Для современных самолетных и автомобильных моторов требуются специфические высококачественные гидрав­лические жидкости. Материалы, применяемые здесь, должны отвечать столь разнообразным требованиям, что их с большим трудом может удовлетворить какое-либо индивидуальное вещество.

Основными требованиями являются невоспламеняе­мость, высокая вязкость, широкие температурные интер­валы жидкого состояния, термическая, гидролитическая и химическая стабильность.

Недостатки гидравлических жидкостей на основе уг­леводородов— это легкая воспламеняемость и нестойкость к окислителям при повышенной температуре. Фторугле - роды лишены этих недостатков и во многих случаях мо­гут заменять гидравлические жидкости на основе угле­водородов, или вводиться в качестве добавок, уменьшаю­щих опасность воспламенения.

161

Однако значение фторуглеродных материалов не огра­ничивается этим. Применение их открывает возможности создания машин и двигателей нового типа, с новыми улуч­шенными показателями, так как температурный режим современных двигателей ограничен свойствами углеводо­родных материалов. Благодаря стойкости фторуглеродов. к окислению не только уменьшается опасность воспламе­нения, обусловленная горючестью обычных материалов^ но и создаются условия для работы двигателей и машин при более высоком температурном режиме, даже в при­сутствии таких окислителей, как кислород и хлор. Есте­ственно, что при этом получается гораздо больший термо­динамический эффект. Например, при изготовлении воз­душных компрессоров необходимо учитывать возможность

6 И. Л. Кнуняц и А. В. Фокин

Взрыва из-за горючести компрес­сорного масла. Для устранения этой опасности в многоступенча­тых компрессорах применяют низ­кое компрессионное отношение между ступенями сжатия. Фтор - углеродные вещества в этом случае могут создать значительные пре­имущества.

Рис. 21. ^Кривые зависимости вязкости смазок У ПИ (1), ЧФ (2) и ЗФ (8) от температуры

Многие фторированные органи­ческие соединения обладают свой­ствами, весьма ценными для жид­ких или консистентных смазочных материалов.

К этим свойствам относятся химическая стойкость и достаточ­но высокая смазывающая способ­ность. Однако большинство таких материалов уступают существую­щим смазкам по вязкостно-температурным свойствам, так как их вязкость слишком резко изменяется в зависимо­сти от температуры.

В настоящее время на основе теломеризации фтороле - финов, в частности хлортрифторэтилена, получены поли - трифторхлоруглероды, немного менее химически стойкие, чем полностью фторированные смазки, но не уступающие последним по смазывающей способности и обладающие значительно лучшими температурными коэффициентами вязкости. Зависимость вязкости некоторых фторирован­ных смазок и жидкостей от температуры показана на рис. 21 и 22.

Особенно широкое развитие получило производство масел и смазок из низкомолекулярного жидкого полимера хлортрифторэтилена, вырабатываемого в настоящее вре­мя в крупных масштабах. В Америке и Европе фториро­ванные масла и консистентные смазки на его основе из­вестны под названиями кель-Ф, флуоротен, флуоролуб галокарбон и др.

Многие из фторуглеродных смазочных материалов по­лучаются путем фторирования некоторых фракций нефти, например диола-45. Этот продукт перегонки нафтеновой нефти, выкипающий в пределах 325—410° и состоящий приблизительно из 20% ароматических, 25% нафтеновых

И 55% парафиновых углеводородов, представляет собой легкое смазочное масло. Как разделительная жидкость наибольшее значение среди продуктов фторирования ди­ола-45 имеет фракция, выкипающая при 147—218° и давлении 10 мм рт. ст. Выход фракции составляет 17 —20% при фторировании трехфтористым кобальтом и 32—33% — при фторировании трехфтористым марганцем.

Мх 33 30 - 27 - 2 ^ 2Ь - Ч*' 21 - ^ /8- /2 - $ - 1 6 - Н З - V Л -30-10 /О 2030 №5000 1 ГеМПЕ’р(7/'Г7//р(7/ °С

Фторированные масла могут быть получены также при фторировании керосиновых фракций, выкипающих в пре­делах 250—300° и состоящих из углеводородов с 12—14-ю атомами углерода, нафтеновых масел, содержащих не­большое количество ароматических углеводородов с 20-ю и более атомами углерода в молекуле, метано-нафтеновой масляной фракции, содержащей около 3% ароматиче­ских, 36% нафтеновых и 61 % парафиновых углеводородов с т. кип. 220—290° при 10 мм рт. ст. При фторировании двухфтори­стым серебром получаются фтор - углероды с вязкостью 23—26 сан­типуаз при 99°.

Фторуглеродные масла пред­ставляют собой бесцветные или светло-желтые жидкости, напоми­нающие по внешнему виду нефтя­ные масла; полностью очищенные фторированные масла не имеют запаха.

Следует иметь в виду, что при фторировании углеводородов неф­ти полная замена водорода на фтор весьма затруднительна, а с другой стороны, при хранении неполностью фторированного мас­ла и еще скорее при его исполь­зовании в условиях повышенной температуры начинается медленное выделение фтористого водорода.

Поэтому смазочные материалы, получаемые теломеризацией фторо - лефинов, обладают лучшими свой­ствами. Для теломеризации фтор - Рис* 22* Кривые зависимости

Х „ л * вязкости балапсировочнои (2)

Олефинов применяют многие сое - и манометрической (2) ЖИД-

Динения типа А— В, например костей от температуры

СС1з-Н, СС1з—С1, СЕз —Е, СЕз-Вг, С1 - ЭСШ и т. д, В результате получаются теломеры типа А-(олефин)п-В. Хлористый сульфурил дает теломеры, в которых А и В — атомы хлора (сернистый ангидрид выделяется в виде газа). Продукты теломеризации чрезвычайно разнообраз­ны по своим физико-химическим свойствам. В зависимо­сти от состава и соотношения реагирующих компонентов могут получаться маловязкие масла, консистентные смазки и воскообразные продукты. Для стабилизации концевых групп проводится дополнительная обработка фторирую­щими агентами, например СоЕ3.

Смазочные материалы на основе хлортрифторэтилена получают теломеризацией этого мономера в хлорсодержа­щем растворителе, например хлороформе. Продукты те­ломеризации разгоняются на фракции с т. кип., например, 100'—200° при 0,3 мм рт. ст. По своей консистенции такая фракция напоминает вазелин. Для удаления двойных связей и атомов водорода в концевых группах молекул теломера выделенные продукты фторируются трехфтори­стым кобальтом при 200°. Фторированное сырое полимер­ное масло разделяется на фракции с различной темпера­турой кипения и вязкостью. В качестве смазочных мате­риалов используются фракции, выкипающие в интервале 200—240° при 0,3 мм рт. ст. Содержание хлора в них до­стигает 31—32%, в то время как в мономере оно не превы­шает 30,4%. Это свидетельствует о том, что хлорсодер­жащий растворитель участвует в инициировании и обрыве цепей полимера.

Такие фторированные масла — бесцветные подвижные жидкости плотностью 1,898—1,985. Масла растворяются в хлорсодержащих растворителях и частично в петролей - ном эфире. С увеличением молекулярного веса масла рас­творимость снижается.

Для превращения в консистентные смазки фториро­ванные полимеры смешивают с загустителями, в качестве которых используются твердые полимеры трифторхлор - этилена и тетрафторэтилена.

Стойкие смазки получаются и при пиролизе высоко­молекулярного полихлортрифторэтилена. При нагрева­нии фторопласта-3 до 450 —475° происходит его разложение с образованием маслообразных продуктов с различной температурой кипения. Исходным продуктом пиролиза может служить также воскообразный полихлортрифтор- этилен. При фторировании продуктов его разложения трехфтористым хлором и последующей перегонке полу­чается стабильное масло. Для повышения устойчивости сырых продуктов пиролиза их иногда обрабатывают хло­ром, а затем трехфтористым кобальтом. При этом полу­чаются прозрачные светлые масла; их вязкость колеблется в широком диапазоне: от вязкости веретенного масла до вязкости мазута.

Фторуглеродные смазочные материалы обладают боль*- лпой химической устойчивостью по сравнению с обйчнй - :ми смазочными маслами. Они не реагируют с сильными ►окислителями — хромовой кислотой, раствором перман­ганата, нитрующей смесью; с течением времени они не ^образуют кислых веществ, вызывающих коррозию. Мате­риалы устойчивы к действию дымящей азотной кислоты при 90°, хлора—при 150°, щелочей и концентрированной перекиси водорода — при 100° и более, индеферентны к действию кислорода. При выдержке в маслах в течение 6 недель при 60° образцов стали, латуни, алюминия, дюралюминия, свинца, олова и хрома коррозия не наблю­далась.

Как и другие соединения этого класса, фторуглерод - иые смазочные материалы термоустойчивы; только неко­торые из них начинают разлагаться при 350°. При более высокой температуре происходит деструкция с образова­вшем продуктов меньшего молекулярного веса и летучих веществ, которые, однако, также не вызывают коррозии; образование кокса или других углеродистых твердых соединений не наблюдается. Следует напомнить, что угле­водородные масла заметно разлагаются уже при 250®.

Благодаря описанным свойствам фторуглеродные и фторхлоруглеродные масла могут применяться в механиз­мах, работающих при высоких температурах и давлениях в очень агрессивных химических средах, например кислот­ных насосах, хлорных компрессорах. Такие масла совер­шенно незаменимы в манометрах и там, где они исполь­зуются как изолирующие запорные жидкости.

Хлортрифторуглеродные масла не теряют смазывающих свойств даже тогда, когда на трущихся поверхностях оста­ется почти мономолекулярный слой адсорбированного мас­ла; это является их преимуществом перед углеводородными маслами при смазке многих металлов, в том числе нержаве­ющих сталей и титана. Примесь хлортрифторуглерода значительно повышает смазывающую способность обыч­ных углеводородных масел в условиях эксплуатации при высоком давлении. Интересным свойством хлорфтор - углеродных масел является способность понижать коэффи­циент трения между поверхностями одного и того же метал­ла, работающего при большой нагрузке и высокой темпе­ратуре, т. е. в условиях, при которых углеводородные материалы теряют смазывающие свойства.

Высокая стабильность хлортрифторуглеродных масел допускает очень длительное использование их в жестких условиях. Например, их испытывали в вакуумных насосах которые в течение 6888 час. непрерывно перекачивали воздух. Насосы работали удовлетворительно, без замет­ного механического износа. Другое испытание проводи­лось на моторе (мощностью 3 л. с.) с подшипниками из бронзовых деталей. После шестимесячной работы мотора признаков износа масла не было обнаружено: степень не - предельности хлортрифторуглерода не изменилась, что свидетельствует об отсутствии какой-либо деструкции масла. Поверхность деталей подшипников находилась в удовлетворительном состоянии.

Большим недостатком фторуглеродных смазочных ма­териалов, как уже упоминалось, является значительное изменение их вязкости в зависимости от температуры.

В Советском Союзе разработаны способы получения различных масел, консистентных смазок и разделительных жидкостей на основе фторуглеродов, в частности на осно­ве хлортрифторэтилена, полихлортрифторэтилена, фтор- парафина и фторированных нефтяных масел. В табл. 32 приведены свойства некоторых из них.

' В табл. 33 перечислены смазки и разделительные жид­кости, стойкие к концентрированным кислотам и другим агрессивным веществам. В табл. 34 приведены данные (в %) о растворимости масел в органических, особенно хлорсодержащих, растворителях (в течение трех недель при 20°). Как видно из таблицы, только смазки летняя № 5, УПИ и манометрическая жидкость обладают малой растворимостью.

Смазки 3-Ф, 4-Ф, 3-ОК, летняя № 5 и зимняя № 8 применяются для смазки резьбовых соединений, кра­нов и вентилей, работающих в соприкосновении с кислотами и сильными окислителями. Смазка Ю-ОК при­годна для пропитки сальниковых набивок в насосах,

			Температура, °С	ОО Л	Я Ft С л	Испаря­емость при 50° за 96 час.	Со р?
Наименование	« Я И Л К	Се Со Ft <0	Плавле­ Ния	05 В 2 к “ к	К Н И CD	2 К а S. и А	^ к л н 1-а §°1 СО * *	Q.& О се И 0 со о S Ко ^ О со© V ю
	£ 8	«в Со И	Се ^ К И	В К		Ко о о		%
4-Ф......................................	1,90—2,03	—15	—	—	240—260	Нет)	45-0,2 (104°)	1,11	—
3-Ф..........................................................	1,86	—13	158	120	230—260	0,12	150	1,4	19
3-ОК....................................	1,98	—3—( )5	162	130	240—260	0,2	4,22 (104°)	0,43	Не рас­слаивает­ся
Ю-ОК..................................	1,9	—2	172	140	—	0,5	—	0,4	То же
20-Ф....................................	1,98	—	200	168	—	—	—	—	—
Летняя № 5...........................	2,04	—2	168	82	180—265 (25 мм)	Нет	—	0,9	14,0
Зимняя № 8 .........................	—	—44	—	155	—	»	—	0,49	5,0
УПИ..................................... Манометрическая жид­	2,05	-13	—	—	120—170	»	30	9,0	—
Кость Балансировочная жид­	2,02	—35		“	80—120	0,1	0,173	45,24	—
Кость	1,98	—50	—	—	60-80	0,15	0,175	52,4	—
Жидкость № 12	1,89	Ниже —75			110—200	0,2	0,033	52,5

Среда	Время кон­такта, мес.	Температура, °С	Наименование
Дымящаяся азотная кислота	14,5	+20	3-Ф, 4-Ф, 3-ОК, Ю-ОК, зимняя № 8, летняя № 5, жидкость № 12, баланси­ровочная, манометричес­кая
Хлорная кислота	15	+20	4-Ф, 3-Ф, 3-ОК, зимняя № 8, летняя № 5, жид­кость № 12
Соляная кислота	8	+20	3-Ф, 3-ОК, Ю-ОК, летняя № 5, зимняя № 8, балан­сировочная, манометри­ческая
Серная кислота	8	+20	То же
Перекись водорода	15	+20	4-Ф, 3-Ф, 3-ОК, Ю-ОК, 20-Ф, зимняя № 8, лет­няя № 5, жидкость № 12
	2,5	+40	3-Ф, 4-Ф, 3-ОК, Ю-ОК, 20-Ф, зимняя № 8, жид­кость № 12
Фтористый водород, жидкий и газообраз­ный	10	+20	4-Ф, 3-Ф, зимняя № 8, Ю-ОК, жидкость № 12, манометрическая

Перекачивающих дымящую азотную, хлорсульфоновую, фторсульфоновую и другие кислоты. Разделительные фторуглеродные жидкости используются в манометрах и других приборах, работающих в контакте с фтором, хлором, фторгалогенидамй, окислами азота и другими окислителями.

Фторуглеродные смазки и жидкости оказались мало­стойкими к аммиаку и различным аминам. При сопри­косновении жидкостей с 28%-ным или ншдким аммиаком, а также с аминами образуются растворы, окрашенные в красно-коричневый цвет. Смазки в этих же условиях теряют смазывающие свойства и обугливаются. Исклю­чение составляют КС, УПИ и летняя № 5; они почти не растворяются в указанных реагентах.

Смазки и жидкости	Четыреххло­ристый угле­род	Ацетон	Дихлор­ Этан	Ксилол
Зимняя № 8................	70,7	74,9	67,9	73,6
Летняя № 5................	3,0	0,6	0,18	0,23
УПИ..................................	1,7	0,4	0,1	2,0
3-ОК......................	77,0	80,7	12,6	82,0
Ю-ок.......................	71,7	63,3	26,4	71,0
20-Ф.......................	70,5	70,1	23,5	59,3
3-Ф.........................	77,5	80,5	20,5	74,4
4-Ф.........................	97,0	90,5	30,4	89,4
Жидкость № 12 ...	94,7	91,5	77,0	86,0
Манометрическая. . .	8,8	2,6	—	—

Причиной нестойкости является, по-видимому, отщепление фтористого водорода в присутствии аммиака и аминов с последующей полимеризацией со сшивкой фрагментов молекул. Стойкость некоторых смазок объ­ясняется высокой степенью их фторирования и отсутстви­ем в их составе водорода.

В качестве смазочных материалов могут использо­ваться сложные эфиры, полученные из полностью или частично фторированных двухосновных кислот и од­ноатомных алифатических спиртов. Эти соединения имеют соответствующие обозначения. Полностью фторированные кислоты и спирты, например Е(СЕ2)СООН и Е(СЕ2)пСН2ОН, обозначаются ср-кислота и ф-спирт; частично фторирован­ные, например Н(СЕ2)СООН и Н(СГ2)пСН2ОН, *ф-кис - лота и *ф-спирт.

Как правило, частично фторированные эфиры имеют более низкую температуру замерзания и более высокую вязкость (при температуре ниже 37°), чем их нефториро - ванные аналоги. Изменение величины вязкости от темпера­туры у первых выражено сильнее, чем у вторых. В табл. 35 сопоставлены свойства некоторых сложных частично фторированных и нефторированных эфиров.

Спирты с общей формулой Н(СР2П)СН20Н (п =2—12) получаются теломеризацией тетрафторэтилена в присут­ствии метанола и перекисных катализаторов или радиа­ционной полимеризацией.

Эфир	Моле­ Куляр­	Т. кип. При 0,5 мм рт. ст., °С	Вязкость, Сантистоксы	Индекс Вязко­ Сти	Темпе - ратура
Ный Вес	98,9°	37,8°	20°	Засты­ Вания
1,6-ди (ф-гепток-
Сигексанат) . .	746	144	2,59	13,0	28,1	57	-57
1,6-дигептокси - гекеанат . . .	314	154	1,90	5,48	8,8	173	8
1,6-гекеандиол- ди(ф-октанат) .					25,9
910	145	2,37	12,0	26	4
1,6-гекеандиол-	754				14
Диоктанат. . •	—	2,62	8,42	166	8
Ди(ф-амил)ади-	574		2,86	14,7
Пинат....................	139	31,8	71	-4
Диамиладипинат	286	135	1,72	4,80	7,5	131	—23
Ди(ф-октилади-	910
Пинат) ....	148	2,73	16,0	37	6	37—39
Диоктиладипинат	752	—	2,85	8,75	14	166	10
Ди (ф-бутил)себа-	566
Цинат...................	133	1,84	6,63	12,0	112	2
Д иб утилсебацинат	314	150	2,11	6,11	10	174	16
Ди (ф-гептилпи-	814
Нат)......................	165	6,14	59,4	177	35	-37
Дигептилпинат	383	179	3,22	12,7	23	161	-59
Три ('ф-амилтри-	818
Карбаллилат)	172	6,74	79,3	240	5	-34
Триамилтрикар-	386
Баллилат. . .	—	2,64	10,7	21	120	-54

Эфирыа, а,ш-тригидроперфторалкоголей и органических кислот имеют высокую химическую и термическую ста­бильность. В США сложные эфиры камфарной кислоты и фторированных спиртов (п~4, 6, 8) применяются в каче­стве высокотемпературных стойких смазочных материалов. Эфиры циануровой кислоты и фторированных спиртов являются пластификаторами и служат эффективными до­бавками к смазкам. Их можно перегонять без разложения при 400°. а, а-Дигидроперфторспирты получаются также восстановлением безводных перфторкислот алюмогидридом лития.

При получении перфторспиртов были выделены пер- фторальдгидролы, например СРзСН (ОН)г. При обработ­

Ке последних серной кислотой образуются перфторальде­гиды. Некоторые перфторальдегиды легко полимеризуют - ся, образуя химически стойкие материалы. С целью изы­скания смазочных материалов были получены диациль - ные эфиры некоторых перфторальдегидролов.

Уменьшение длины углеводородной цепи частично фторированных эфиров и увеличение числа фторирован­ных звеньев в спиртовом остатке повышает устойчивость сложных эфиров к окислению. Установлено, что при 150 — 175° 3-метилглутаровые эфиры фторированных спиртов не подвергаются заметному окислению в течение сотен часов. Стойкость к окислению эфиров глутаровой, адипи - новой, себациновой кислот и частично фторированных спиртов увеличивается при добавлении фентиазина. Для увеличения стойкости эфиров при 163® требуется введение 0,5, а при 200° —1,5% фентиазина. Например, ди(г|)-амил)- глутарат после прибавления 0,2% фентиазина оказывается стойким к окислению при 200°. При испытании термостой­кости образцы эфиров запаивали в стеклянные трубки под вакуумом и выдерживали в течение трех суток при 260°. Стабильность эфиров оценивалась по кислотному числу, изменению цвета и вязкости. Все испытанные эфиры ока­зались достаточно стабильными.

Преимущества сложных эфиров двухосновных кислот и фторспиртов перед соответствующими нефтяными мас­лами заключаются в повышенной стойкости к окислению при высокой температуре и меньшей воспламеняемости. Эти качества фторсодержащих эфиров сочетаются с при­близительно одинаковой, по сравнению с нефтяными мас­лами, смазывающей способностью. Существенный недоста­ток— относительно большой температурный коэффициент вязкости — не препятствует расширению их использования как смазочных материалов и гидравлических жидкостей, работающих при высокой температуре, например на мор­ских судах и особенно на подводных лодках. Применение фторсодержащих смазок на подводных лодках связано с еще одним интересным свойством: масляные пятна на поверхности моря могут выдать присутствие подвод­ной лодки, особенно при наблюдении с воздуха; в связи с этим подводному флоту нужны материалы, не образую­щие на воде масляных пятен. Исследовательская лабора­тория морского флота США предложила использовать в качестве таких материалов эфиры двухосновных кислот

И фторированных спиртов, поскольку их плотность при 20° (1,4—1,7) значительно выше плотности морской воды (1,03). Таким образом, вероятность образования пленки на поверхности воды очень мала.

Новые смазочные вещества уже применяются в реак­тивных двигателях воздушного флота, в электромоторах и генераторах, работающих при высокой температуре. Эфиры не окисляются при 200° и не разлагаются при 260°. Они менее взрывоопасны, чем обычные смазки. Темпера­тура самовоспламенения некоторых из них достигает 450 — 550°. Некоторые эфиры по своим смазочным свойствам почти не уступают нефтяным материалам.

ФРЕОНЫ

Фторпроизводные простейших алифатических углеводо­родов, главным образом метана, известны под общим на­званием фреоны. Эти вещества составляют около 25% всей выпускаемой в настоящее время продукции органических фторхлорсоединений.

Для промышленного получения большинства фреонов используется модифицированная реакция Свартса: при нагревании четыреххлористого углерода с сухим фтори­стым водородом в присутствии пятихлористой сурьмы ато­мы хлора в СС14 замещаются атомами фтора. Например, образование фторхлорметанов протекает по схеме:

СС14 СН2С12

1 ___________

СЕС13 1СР2С12[ СН2¥2 СЕ2¥С

СНС13

1 _____________

СЕ¥С2 1 СЕ¥2С11

Исходными веществами для получения фреонов могут служить также хлороформ, метиленхлорид, гексахлорэтан и др.

СС14 + 2Я¥ 2НС1 + СС2¥2 фреон 12

СНС13 - Ь 211Г } —->■ 2СНС1 + СЫС^г фреон 22 СС13СС13 + ЗНР ) ЗНС1 + СС12КСС1Е2 фреон ИЗ

Изменение состава фреонов, т. е. соотношения в них атомов хлора и фтора, позволяет получать вещества с раз­личными температурами кипения и замерзания

Фторзамещенные метаны и этаны несравненно менее токсичны, чем другие галоидированные углеводороды,

Вдыхание которых опасно для здоровья и даже для жизни. Атмосфера с высоким содержанием таких соединений, как СЕгСЬ и СНГз пригодна для жизпи теплокровных жи­вотных. При повышении концентрации фторуглерода жи­вотное может погибнуть лишь от недостатка кислорода. В отличие от хлороформа, фтороформ не обладает нарко­тическим действием.

По степени вредности вещества, применяемые в каче­стве хладоагентов, делятся на группы; наиболее опасны для организма человека те, которые стоят в первой группе. Фреоны по этой шкале относятся к 4- и 5-й группам и, следовательно, наименее ядовиты. В табл. 36 приведены данные о токсичности наиболее распространенных хладо­агентов по сравнению с токсичностью фреонов.

Таблица 36 Хладоагент Группа Вредности Плотность при 0° и 760 мм рт. ст. Опасные Концен­трация, % Условия Время пре­бывания, мин. Серный ангидрид.... 1 2,07 0,5-0,8 5 Аммиак................................... 2 0,55 0,5—0,8 30 Хлористый метил.... 3 1,63 2,0—2,5 30 Дихлорметан. . . . • . 3 2,74 5—10 30 Фреон 22................................. 4 3,55 10—15 30 Углекислота............................. 4 1,42 25—30 30 Фреон 11.............................. . 4 4,44 5—10 30 Фреон 13................................. 5 4,74 10—15 60 Фреон 114................................ 5 5,52 20—25 60 Фреон 12................................. 5 3,93 25-30 60

Для фреонов установлены сокращенные названия, соответствующие химическому составу. Названия фрео­нов обычно состоят из трех цифр. Первая цифра справа указывает число атомов фтора в молекуле, вторая цифра на единицу больше числа атомов водорода и третья цифра на единицу меньше числа атомов углерода. В соединениях ряда метана третья цифра должна быть нулем и поэтому не пишется. Так, CF2GI2 называется фреоном 12 вместо фрео­на 012. Соединение CCI4 носит название фреон 10; СНСЬ— фреон 20; СН2С12— фреон 30 и т. д. В последних случаях число атомов фтора равно нулю. В названиях фреонов ряда этана обычно три цифры. Так, СРз — СНС1Р называется фреон 124, ССШг — СБТг — фреон 124, СгНзГз — фреон 143 и т. д. Физические и термодинамиче­ские свойства некоторых фреонов приведены в табл. 37.

Таблица 37 Формула О О РЗ Сс £ К Т. кип., °С Теплота ис­парения при т. кип., Ккал/кг Уд. теплоем­кость, ккал/кг Т. Крит., °С Давл. Крит., атм Фреон И. . . СС13Е -111 23,7 43,51 0,208 196,0 44,6 Фреон 12 . . . ССІА -155 —29,8 39,9 0,204 111,5 40,9 Фреон 13 . . . ССІРз —180 —81,5 35,65 0,203 28,8 39,4 Фреон 21 . . . СНС12Е —135 8,9 57,85 0,246 178,5 52,7 Фреон 22 . . . СНСІЕз -160 —40,8 55,9 0,265 96,0 50,4 Фреон 23 . . . СНЕ3 —163 -82,2 56,0 0,280 32,3 50,5 Фреон ИЗ. . С2С1зЕз - 35 47,5 35,04 0,226 214,1 34,8 Фреон 114 . . С2сі2е4 — 94 3,5 32,8 0,232 145,7 33,3 Фреон 115 . . С2С1Е5 -106 —38,0 — “ 1 — —

Наиболее широкое применение фреоны находят в ка­честве хладоагентов, пламягасителей, инертных раство­рителей, промежуточных продуктов при получении пла­стических масс, смазочных материалов. Они исполь­зуются также для аэрозольного распыления инсектицидов и многих других веществ.

Примерная структура потребления в США (в процен­тах) различных фреонов может быть представлена сле­дующим образом:

Холодильные агенты..............................................	45
Аэрозоли (упаковки под давлением) . .	. 45
Пластмассы...........................................................	3-5
Разное (в том числе смазки).....................................	3-5

В холодильной технике до сих пор использовалось небольшое число хладоагентов — аммиак, сернистый ангидрид, хлористый метил, углекислота и некоторые дру­гие. Развитие производства мощных холодильных устано­вок для глубокого охлаждения и замена поршневых двига­телей турбокомпрессорами потребовало создания новых видов хладоагентов, не замерзающих при низких темпе­ратурах, не корродирующих аппаратуру и вместе с тем безвредных. Оказалось, что всем этим требованиям удо­влетворяют низкомолекулярные фторорганические соеди­нения алифатического ряда — производные метана и эта­на. Они негорючи, мало ядовиты, имеют отличные термо­динамические показатели.

К другим достоинствам фреонов следует отнести их вы­сокий молекулярный вес (что важно при использовании в турбокомпрессорах) и низкие показатели адиабаты и температуры в процессе сжатия. Недостатками фреонов являются малая весовая хладопроизводительность и низ­кий коэффициент теплоотдачи.

Из указанных в табл. 33 соединений фреон 12 — наи­более распространенный хладоагент. Это бесцветный, нерастворимый в воде и не горящий газ с эфирным запа­хом; он хорошо смешивается с растворителями (бензол, лигроин, минеральное масло, тетрагидронафталин, толуол, ксилол, дигидронафталин, гептан), алкилгалогенидами (хлороформ, бромбензол, хлористый амил, бромхлорме - тан, бромоформ, четыреххлористый углерод, бромистый этил, хлористый метил), сложными (амилацетат, бутилаце - тат, дибутилфталат, атилацетат) и простыми (бутилбензи - ловый эфир, бутилкарбитол, бутилцеллозольв, диоксан - дифениловый эфир) эфирами и многими другими органиче­скими веществами (уксусная кислота, ацетонитрил, ди­метил анилин, окись этилена, циклогексан, нитробензол, пиридин, сернистый ангидрид). Смеси фреона 12 с возду­хом в любых соотношениях негорючи и невзрывоопасны, в то время как смеси хлористого этилена (4—14%-ные) или хлористого метила (9—15%-ные) с воздухом взрыво­опасны. Даже аммиак (13—27%-ный) образует с воздухом взрывоопасные смеси.

На рис. 23 показан компрессор для промышленной холодильной установки (мощность 2900 ккал/час), а на рис. 24 —шестицилиндровый компрессор мощностью 20; ООО ккал/час; обе машины работают на фреоне 12.

Для глубокого охлаждения, например в каскадных машинах с температурой испарения —70—100°, обычно

1С* 24. Компрессор мощностью 20 ООО цкал/цар

Используются низкокипящие фреоны 13 и 23, для охлаж­дения до температуры, близкой к нулю (поршневые ком­прессоры, турбокомпрессоры, домашние и торговые холо­дильники, установки искусственного климата), — фреоны 11, 12 и 22. Следует отметить, что создание установок для кондиционирования воздуха стало возможным только благодаря фреонам.

Для абсорбционных холодильных установок наиболее приемлемы водородсодержащие фреоны, так как их рас­творимость в кислородсодержащих растворителях зна­чительно выше, чем у полностью фторированных фреонов. В качестве растворителей применяют простые эфиры и полигликолевые эфиры.

В холодильной технике находят применение и частич­но галоидированные этаны, например 1,1-дифторэтан (ге - нетрон 100), 1-хлор-1,1-дифторэтан и др. В литературе упоминается о новом хладоагенте — бромтрифторметане (кулен 131).

Впервые фторуглероды в качестве легко кипящих рас­творителей для получения аэрозолей были широко при­менены на тихоокеанском театре военных действий во вре­мя второй мировой войны. С помощью инсектицидов, рас­творенных в низкокипящих фторуглеродах, удавалось уничтожать насекомых, укусы которых приводили к мас­совым заболеваниям, вызывавшим колоссальные потери в армии союзников.

Успешное применение фторуглеродов в так называе­мых аэрозольных бомбах привело к усовершенствованию данного метода распыления инсектицидов и способство­вало расширению производства фторсодержащих веществ. В настоящее время использование фторуглеродов в ка­честве инертных движущих и диспергирующих агентов (пропеллентов) в «упаковках» под давлением является одной из бурно развивающихся областей применения фторидов.

Вначале упаковки применялись только для распыле­ния инсектицидов, а затем таким способом стали «упако­вывать» самые различные продукты. Это делают следую­щим образом. В небольшую металлическую или пластмас­совую емкость (аэрозольный контейнер) помещают рас­твор продукта, подлежащего распылению, в каком-либо жидком фреоне. Достаточно нажать рычажок на крышке контейнера, чтобы струя раствора вырвалась наружу.

Фреон мгновенно испаряется, а распыляемый продукт в виде аэрозоля равномерно и экономно распределяется по опрыскиваемой поверхности. Таким образом можно упа­ковывать ядохимикаты, лаки, краски, химические рас­творы и т. д.

С помощью аэрозольного контейнера можно смывать масло и грязь с автомобилей, станков и других машин, наносить защитный слой лака на чертежи и картины, красить обувь, мебель (рис. 25 и 26) и т. д. Особенно боль­шое применение аэрозольные упаковки могут найти в быту. Косметические [средства, кремы для бритья, дезодора - торные составы, средства для очистки обуви, платья, по­суды — все это можно распрыскивать с помощью таких упаковок. Даже пищевые кремы и белки можно взбивать фреонами.

В США уже в 1951 г. выпускалось около 40 миллионов единиц упаковок, а в 1958 г. это число возросло до 400 миллионов. В частности, выпускаются следующие виды упаковок (табл. 38).

Таблица 38

Назначение	Количество, млн. в год
Средства для волос....................................... •.....................	92,6
Дезодораторы помещений.....................................................	42,8
Кремы для бритья и косметические средства. .	45,3
Инсектициды......................................................................	42,3
Лаки и краски.....................................................................	30,1

Это направление в использовании фторуглеродов будет, вероятно, развиваться и далее, так как оно связано с боль­шими удобствами при хранении и использовании много­численных жизненно необходимых продуктов.

Фреоны прекрасные огнегасящие средства. Во время второй мировой войны в военно-воздушных силах США в этих целях использовали бромистый метил и бром - хлорметан. Эти вещества оказались более эффективными, чем употреблявшийся ранее четыреххлористый углерод, но их применение ограничивалось из-за их токсичности и корродирующего действия. Производные метана и этана, содержащие бром и фтор, сочетают в себе отличные свой­ства пламягасителей, практически не токсичны и только яри высокой температуре обладают ничтожным корроди­рующим действием. Наиболее эффективными средствами борьбы с огнем оказались 1,2-дибромтетрафторэтан и ди - бромдифторметан; при помощи этих веществ пилот в реак­тивном самолете может защитить себя от огня и опасности взрыва. Токсичность 1,2-дибромтетрафторэтана, прове­ренная на крысах, в 21 раз меньше токсичности броми­стого метила.

Для уменьшения огнеопасности некоторых материа­лов и устранения угрозы взрыва используют также пер - фторпропан, перфторгидрофуран и другие газообразные фторуглероды. Благодаря стабильности эти газы пригод­ны для создания защитных подушек при хранении или пе­рекачивании горючих жидкостей.

В литературе встречаются сведения об испытаниях мо­делей и деталей самолетов в аэродинамических трубах в атмосфере фреона. Благодаря высокой плотности фреонов необходимое давление на элемент несущей поверхности достигается при соответственно меньших скоростях газо­вого потока, чем при испытаниях в среде воздуха. Это позволяет создавать компактные высокопроизводитель­ные испытательные установки.