新型含氟材料Word格式文档下载.docx

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世界上纺织、汽车工业对氟材料的使用也在迅速增加。

民用高层建筑物和家用不粘锅的长寿命涂料也是含氟高分子材料制造的。

再比如，世界上在若干年后将停止使用134a制冷剂后，规定使用的152a等下一代制冷剂也是含氟化学品。

随着我国的快速发展和氟化工、含氟材料在技术上的不断突破，含氟化学品和含氟新材料的应用领域还将不断扩大。

　　二、国内发展亟需的几种新型含氟材料

　　长期以来，我国的含氟新材料一直处于功能性和价值链的低端，高附加值的下游产品依赖进口，应用研发不足。

目前，我国在氟化工与含氟新材料方面虽然与欧、美、日已形成四足鼎立之势，但与发达国家在品种、应用、研发和规模上还有巨大差距，许多国内发展亟需的含氟新材料项目还有待加快开发和建设。

以下是几种对我国具有战略意义的含氟新材料。

（一）芯片刻蚀介质气体C4F6（六氟化四碳）

　　在芯片制造的众多流程当中，刻蚀是其中重要的一步，目的是在衬底上留下需要的图形电路。

刻蚀就是把基片上无光刻胶掩蔽的加工表面如氧化硅膜、金属膜等刻蚀掉,而使有光刻胶掩蔽的区域保存下来,这样便在基片表面得到所需要的成像图形（电路图）。

　　刻蚀方式有湿法化学刻蚀和干法化学刻蚀。

干法刻蚀由于刻蚀方向性强、工艺控制精确、方便、无脱胶现象、无基片损伤和沾污,所以其应用范围日益广泛。

按照被刻蚀的材料，干法刻蚀又可以分为三种：

金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀；

其中，介质刻蚀使用量最大。

　　作为新一代环保电子气体，电子级C4F6成为集成电路IC芯片等制造时必不可少的介质刻蚀气体，其GWP值（衡量一种物质产生温室效应的指标，越小对环境越友好）几乎为0，而且能完成纳米级沟槽的加工，成为电子工业领域内一把神奇的“刻刀”。

　　然而，目前C4F6提纯技术被发达国家所垄断，国内市场上在售的电子工业用C4F6气体均为进口。

C4F6是一个附加值高，市场前景广阔的新品，为打破国际垄断，抢占国内高纯C4F6市场，国内不少同行都对其开展了研究。

　　2015年，浙江省化工研究院特种气体研发团队提出自主开发新一代含氟电子气体C4F6的提纯技术。

C4F6是浙化院首个自主开发的电子级特气品种，经过艰苦的攻关，终于提出了创新的C4F6提纯方法并成功拿出了样品。

（二）含氟电力绝缘介质

　　在电力工业中，高纯六氟化硫是种重要的介质，它用作封闭式、高压开关的灭弧和绝缘气体。

SF6（六氟化硫）气体的卓越性能实现了装置经济化、低维护化的操作。

目前，作为绝缘和灭弧介质，还没有其他技术能从技术、经济和生态的角度超过SF6气体。

六氟化硫便于在工厂中装配，运输和安装方便。

适用的温度和压力范围大。

　　高纯六氟化硫无噪声，不受无线电干扰，绝缘、灭弧及冷却性好。

有利于减小电气设备的体积和质量，布置紧凑。

而且六氟化硫在高压高温的情况下分解，分解成氟化氢、二氧化硫、四氟化硫、硫化氢等有毒物质会导致肺组织急性水肿，影响肺部氧气交换，导致缺氧而窒息性死亡。

所以及时发现并解决SF6泄漏的问题是刻不容缓。

　　近些年来，随着社会、经济和开关技术的不断发展，工程建设的复杂程度加大，开关设备的小型化、免维护、智能化的产品越来越受到青睐。

六氟化硫具有良好的绝缘性能，现阶段被广泛应用于高压开关设备中，在正常工况下，是较为理想的绝缘及灭弧介质。

　　由于SF6气体高的温室效应，迫切需要找到一种新的低温室效应SF6绝缘气体替代物，用于现有的或经过改造的电力设备。

1997年，美国国家标准和技术协会会议上已把c-C4F8混合气体列为最有潜力的SF6绝缘替代物。

　　（三）含氟高端灭火剂

　　有机氟化物具有高化学稳定性、高热稳定性、不燃性、高密度、高气体溶解度、高可压缩性、低表面张力、低热导率、低水溶性等特性。

这些特性为有机氟化物在消防灭火领域的应用奠定了基础，消防行业是有机氟化物应用的重要领域。

　　我国的有机氟化学研究始于20世纪50年代后期，最初主要为国防建设服务。

含氟灭火剂的相关研究起步较晚，研究单位也较为集中。

总体来看，我国含氟灭火剂的原创研究能力不足，跟踪模仿研究较多。

在干粉灭火剂领域，抗复燃超细干粉灭火剂仍处于实验室研究阶段，尚未进行规模化生产；

在气体灭火剂领域，国内可以提供七氟丙烷灭火剂等产品，但缺乏前瞻性研究。

在今后一定时期研究重点仍会集中于六氟丙烷、七氟丙烷及全氟己酮等化合物，相关产品的国产化是摆脱对进口产品依赖的唯一手段。

　　随着我国基础设施建设的迅速展开，尤其是机场、交通场站和码头等人流物流密集场所，以及能源运输、储存及使用规模的不断扩大，相关行业对高性能灭火剂的需求不断提高，市场前景光明。

同时，受《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》和《蒙特利尔议定书》的限制，开发新型低毒无污染的含氟灭火剂也是对国内研究机构的重大挑战。

今后数年是新型含氟灭火剂开发的关键时期，需要国内相关行业的通力合作。

　　（四）含氟新型冷媒（制冷剂）

　　新冷媒就是为了解决以前用的冷媒氟利昂对大气的危害而采用的一种新的环保冷媒。

制冷剂中氟元素的含量从第二代开始呈现稳步向上的趋势，尤其是在第三代制冷剂中零ODP制冷剂，这也是目前全球需求量最高的制冷剂品种。

预计随着气候协议的逐步执行，制冷剂对氟元素的需求量将呈现稳步增长的态势。

　　由于R22存在臭氧层破坏和温室气体效应，正在全球遭到逐步淘汰。

发达国家已经全面限制R22的生产。

根据我国环保部出台的《含氢氯氟烃生产行业准入标准》，我国在2013年起全面停批新建R22制冷剂项目。

R22作为第二代制冷剂正逐步在全球被第三代制冷剂R410替代，但依然是重要原料。

　　R410A新冷媒：

R410A是一种混合制冷剂，具有不破坏臭氧层、毒性极低、不可燃、化学和热稳定性高等特点。

其优势在于可以根据具体的使用要求，对各种性质，如易燃性、容量、排气温度和效能加以考虑，量身合成一种制冷剂。

　　（五）高端电子清洗剂（五元环含氟材料）

　　在一般条件下，氯氟烃（CFCs）的化学性质很稳定，在很低的温度下会蒸发，因此是冰箱冷冻机的理想制冷剂。

它还可以用来做罐装发胶、杀虫剂的气雾剂。

另外电视机、计算机等电器产品的印刷线路板的清洗也离不开它们。

然而，氯氟烃有个特点：

它在地球表面很稳定，可是，一蹿到距地球表面15—50千米的高空，受到紫外线的照射，就会生成新的物质和氯原子（氯自由基），氯原子可产生一系列破坏多达上千到十万个臭氧分子的反应，而本身不受损害。

这样，臭氧层中的臭氧被消耗得越来越多，臭氧层变得越来越薄，局部区域例如南极上空甚至出现臭氧层空洞，工业上大量生产和使用的氯氟烃是破坏臭氧层的物质。

　　《蒙特利尔议定书》签订后，对破坏大气臭氧层氟利昂（CFCs）的替代成为人类社会面临的重大课题。

在CFCs替代物产业化方面，我国一直远远落后于发达国家，低端原材料类产品大量低价出口而高端含氟替代物高价进口的局面一直没有得到有效改观。

在生产技术层面，核心技术一直被欧美所垄断，发展趋势也由欧美所引领。

对于第二代CFCs替代物，权恒道博士团队在国内率先实现了产业化，产品占据了大部分的国内市场并大量出口到欧美等国家，为我国履行《蒙特利尔议定书》及产品升级作出了极大的贡献。

在最新的第三代CFCs替代物方面，该团队建成了世界首条五元环含氟系列化合物联产生产线（可联产六氟环戊烷、七氟环戊烷及八氟环戊烯），产品出口日本、美国，被国际知名公司所使用。

从技术及产品上实现了对发达国家的跟跑到领跑的转变，是技术的一次革新。

　　（六）特种异氰酸酯及含氟聚氨酯

　　异氰酸酯主要用于制造高附加值的聚氨酯产品。

随着聚氨酯生产在亚洲特别是中国的迅猛发展，我国已成为异氰酸酯全球第一大生产和消费国。

此外，还有一些性能优越，但价格高昂，产量及用量均较少的异氰酸酯，主要应用于高档涂料、光电材料、医用聚氨酯材料等高端领域。

这些异氰酸酯统称为特种异氰酸酯，近年来受到了人们广泛的关注。

　　特种异氰酸酯主要有以下几种：

（1）NDI。

主要用于制备高强度、高弹性等特殊用途的CPU制品，如电梯导轮、纺织加捻器等制品生产。

但是NDI制备的预聚体储存稳定性较差，且NDI价格昂贵，影响了NDI的推广使用。

目前NDI主要生产商为德国科思创和日本三井，国内有浙江丽水有邦化工和崇舜化工有少量生产。

（2）HDI。

由于HDI单体分子量小，蒸汽压高，毒性较大，为此，一般都要经过改性后使用。

目前大规模工业化生产的工艺多是胺的光气化法，其制备难度较大。

工业化生产使用的主要原料是己二胺，采用直接光气法或成盐光气化法生产。

　　在HDI的下游产业中，主要分为涂料、胶黏剂，涂料行业是HDI最主要的应用领域，大约全球有85%以上的HDI用于涂料工业。

国内HDI主要供应商是万华、科思创、巴斯夫、旭化成、东曹和康睿。

其中前四家在国内有HDI或者固化剂工厂，后两者主要依靠进口。

　　（3）IPDI。

IPDI及其衍生物多用于高档涂料，耐候、耐低温、高弹性聚氨酯树脂，高档皮革涂饰剂等应用领域。

　　IPDI生产流程较为复杂，合成路线长，难度大，因此价格十分昂贵。

目前工业化的生产依旧是以异佛尔酮二胺（IPDA）光气化法反应为主。

尿素法的工艺也在工业生产中有应用，主要代表生产商是赢创，跟光气法的主要区别是用尿素代替剧毒光气跟IPDA反应。

　　国内IPDI市场由万华、科思创、赢创、康睿和巴斯夫五家供应，除万华在国内有生产工厂，后四家主要依靠进口。

其中科思创数量最多，中国市场占有率一直维持在36%附近。

　　（4）XDI。

主要用于制备户外用聚氨酯材料，如涂料、粘合剂、弹性体等高档耐黄变型聚氨酯产品。

XDI还被广泛应用于高档聚氨酯眼镜片行业。

XDI的工业化合成也主要是以XDA成盐光气化反应为主，跟多数异氰酸酯的合成过程相似。

　　国内还未有规模化生产XDI的供应商，主要的供应商是日本三井，牌号为Taken