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用于灭火应用的环境有益且有效的氢氯氟烃组合物
申请号	CN201180059683.2	申请日	2011-12-08	公开(公告)号	CN103347569A	公开(公告)日	2013-10-09
申请人	美国太平洋公司;			发明人	杰夫·吉布森; 布拉德福·科尔顿;
摘要	描述了可以在如灭火或制冷的很多应用中使用的组合物。所述的组合物可以包含氢氯氟烃如2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷、分散剂如CF3I以及惰性气体如氩，并且在一些实施方案中可以保持在压力下。例如，一些灭火组合物可以由2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷、CF3I和氩组成。
权利要求	1.一种灭火装置，所述灭火装置包括容器、阀和喷嘴，其中所述容器含有灭火组合物；其中所述灭火组合物在约20℃具有约70psig至约800psig的压力并且基本上由以下各项组成： 2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷； CF3I；和氩。 2.权利要求1所述的灭火装置，其中所述2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷是不计氩的所述灭火组合物的约95重量％。 3.权利要求1所述的灭火装置，其中所述灭火组合物在约20℃具有约70psig至约 250psig的压力。 4.权利要求1所述的灭火装置，其中所述CF3I是不计氩的所述灭火组合物的约4重量％至约6重量％。 5.一种用于灭火的组合物，所述组合物包含2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷、CF3I和氩。 6.权利要求5所述的组合物，所述组合物基本上没有SF6、CF4、CHF3和CO2。 7.权利要求5所述的组合物，所述组合物基本上没有CF4。 8.权利要求5所述的组合物，其中所述CF3I具有基于不计氩的所述组合物的总重量在约4重量％至约6重量％的范围内的浓度。 9.权利要求5所述的组合物，所述组合物包含基于不计氩的所述组合物的重量约92重量％至约97重量％的2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷和约3重量％至约8重量％的CF3I，并且其中氩的加入在约20℃产生约70psig至约150psig的组合物压力。 10.权利要求5所述的组合物，所述组合物包含基于不计氩的所述组合物的重量约94重量％至约96重量％的2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷和约4重量％至约6重量％的CF3I，并且其中氩的加入在约20℃产生约100psig的组合物压力。 11.一种灭火装置，所述灭火装置包括灭火组合物，其中所述灭火组合物是权利要求5所述的组合物。 12.权利要求11所述的灭火装置，所述灭火装置还包括容器、阀和喷嘴，其中所述容器容纳所述灭火组合物；其中所述组合物还包含：基材，所述基材包含2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷；分散剂，所述分散剂基本上由CF3I组成；和惰性气体，所述惰性气体包含氩。 13.权利要求12所述的灭火装置，其中所述灭火组合物基本上没有CF4。 14.权利要求12所述的灭火装置，其中所述基材基本上由2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷组成。 15.权利要求12所述的灭火装置，其中所述灭火组合物在约20℃具有约70psig至约 200psig的压力。 16.权利要求15所述的灭火装置，其中所述灭火组合物在约20℃具有约100psig至约 150psig的压力。 17.权利要求11所述的灭火装置，其中所述灭火组合物包含基于所述基材和所述分散剂的总重量约94重量％至约96重量％的2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷和约4重量％至约 6重量％的CF3I。 18.权利要求11所述的灭火装置，所述灭火装置还包括压力传送系统、容器以及所述组合物，其中所述灭火组合物基本上由基于2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷和CF3I的总重量约94重量％至约96重量％的2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷和约4重量％至约6重量％的CF3I；以及在约20℃产生约100至约195psig的组合物压力的氩组成。 19.权利要求18所述的灭火装置，其中所述灭火组合物在20℃具有约100psig至 150psig的压力。 20.权利要求18所述的灭火装置，其中所述灭火组合物基本上由基于2，2-二氯-1，1， 1-三氟乙烷和CF3I的总重量约95重量％的2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷和约5重量％的CF3I；以及在约20℃产生约100至约195psig的组合物压力的氩组成。
说明书全文	用于灭火应用的环境有益且有效的氢氯氟烃组合物 [0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请要求2010年12月10日提交的美国临时申请61/422,107的权益，其通过引用以其全部内容结合在此。技术领域 [0003] 本发明的实施方案涉及用包含试剂如氢氯氟烃、分散剂和惰性气体的组合物灭火。背景技术 [0004] 采用CF4作为分散剂包含氢氯氟烃的组合物在美国在灭火装置中从1994年已经开始销售。对于CF4的全球变暖影响的关注增加了对于这些和相关的组合物中的替代分散剂的需要。发明内容 [0005] 本文描述的组合物一般可在如灭火或制冷的多种应用中使用。该组合物可以包括氢氯氟烃如2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷，分散剂如CF3I，以及惰性气体如氩，并且可以在一些实施方案中被保持在压力下。一些实施方案提供包含2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷、CF3I和氩的组合物。2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷可以具有低的臭氧消耗潜能和全球变暖潜能。此外，CF3I可以具有低的全球变暖潜能。 [0006] 一些实施方案提供一种灭火装置，所述灭火装置包括灭火组合物，如本文所描述的组合物。这种灭火装置或灭火组合物可以是目前的灭火装置或组合物的环境有益的替代物。在一些实施方案中，灭火装置可以包括容器和压力传送系统，如包括阀、软管和/或喷嘴的压力传送系统，其中所述容器含有灭火组合物。在一些实施方案中，灭火组合物可以处于压力之下，例如，它可以具有约70psig至约800psig的压力。 [0007] 一种灭火组合物，所述灭火组合物可以是本文描述的任意组合物。在一些实施方案中，灭火组合物可以包括：基材，如包含2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷的基材；分散剂，如包含CF3I，或基本上由CF3I组成的分散剂；以及惰性气体，如包含氩的气体。在一些实施方案中，灭火组合物可以包含2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷、CF3I和氩，或基本上由2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷、CF3I和氩组成。 [0008] 一些实施方案提供一种灭火装置，所述灭火装置包括容器和压力传送系统，如包括阀、软管和/或喷嘴的压力传送系统。容器可以含有灭火组合物。例如，灭火组合物可以具有约70psig至约800psig的压力并且基本上由2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷、CF3I和氩组成。 [0009] 灭火装置的一些实施方案可以包括容器、阀、软管和/或喷嘴，其中所述容器含有灭火组合物；其中所述灭火组合物包含：基材，所述基材包含2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷；分散剂，所述分散剂基本上由CF3I组成；以及惰性气体，所述惰性气体包含氩。附图说明 [0010] 图1描绘了手持式灭火装置的实施方案。 [0011] 图2描绘了喷嘴的一个实施方案。具体实施方式 [0012] 本文描述的组合物可以包括适合作为用于灭火组合物的基材的氢氯氟烃、分散剂以及惰性气体，并且可以在一些实施方案中被保持在压力下。 [0013] 氢氯氟烃可以是适合作为用于灭火组合物的基材的任意氢氯氟烃。该基材可以是至少包含碳、氟、氯和氢的任意灭火活性剂。当选择合适的化合物或化合物的组合时可以考虑灭火活性能力。对于基材可有帮助的是包含具有3500-7500 波长范围内的辐射的高吸光度的化合物。还可以有用的是如果基材包含具有在70-400道尔顿范围内的分子量的化合物。此外，可以有用的是如果基材包含在低于400℃的温度化学和物理稳定的化合物。还可以适宜的是如果基材包含在氧的存在下稳定的化合物。基材中的化合物的另一种有用性质是当以5-60体积％的范围在燃料-空气混合物中稀释时的钝化能力。最终，在一些实施方案中，基材包含具有约60℃或约70℃以下的沸点和/或在或低于约-30℃的三相点的化合物。可用的氢氯氟烃的实例可以包括，但是不限于，氢氯氟乙烷、氢氯氟丙烷、氢氯氟丁烷等。 [0014] 在一些实施方案中，氢氯氟烃包含2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷。这种化合物由以下结构表示： [0015] [0016] 并且具有306-83-2的CAS注册号。该化合物还可以被称为以下名称，如：2，2-二氯-1，1，1-三氟-乙烷；1，1，1-三氟-2，2-二氯乙烷；1，1，1-三氟二氯乙烷；1，1-二氯-2，2，2-三氟乙烷；2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷；CFC123；二氯(三氟甲基)甲烷；F123；氟碳 -123；FC-123；Freon123；Fron123；HCFC-123；Halocarbon-123；HFA123；Khladon123； TM TM R123；Solkane 123；FE232 和其他名称。在一些实施方案中，用于灭火组合物的基材基本上由2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷组成。 [0017] 该组合物还可以包含惰性气体。惰性气体的特征可以变化，并且可以包括，例如，在其中可以储存灭火器的条件下处于气态并且当暴露于火焰时不以促进火焰的方式反应的任意组合物、化合物或元素。如果惰性气体能够起到用于灭火组合物的推进剂功能以使得当打开灭火装置时将灭火组合物推出灭火装置也可以是有帮助的。在一些实施方案中，惰性气体可以具有位于或低于约-50℃的临界温度。对于惰性气体也可以有用的是在或高于约-50℃为气相。还可以适宜的是如果惰性气体在基材和分散剂的混合物中具有可接受的溶解度，例如在低于70psig的分压下至少约0.2重量％。另一方面，还有帮助的是惰性气体的溶解度足够低以允许惰性气体达到可接受的压力以充当推进剂。对于一些灭火装置，如果惰性气体在灭火体系中可以产生约20至约300psig，约29psig至约72psig，约70psig至约220psig，约100psig至约145psig，或约100psig的推动压力可以是有帮助的。最后，对于一些惰性气体可以适宜的是能够惰性化燃料-空气混合物，例如通过置换氧。惰性气体的一些实例可以包括，但是不限于，N2、He、Ar、Kr、Xe，以及它们的组合。 [0018] 如果将基材施加至火焰的基部，并且如果基材能够到达火焰中心，则可以提高灭火能力。在一些情况下，该过程可能不完全由推进剂或惰性气体控制，并且可以使用机械装置如喷嘴。将分散剂溶解在基材中可以提高基材向火焰的施加，并且还可以帮助基材到达火焰中心。分散剂如果在基材中具有高溶解度，可以能够更好地履行该功能。如果分散剂具有令人满意的分散基材的能力也可以是有帮助的。在一些实施方案中，如果分散剂在从用于灭火剂的加压容器排出之后是气体，或接近于气体也可以是有帮助的。 [0019] 一些性质提高分散剂发挥其功能的能力，例如在基材中的溶解度和帮助惰性气体或推进剂将组合物递送至火焰的能力。例如，对于分散剂可以有帮助的是在约20℃具有高于基材的蒸气压至少40psi的蒸气压，以及低于-10℃并且比基材的沸点低至少30℃的沸点。对于分散剂可以有用的另一个性质可以是在约0.5重量％至约40重量％范围内的在基材中的溶解度。在一些实施方案中，当在约20℃、压力为约25psig时，分散剂可以按以下水平溶解在基材中如在2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷中：至少约0.1重量％，约1重量％或约5重量％；和/或至多约20重量％，约30重量％或约50重量％。在一些实施方案中，当在约20℃、压力为约50psig时，分散剂可以按以下水平溶解在基材中如在2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷中：至少约0.2重量％，约2重量％或约10重量％，和/或至多约30重量％，约40重量％或约50重量％。在一些实施方案中，基材和分散剂的混合物可以在灭火体系中并且在约-30至约+40℃的温度产生约36psig至72psig的压力。 [0020] 如果分散剂可以与推进剂和喷嘴组合快速地膨胀并且分散基材也可以是有帮助的。依赖于喷雾距离和基材的分子量，不同尺寸的液滴可以是适宜的。如果分散剂具有3500- 波长范围内的辐射的高吸光度也可以是有帮助的。 [0021] 以上段落列出了对于本文公开的灭火组合物的特定组分的数种有帮助的或有用的属性。如本领域技术人员将明白的，单一组合物或组分可以具有所列出的属性中的一种或多种，但是它们不需要具有这些属性的全部或任一种以落入本文公开的本发明的范围之内。 [0022] 分散剂的一些实例可以包括，但是不限于，二氧化碳(CO2)、氦(He)、氖(Ne)、氪 (Kr)、氙 (Xe)、PFC-14(CF4)、HFC-23(CHF3)、HFC-125(CHF2CF3)、HFC-134a(CH2FCF3)、HFC-227ea(CF3CHFCF3)、三氟甲基碘(CF3I)、六氟化硫(SF6)等。在一些实施方案中，分散剂可以基本上没有SF6、CF4、CHF3和/或CO2。CF4和CHF3具有高的全球变暖潜能(GWP)。CF4的100yr总时间范围GWP(其中CO2＝1.0)为7,390。CHF3的该值为14,760(WMO Report NO50，臭氧消耗的科学评估(Scientific Assessment of Ozone Depletion)：2006，第8章)。CF3I的100yr总时间范围GWP是＜1。 [0023] 因此，在一些实施方案中，灭火组合物可以包含三种组分：基材、分散剂和推进剂。在一些实施方案中，基材可以是灭火组合物的重量的至少约60％、约75％或约85％，至多约95％、约97％或约99％。在一些实施方案中，分散剂可以是灭火组合物的重量的至少约 0.1％、约1％或约4％，和/或至多约6％、约10％或约15％。例如，在一些实施方案中，分散剂如CF3I可以以灭火组合物的约5重量％存在。在一些实施方案中，基材可以包含2， 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷，或基本上由2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷组成，并且分散剂可以包含CF3I，或基本上由CF3I组成，其中CF3I可以是基材和分散剂的总重量的，或不计惰性气体的灭火组合物的重量的约1％至约5％，约4％至约6％，或约5％的重量。在一些实施方案中，惰性气体可以是灭火组合物的至少约0.2％、约0.5％或约1％，和/或至多约2％、约 3％或约4重量％。 [0024] 一些实施方案涉及包含本文公开的组合物的灭火装置。灭火装置可以包括填充有在工作压力，如至少约20psig至约800psig，或约70psig至约450psig下的灭火组合物的容器。在一些实施方案中，手持式灭火器可以在70psig至约220psig的压力操作。在一些实施方案中，灭火装置可以在约72psig，87psig，或100psig至约150psig或约220psig操作。在一些实施方案中，灭火装置的压力可以是：至少约20psig、约29psig、约30psig、约70psig、约72psig或100psig；和/或至多约150psig、195psig、200psig、217psig、220psig、435psig、450psig、700psig、725psig或800psig；和/或可以是约72psig、约 87psig、约101psig、约145psig或约217psig。在一些实施方案中，灭火组合物包含：具有基于液体组分的总重量在95重量％的水平的2-二氯-1，1，1-三氟乙烷和在5重量％的水平的CF3I的液体组分；以及在约72至约150psig，或在约100psig的压力的氩。 [0025] 灭火装置可以包括压力传送系统。具有压力传送系统的灭火装置的一个实例描绘在图1中。图1是包括容器1、阀2、软管3和喷嘴4的手持式灭火器的示意图。在一些实施方案中，灭火装置可以设置有不同类型的喷嘴，并且填充度可以变化，即容器可以填充有更小或更大重量的灭火剂。在一些实施方案中，灭火装置可以包括圆锥喷嘴，即具有在排放灭火剂的方向上发散的喷嘴部件。 [0026] 图2示意性地示例了喷嘴4的一个实施方案。这种特殊的喷嘴4包括连接12和喷嘴部件14。喷嘴或连接具有入口直径d1和喷嘴部件入口直径d2。喷嘴部件具有长度L和出口角α。在一些实施方案中，d1、d2、L和α具有以下值。 [0027] d2＜d1＜1.4d2 [0028] 1.5d2＜L＜15d2 [0029] 10＜α＜40° [0030] 一些实施方案涉及用于通过施加如上所述的气体-液体混合物控制火焰或余烬蔓延的方法。 [0031] 容器的填充度可以取决于基材、分散剂和推进剂的组合。 [0032] 在一些实施方案中，特定用途可以影响喷嘴的设计。例如，喷嘴部件可以设计为提供适于预期用途的灭火组合物的液滴粒径和分散比。例如，可以采用便携式灭火器通过用软管或一些其他功能部件喷雾将灭火组合物施加至火焰中心，如果将气体混合物通过图2中所示的设计的喷嘴施加可以获得改善的效果。对于固定体系，即全面淹没体系，灭火组合物的流动可能是不那么重要的。然而，可能重要的是气体混合物的分散和蒸发尽可能快。 [0033] 灭火活性基材、分散剂和推进剂之间的关系在不同的应用领域中可能是重要的。当直接施加灭火组合物时，如在当使用便携式灭火器的情况下，熄灭效果可能依赖于流动速率，例如单位时间施加的灭火组合物的量，以及喷雾图案。例如，如果喷雾图案过于集中，它可能穿透火焰而不具有特别的灭火效果。如果图案过细地分散，灭火组合物或基材可能被热火焰气体从火焰移去从而被证明为无效。 [0034] 实施例1 [0035] 测试CF4、Xe、Kr、N2、Ar、HFC-125、HFC-134a、CO2和CF3I在2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷(HCFC-123)中的溶解度。对于每个测试，获得气压计读数和环境温度。称量压力管，并且将约105mL的HCFC-123加入至该管。施加真空约30秒，并且记录管的重量和液体的体积。将所测试的气体加入至管中以获得以下分压：至25psia，50psia，或75psia。记录管压、重量和液体体积。使用这些值计算在给定分压下气体在HCFC-123液体中的溶解度。在表1中给出的结果显示N2和Ar的溶解度显著低于其他气体。 [0036] 表1 [0037] [0038] [1]CF3I和HFC-134a不能够达到该分压。 [0039] 实施例2 [0040] 对表2中的2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷外加添加剂的组合物进行标准UL-711室内火焰测试。这些测试使用对于HCFC Blend B(其采用CF4作为分散剂)可商购的UL批准合格的硬件配置(exact UL listed hardware configurations)。结果在表2中给出，其中“P”表示组合物通过测试并且“F”表示组合物未通过测试。空白条目表示未对组合物进行该火焰测试。如果在改变硬件的情况下重新测试，未通过的测试可能通过，但当评价在现有商业硬件构造中的CF4的替代分散剂时这是不适宜的。 [0041] 表2 [0042] [0043] [0044] 虽然已经在特定优选实施方案和实施例的上下文中描述了权利要求，但是本领域技术人员将明白的是本发明的权利要求延伸超出具体公开的实施方案至其他备选实施方案和/或应用，以及其显而易见的修改和等价物。因此，意图是所公开的权利要求的范围不应被上面描述的具体公开的实施方案所限制。

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