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1、抛射剂二甲醚的应用前景及其他一、 抛射剂种类及演进1. 压缩气体 Compressed Gases压缩气体用的比液态气体更早，远在1869年即已被采用，比较常用者有：CO2二氧化碳、N2O氧化氮、及N2氮气，然而因其压力太高，例如：在21.1时，其压力为：CO2-837 PSIG，N2O-720 PSIG，N2-477 PSIG，除此之外，这些气体时常会与罐内的组成份互溶，所有的抛射的动力便消失。后来有了氟氯碳化物CFCS的大量生产，此压缩气体日渐减少为业者所采用， 到了1950年以后就难得见到大量的压缩气体式产品了。2. 氟氯碳化合物 Chlorofluorocarbons-CFCS(氟里昂
2、Freons)在二次世界大战前，氟氯碳化物只在冷冻及冷气空调方面使用，二次大战期间，因野战军人之需要，杜邦公司等以CFCS发展在杀虫剂之抛射剂上。使用氟里昂Freons 12，因为它具有不燃性等多项优点，得到快速发展，自此以后，因为压力的要求或配方的需要，及各类产品的增产，逐渐发展氟里昂Freons 11、12、21、31、32、113、114、115、123、124、125等，后因市场的大量需求，除了杜邦公司外，美国的Allied chemical Corp.、Kaiser Chemical，英国Imperial Chemical、ISC Co. ，日本的Mitsui、Daiker、Asah
3、i、Showa等约50家厂商争先恐后设厂，其名称除杜邦的Freons，如有Genetron、 Kaiser、 Isotron、 Arcton，日本的Daiflon、 Asahiflon、 Flon-showa等不一，琳琅满目，而且产品项目除了各类杀虫剂外也扩展到了化妆品、家庭用品、食品、工业用品等，仅在美国，1974年就生产了430万罐到1973年达到30亿罐。世界总产量1982年为59万吨，1983年63万吨、1984年90万吨、1986年105万吨，因为大量的耗用CFCS，却造成了难以弥补的灾难。1974年美国加州大学F.S.Rowland教授及M.J.Molina 博士发表“环境中的氟氯
4、甲烷”，指责CFCS是破坏地球外表平流层臭氧的元凶。美国气相卫星观测资料1978年到1984年大气层中臭氧减少3%，严重的是臭氧层每减少1%，地球紫外线就增强2%，人类皮肤病患率提高5%。美国EPA警告如不改善，到2075年前仅美国即有4000万人罹患皮肤癌。其中约80万人将因此而死亡。除了生命的威胁外，亦有温室效应，必将对地球气候产生大的变化，致使人类生存引发危机。乃有Freons之管制及全面禁用之议。联合国环境计划处于1977年召开臭氧问题调整委员会，讨论Freons问题。1979年该会警告应立即大量消减Freons之用量，1980年该会通过管制劝导，1985年3月签订维也纳臭氧层保护条约
5、，1987年9月加拿大蒙特利尔Montreal签定管制条约管制项目CFCS 11、12、113、114、115，管制程序，要以1986年度之量为基准，1993年7月以后减量至1986年80%以下，1998年7月以后减量到1986年50%以下，多数国家提早年限，且有完全禁用之势。3. 碳氢化合物Hydrocarbons(丙烷、丁烷) 碳氢化合物Hydrocarbons，1947年美国MR.Goodhue 在Airoslo Inc. 首次使用碳氢化合物在喷雾剂上，到了1950年代，Colgate Palmolive Co. 将它用在刮胡水，展开了抛射剂的大量使用，致使美国用量在1971年为一亿磅，
6、而当时CFCS为四亿二千磅，占有率达19%，到1974年，CFCS用量六亿一千万磅，丙、丁烷升高到一亿六千万磅，占22%，到1978年升高到比例为6070%。此丙、丁烷因其价廉易得，故使用广泛，但因其为油性，不易与他项物质混合，配方较困难，且强燃性、危险性高，对使用者存在不利的影响。二、 二甲醚DME的性质表1二甲醚成份表项目 数值 产品纯度99.95%饱各碳0.04%水500ppm硫1ppm甲醇 10ppm矿物油30ppm表2二甲醚的物理性质项目 数值 项目 数值 气体比重1.617折光率1.3411液体密度0.66g/ml燃烧热值347.6Kcal/mol凝固点-141.5蒸气压5.311
7、05Pa沸点-24.9临界温度126.9着火点27临界压力5.44105Pa自燃点350 二甲醚，又称木醚、甲醚、氧二甲，简称DME (dimethyl ether)，分子量46.069，分子式CH3OCH3，在室温和常压下是一种无色、有轻微醚香味的气体，不刺激皮肤。室温下其蒸气压为0.5MPa，-4050的温度范围内，易冷凝，易气化。二甲醚成份如表1所示，其物理性质如表2所示。DME具有优良的混溶性（Sloubility），能同大多数极性和非极性有机溶剂混溶在100ml水中可溶解3700ml二甲醚气体，且二甲醚易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多种有机溶剂，加入少量助剂后就可与水以
8、任意比互溶。其燃烧时火焰略带亮光。毒性试验表明， DME毒性很弱，无致癌性。a. 唯一与水有高互溶性的抛射剂。（可降低燃烧性）DME可溶于水达34%以下及94%以上，水可溶于DME6%以下及66%以上（上列比例为完全互溶且为单相One Phase）如加入6%的酒精则任何比例的水与DME均可互溶且为单相。DME + 水 其压力与比重如下：（21.1）DME %压力 PSIG比重 G/ML5100.97510190.95315290.92920380.90725480.88930570.87135630.85240630.83360630.76980630.764100630.668b. 不论极性
9、(Polar)或非极性（Nonpolar）的溶剂均可互溶。极性为水性，非极性为油性。DME均可与之互溶，此种特性亦为DME独有之特性，为配方工程师创造了更大的领域，可适应于各种产品之需要。c. 与一般有机溶剂可互溶与一般有机溶剂几乎均可互溶。如碳氢化合物即丙烷、丁烷(Hyduocabons)、卤化碳氢化合物(Halogenated Hydrocabons)、醇类(Alcohols)、丙酮(Ketones)、醚类(Ethers)、胺类(amies)、脂类()、醛类()、铵类(ammonium)，另有些复合物如油漆、树脂类(Paint Resins)等非常广泛。d. DME可与丙烷、丁烷互溶混合使
10、用。丙烷、丁烷最大的弱点有两个，一是燃烧性太强，另一个弱点是油性，溶解度很低。但是这两个弱点均可与DME混合而大为改善。其要点是：DME可与丙、丁烷完全混合，因此分享DME的优点。燃烧性因DME及水的混合，而大为降低为弱燃性。因DME之混合而增加溶解性，配方更为方便。因DME之混合，配方得以加水，乳化剂可免除，甚至若干其他溶剂可大幅减少，除了品质改善外，成本可降低。定时自动喷雾成为可能如放置于屋内的清香剂、除臭剂、杀虫剂，可定时自动喷出，因DME之适量混合，而使用前不必摇动，可达到预期的效果。否则用前要摇动，则自动喷射的作用无法达到。e. DME亦可怀CFC类抛射剂混合使用。DME可与CFC互
11、溶且可互补优劣点，但CFC面临禁用，故此项发展性有限。f. 化学性、稳定性高 属于惰性气体（Inert）极为稳定虽然DME名称有醚的含意，一般的想法以为是稳定、易爆或过氧化物生成之气体，其实经长期试验及实用证明，并非如此。因此有些人比较喜欢称呼它为二甲基氧化物(Dimethyl Oxide)，DME经长期使用证明它是很稳定的化合物，只有在非常少的特殊条件下才会反应分解，基本上归入惰性气体。不生成过氧化物(Peroxide)亦不起氯化作用（Chlorinated）纯的DME或与其他物质混合在40试验六个月没有过氧化物形成。如当作纯的抛射剂，不论纯DME或与压缩气体混合加压到 75PSIG，也不会
12、产生过氧化物。美国杜邦公司及日本三菱公司之报告均提到DME在制造、贮存运输过程中，几十年来尚无因形成过氧化物而引起爆炸的报告。与喷雾剂内其它组成成份不会产生反应，不会破坏效率。DME可以与各种喷雾剂的浓缩液组成体互溶外，它和氯碳化合物(Chlorocabon)及氟氯碳化合物(Chlorofluorocarbons-CFCS)一起混合使用，会得到更优良的品质及安全性，但DME不会起氯化作用，因此也可以和氯化深剂混合使用，如二氯甲烷(Methylene Chloride)、三氯甲烷(1，1，1Trichloroethane)，DME与此氯化物反应也不会形成氯二甲基乙醚(Bischlorodimet
13、hyther)及单氯二甲基乙醚(Monochlorodemethyther)这二种物质已证实系为致癌物质。因此DME不被氯化之稳定性，亦相当独特可取。对喷雾剂配方而言，DME可谓得天独厚。g. 燃烧性Flammability基本上属可燃性气体（中燃烧性）爆炸下限 3.4%火焰长度(Flame Extension)，100%DME30-35cm (每分钟射出45g)变成不燃性（可加入15%以上的水及6%以上的酒精即可达到不燃烧性效果。）燃烧热6900kcal/kg在欧洲国家的标准，每罐气雾产品含45%(重量)或250g 以上的可燃物质则谓之非不燃性。美国方面则以火焰长度（45g/min喷出）20
14、cm（8英寸）以内为不燃性，h. asdfasdfi. asdfj.因其特有的分子结构和理化性质，用途十分广泛，目前主要用途是作气雾剂的抛射剂。另外DME80还可作为合成硫酸二甲酯等的化工原料。由于DME是无色、无毒、环境友好的化合物，且具有良好的燃料性能，可以替代柴油用作清洁的汽车燃料以及替代液化气作民用燃料，其重要性为人们所认识到。近年来能源短缺及环保问题已成为世界性话题，受到人们的日益对于关注，而随着合成气一步法制备DME技术的不断发展进步，使得以装置的大型化降低DME成本成为可能，其作为新型清洁燃料在替代柴油或液化气方面的发展前景更被普遍看好。随着我国经济的快速发展，能源需求迅猛增长，
15、已经成为能源消耗的大国，然而能效低、污染严重的问题依然突出，因此，如何利用国内丰富的煤炭资源及分布在边远地区的天然气资源发展清洁能源的问题显得更为突出，越来越受到各方面的重视。三、 DME消费现状及市场前景3.1 国内外DME消费分析3.1.1 消费现状虽然DME应用领域很广泛，但是到目前为止，甲醇气相脱水法是仍是目前DME生产的主要方法，因其生产成本高而制约了其它应用领域的发展，气雾剂推进剂仍是DME当前的首要用途。60年代以后，气雾剂产品以其特有的包装特性，深受消费者的欢迎，国际上气溶胶工业得到迅速发展。以前气雾剂产品大量使用CFCs作抛射剂，由于使用时，CFCs全部释放到大气，对大气臭氧层造成严重破坏，从而影响人类健康、动植物生长和地球生态环境。因此，世界各国都在致力于寻找CFCs的替代品，我国已从1998年起禁止气雾剂中使用CFCs(医疗用品除外)作抛射剂。CFCs的替代品现有LPG、DME、压缩气(CO2、N2、N2O)、HCFC(氢氯氟碳)、HFC(氢氟碳)。二甲醚在气雾剂工业中的应用正以其良好的性能及相对较好的安全性能逐步替
