一、HFE的市場需求現(xiàn)狀
根據(jù)QYR(恒州博智)的統(tǒng)計及預(yù)測,2021年全球氫氟醚(Hydrogen Fluoride Ether,縮寫為HFE)市場銷售額達(dá)到了0.9億美元,預(yù)計2028年將達(dá)到1.6億美元,年復(fù)合增長率(CAGR)為8.4%(2022-2028)。
全球前三大的HFE生產(chǎn)商為3M、AGC和天合化工等,共占有超過85%的市場份額,目前北美是全球最大的氫氟醚市場,占有大約65%的市場份額,之后是中國和日本市場,二者共占有接近30%的份額。目前,在產(chǎn)品類型上,HFE一般可分為純HFE和HFE混合物,其中在2019年,純HFE所占市場份額比例最大,約為90%,價格也相對較高,而HFE混合物僅占10%。
二、HFE的替代進(jìn)程
隨著5G技術(shù)日益成熟、飛速發(fā)展,對高端芯片和大型數(shù)據(jù)中心的需求日益加大,含氟專用化學(xué)品的應(yīng)用將迎來爆發(fā)式的增長?!懂a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》中明確指出,對消耗臭氧潛能值(ODP)為零、全球變暖潛能值(GWP)低的消耗臭氧層物質(zhì)(ODS)替代品和含氟精細(xì)化學(xué)品列入鼓勵類。
氫氟醚(HFE)是新一代ODS的理想替代品,是最重要的含氟專用化學(xué)品之一。
??? 第一代產(chǎn)品
20世紀(jì)30年代科學(xué)工作者開發(fā)出氯氟烷烴(簡稱CFCs),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,CFCs中的鹵素原子是元素周期列表中非金屬性及吸電子能力極強(qiáng)的原子,能使烷烴鏈帶上很強(qiáng)的極性。這樣的有機(jī)化合物既有有機(jī)物質(zhì)的非極性、又具有鹵素原子極強(qiáng)的極性,同時具有無毒或低毒、不可燃、不爆炸、易檢漏、工藝簡單、價格低廉等特點,因此它(們)在理論上既可以溶解帶非極性的有機(jī)污物,又可以溶解帶極性的無機(jī)污物,作為清洗劑是極好的。另外,CFCs沸點低、臨界溫度高、凝固溫度低、汽化潛熱大等性能,同樣具有突出的制冷量大的特點,可作制冷劑。因此,CFCs是現(xiàn)代化生活不可缺少的一類化學(xué)物質(zhì)。
但是,到了70年代,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)CFCs破壞臭氧層,Cl、F 原子引入碳鏈,一方面由于F 原子的大小和極性使碳鏈更加穩(wěn)定,這一點對于用戶是十分有利的;另一方面又由于Cl原子的非金屬性位居非金屬榜首,一旦從分子中解離出來,其反應(yīng)性(活潑性)就會非常強(qiáng), 因此,CFCs是極易分解出氯自由基的,氯自由基可與臭氧分子連鎖反應(yīng)引起對大氣臭氧層破壞,CFCs也會對紅外輻射有強(qiáng)烈吸收引起溫室效應(yīng)。上述種種問題引起國際社會的高度關(guān)注,制定出多部國際公約,加快淘汰 CFCs等ODS物質(zhì) 。
第二代產(chǎn)品
在考慮CFCs替代品時, 科學(xué)家考慮在 CFCs分子中引入氫原子,研發(fā)出含氫氯氟烴(HCFC),一方面保持CFCs的良好物性,一方面降低分子中Cl原子個數(shù)以降低對臭氧層的破壞,但仍同時存在Cl、F原子, 因此HCFC作為第二代產(chǎn)品(以CFCs為第一代產(chǎn)品)的 ODP值不為0(如1,1-二氯一氟乙烷[HCFC-141b]的ODP值為0.11),蒙特利爾議定書對HCFC也規(guī)定了淘汰期限, 只是比CFCs 類化合物晚一些
第三、四代產(chǎn)品
ODP為0的產(chǎn)品為第三、四代產(chǎn)品,因不含Cl元素,對大氣臭氧層沒有破壞,ODP為0。氫氟烴(HFC)為第三代產(chǎn)品,曾被認(rèn)為是理想的ODS替代品,但是由于HFC能很強(qiáng)的吸收紅外輻射,并且大氣壽命時間很長,具有很高的GWP值。第四代產(chǎn)品含氟烯醚(HFO)和氫氟醚(HFE),是科學(xué)工作者為得到與 CFCs、 HCFCs相似的物理性質(zhì), 又能夠較快地在大氣中分解,大氣壽命較短,對環(huán)境友好的化合物而設(shè)計的。如HFE是含氟、碳、氫、氧元素的醚類化合物,C-O-C鍵鍵能較小,易在對流層分解,被雨水帶回地面,大氣壽命短約為1~5年,GWP值低,對環(huán)境幾乎沒有影響,是新一代ODS理想替代品。
二、HFE的應(yīng)用領(lǐng)域
HFE具有無閃點、低毒性、無腐蝕性、不燃等安全性,低表面張力、化學(xué)穩(wěn)定性良好、材料兼容性良好等優(yōu)良性能,以及無臭氧層破壞、無溫室效應(yīng)、低VOC、較短的大氣壽命等環(huán)保性能,易于儲藏和運輸,具有其他替代品無可比擬的優(yōu)勢,應(yīng)用非常廣泛。
制冷劑 | HFE可用于冰箱、冷柜、高溫?zé)岜?、汽車空調(diào),也可用作數(shù)據(jù)中心沉浸式冷卻的冷卻液,大幅降低能源使用,縮小數(shù)據(jù)中心空間規(guī)模,優(yōu)化服務(wù)器硬件性能。 |
清洗劑 | HFE物質(zhì)很易揮發(fā),快干無殘留,且對碳氟聚合物溶解力強(qiáng),因而適用作氣體干燥劑、清洗劑、衣物干洗劑、精密器件的清洗。在美國環(huán)境保護(hù)局(US EPA)確定的氟利昂替代物清單中被指定為可無限制使用。因其兼顧清洗能力、過程安全和環(huán)境保護(hù),受到產(chǎn)品附加值高的企業(yè)的青睞,一旦其生產(chǎn)成本能大幅降低,必將得到迅速推廣。 |
發(fā)泡劑 | HFE的摩爾質(zhì)量大,蒸汽導(dǎo)熱系數(shù)低,不燃性和熱穩(wěn)定性等可作為硬質(zhì)泡沫塑料的發(fā)泡劑、絕緣材料添加劑、滅火劑的添加劑和傳熱工質(zhì)。 |