洁净化学气体灭火剂稳定性、腐蚀性及与密封材料兼容性研究

The study of this project is focused on environmental-friendly halocarbon fire-extinguishing agent’s stability under storage, corrosion of metal, elastomer seal compatibility by combining experimental measuring, numerical simulation and theoretical analysis. The research mainly includes three aspects. Firstly, the decomposition rule of halocarbons was studied by halocarbon decomposition measuring apparatus under different conditions. By coupling of numerical calculation results that based on first-principles quantum-chemistry and experimental result of halocarbon decomposition process, the theoretical prediction method and rapid evaluation method of halocarbons storage stability are established. Secondly, on the basis of the experimental data that measured by the metal corrosion apparatus and numerical simulation data that calculated by ab initio method, the metal corrosion mechanism and theoretical prediction method of halocarbons are setup. Thirdly, by the experimental data and theoretical analysis of the elastomer seal compatibility in different conditions, the evaluation model about the effect of halocarbons and elastic sealing materials are established. Research results in this project not only can support methods for the fast evaluation of halocarbon storage performance, but also can guide the selection of potential Halon replacement. Besides that, the research results can give a help in guiding the definition of halocarbon fire extinguishing agent storage facilities, and also can accelerate new environmental-friendly fire extinguishing agent development process.

本项目采取理论分析、数值模拟及实验测量相结合的方法，对洁净化学灭火气体（环境友好卤烃）稳定性、腐蚀性及与弹性密封材料兼容性开展研究，主要包括：1）通过卤烃低温分解特性与高温裂解特性实验平台，测量卤烃在不同工况下的低温缓慢分解及高温快速裂解规律，并结合量子化学第一性原理对卤烃分解反应历程的数值计算结果，建立卤烃稳定性理论预测与快速评价方法；2）以卤烃腐蚀性实验测试平台所采集的数据为基础，结合高斯软件对卤烃与不同金属反应动力学的模拟计算结果，建立卤烃及其分解产物对各种金属腐蚀的反应机理模型；3）通过对卤烃与不同弹性密封材料在各种条件下的兼容性实验研究，并结合理论分析计算结果，建立卤烃与弹性密封材料相互作用的评价模型。该课题研究成果不仅可为卤烃贮运性能快速评估提供理论基础，指导具有应用潜力环境友好卤烃筛选，还可以指导卤烃灭火剂日常贮运条件确定及储存设备选材，加快新型环境友好卤烃灭火剂应用进程。

随着各国对环保要求的提高以及国际组织出台系列限制规定，研发适用于民用航空、船舶机舱、程控机房等特种领域的“哈龙”替代品为世界范围内关注的热点。考虑到特种领域火灾特点及扑救要求，界内一致认为与“哈龙”性能相近的化学灭火气体是最可行的替代选择。目前，我国在发展新型化学灭火气体方面和西方发达国家差距甚大，化学气体灭火气体开发体系不完善，大部分工作停留在国外技术引进验证阶段而缺少技术源头创新。本项目采取理论分析、数值模拟及实验测量相结合的方法，对洁净化学灭火气体（环境友好卤烃）稳定性、腐蚀性及与弹性密封材料兼容性开展研究，实现不同卤烃贮运性能的快速评估与理论预测，指导卤烃贮运条件确定及贮运设备的选材，加快卤烃灭火介质应用的研发进程。. 本课题在已有工作的基础上，开展了以下研究工作：1）通过卤烃低温分解特性与高温裂解特性实验平台，测量卤烃在不同工况下的低温缓慢分解及高温快速裂解规律，并结合量子化学第一性原理对卤烃分解反应历程的数值计算结果，建立卤烃稳定性理论预测与快速评价方法；2）以卤烃腐蚀性实验测试平台所采集的数据为基础，结合高斯软件对卤烃与不同金属反应动力学的模拟计算结果，建立卤烃及其分解产物对各种金属腐蚀的反应机理模型；3）通过对卤烃与不同弹性密封材料在各种条件下的兼容性实验研究，并结合理论分析计算结果，建立卤烃与弹性密封材料相互作用的评价模型。. 本课题取得了以下研究成果：系统研究了氢氟烯烃类、全氟烯烃类、含溴烯烃类、含氟酮类、环状含氟烃类、含氟烷烃类具有代表性卤烃灭火剂的性能参数，提出了相应理论体系和数学模型；在卤烃的低温缓慢分解、高温快速裂解及机理分析方面，相关成果发表SCI论文8篇，完成硕士毕业论文2篇，并申请发明专利2项；在卤烃及其分解产物对各种金属的腐蚀及机理方面，发表学术论文4篇，并申请发明专利3项；在卤烃与弹性材料相容性及理论分析方面，发表学术论文4篇，并申请发明专利3项。. 该项目共发表SCI论文16篇，并申请发明专利8项；培养博士研究生一名，硕士研究生15名。其中已答辩6名，在读10名。