)是新一代清洗剂。
第一代产品
20世纪30年代科学工作者开发出氯氟烷烃(例如:三氟三氯乙烷[CFC-113]、三氯一氟甲烷[CFC-11]、二氯二氟甲烷[CFC-12]等,简称CFCs),CFCs中的卤素原子是元素周期列表中非金属性及吸电子能力极强的原子。这样的有机化合物既有有机物质的非极性、又具有卤素原子极强的极性,同时具有无毒或低毒、不可燃、不爆炸、易检漏、工艺简单、价格低廉等特点,又可以溶解带极性的无机污物,作为清洗剂是极好的。
第二代产品
在考虑CFCs替代品时, 科学家考虑在 CFCs分子中引入氢原子,研发出含氢氯氟烃(HCFC),一方面保持CFCs的良好物性,一方面降低分子中Cl原子个数以降低对臭氧层的破坏,但仍同时存在Cl、F原子, 因此HCFC作为第二代产品(以CFCs为第一代产品)的 ODP值不为0(如1,1-二氯一氟乙烷[HCFC-141b]的ODP值为0.11),蒙特利尔议定书对HCFC也规定了淘汰期限, 只是比CFCs 类化合物迟一些
第三、四代产品
ODP为0的产品为第三、四代产品,因不含Cl元素,对大气臭氧层没有破坏,ODP为0。氢氟烃(HFC)为第三代产品,曾被认为是理想的ODS替代品,但是由于HFC能很强的吸收红外辐射,具有很高的GWP值。第四代产品含氟烯醚(HFO)和氢氟醚(HFE),是科学工作者为得到与 CFCs、 HCFCs相似的物理性质, 又能够较快地在大气中分解。如HFE是含氟、碳、氢、氧元素的醚类化合物,C-O-C键键能较小,易在对流层分解,被雨水带回地面,大气寿命短约为1~5年,GWP值低,对环境几乎没有影响。HFE具有无闪点、低毒性、无腐蚀性、不燃等安全性,低表面张力、化学稳定性良好、材料兼容性良好等优良性能,以及无臭氧层破坏、无温室效应、低VOC、较短的大气寿命等环保性能,易于储藏和运输,具有其他替代品无可比拟的优势,应用非常广泛,例如
1.制冷剂,可用于冰箱、冷柜、高温热泵、汽车空调,也可用作数据中心沉浸式冷却的冷却液,大幅降低能源使用,缩小数据中心空间规模,优化服务器硬件性能。
2.清洗剂,HFE物质很易发挥,快干无残留,且对碳氟聚合物溶解力强,因而适用作气体干燥剂、清洗剂、衣物干洗剂、精密器件的清洗。在美国环境保护局(US EPA)确定的氟利昂替代物清单中被指定为可无限制使用。因其兼顾清洗能力、过程安全和环境保护,受到产品附加值高的企业的青睐,一旦其生产成本能大幅降低,必将得到迅速推广。
3.发泡剂,HFE的摩尔质量大,蒸汽导热系数低,不燃性和热稳定性等可作为硬质泡沫塑料的发泡剂、绝缘材料添加剂、灭火剂的添加剂和传热工质。
总体来说,HFE(氢氟醚)是一种具有良好前景的化合物,HFE(氢氟醚)的研究也正在逐步受到人们的关注。