七氟丙烷
七丙（2H-Heptafluoropropane，HFC-227ea或HFP），属于有机化学品，碳氢化合物卤代物，商品名称FM-200。七氟丙烷常压下为无色无味气体，在一定压力下呈液态，气体在高浓度时微有醚臭。在气化过程中会吸收大量热量。具有较强的绝缘性。较稳定，在正常储存和使用条件下，不会发生危险反应。分解产物包括二氧化碳、一氧化碳和卤化物。
七氟丙烷属于洁净气体灭火剂，灭火作用主要通过物理和化学和双重作用来实现。适用于电气、液体或可熔化的固体火灾，亦可用于固体表面火灾和灭火前能切断气源的气体火灾。除了能够作为灭火剂外，还被用作医用喷射剂和制冷剂。
美国国家环境保护局(EPA)规定允许有人场所使用七氟丙烷灭火剂的最高浓度为9%，规定浓度范围内使用是安全的。七氟丙烷的热分解毒性主要是由于其在高温条件下分解产生的有害物质，如氟化氢(HF)和二氟化(COF)，经实验证明，有害物质浓度与灭火剂的浓度呈现负相关，所以正常使用条件下采用七氟丙烷灭火剂灭火，所分解产生的氟化氢等有害物质对人员和设备是安全的。七氟丙烷灭火后不破坏臭氧层，温室效应潜能值（GWP）为0.3-0.5，大气中的存留寿命（ALT）为31-42年，对环境的综合性能比较理想。
发现历史
七氟丙烷由美国大湖化学公司研究和开发。
1991年美国大湖化学公司推出商品化七氟丙烷，商品名为FM200。美国、德国和西班牙都生产，生产规模千吨级。1995年，中国开始工业化生产，截止到1997年全世界使用量已达数千吨。
作为新型灭火剂是第一个由美国保险商试验所（UL）检测认可；美国制造商保险协会（FMIRC）检测通过；符合美国国家防火协会（NFPA）2001标准；被美国环境保护署（美国国家环境保护局）认可为新型1301替代物；被美国计划所（SNAP）“重要新替代品政策委员会”批准容许使用于有人值守区域，而且无使用限制。
七氟丙烷得到香港消防署的批准作为1301的替代品在香港地区使用。已经中国国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检测中心于1996年12月检测，并获准使用。
日本在2001年上市的以七氟丙烷为抛射剂的定量吸人气雾剂，内含异丙基肾上腺素和溴化甲基阿托品。
理化性质
物理性质
七氟丙烷常压下为无色无味气体，在一定压力下呈液态，气体在高浓度时微有醚臭。在气化过程中会吸收大量热量。无腐蚀性，无刺激性，不易燃。具有较强的绝缘性。
七氟丙烷在液体状态下，20℃时密度为1407kg/m3；饱和液体，25℃时为1395kg/m3。20℃，1atm条件下水中溶解度为1：1725。沸点（1atm）为-16.5℃，冰点为-131.0℃，临界温度为101.7℃，临界压力为2.912MPa，临界体积为274ml/mol，临界密度为621kg/m3，蒸气压力（21℃，MPa）为666.1MPa，蒸发热（沸点下）为132.73kJ/kg。
化学性质
七氟丙烷较稳定，在正常储存和使用条件下，不会发生危险反应。分解产物包括二氧化碳、一氧化碳和卤化物。
七氟丙烷与碱金属、活泼金属粉末、强还原剂不相容；与强氧化剂接触时可能发生燃烧与爆炸。不发生聚合反应。
七氟丙烷加热可分解。当温度超过899.85℃时，七氟丙烷完全分解，产物主要有六氟丙烯（C3F6）、五氟丙烯（C3HF5）、六氟-2-丁炔（C4F6）、六氟乙烷（C2F6）、三氟乙烯（C2HF3）、四氟乙烯（CF4）和六氟丙烯（C3F6）等，同时有固体焦炭生成。与空气的混合气进行热解，主要产物是C4F6，还有痕量C2F6和C3F8。
通常情况下，七氟丙烷不与钢、生铁、黄铜、紫铜、锡、铅、铝等金属反应。当温度高于175℃和特定的条件下，例如，在湿气或其他污染物存在下，某些金属会对七氟丙烷的分解起催化作用。七氟丙烷与碱、碱土金属发生激烈反应，在较高的温度下可以与镁、铝粉末发生反应。
灭火器
七氟丙烷可用作灭火剂。七氟丙烷在火焰或高温下分解，产生有毒和刺激性化合物，如氟化氢和一氧化碳，刺激鼻、喉，因此应避免高温下使用。
灭火机理
七氟丙烷气体泡沫灭火剂是由七氟丙烷和空气泡沫液按一定的比例混合而成，常用空气泡沫灭火剂为抗溶合成型泡沫液、水成膜泡沫液及氟蛋白泡沫液，可根据低沸点液体的水溶性进行选择。由组成可知，七氟丙烷气体泡沫灭火剂既具有七氟丙烷气体灭火剂的灭火功效，又具有空气泡沫灭火剂的灭火功效。七氟丙烷灭火剂的灭火作用主要通过物理和化学和双重作用来实现。
物理作用
与空气泡沫灭火剂扑救液体火灾相同，七氟丙烷气体泡沫灭火剂也具有覆盖作用。由于七氟丙烷气体泡沫抗烧性能较好，发泡倍数高（可达11倍），析液时间长（常温下25%析液时间大于1小时），其覆盖的作用比空气泡沫效果更显著。
七氟丙烷气体泡沫冷却作用比空气泡沫效果明显，一方面，在火场中，七氟丙烷气体泡沫中的水分吸收热量，一部分变成水蒸汽，另一部分随泡沫破裂变为液体，以此达到降低火场温度的效果；另一方面，就七氟丙烷本身而言，在气化过程中吸收大量的燃烧热，同时，七氟丙烷受热分解，卤族元素原子中氟的热稳定性最高，七氟丙烷中含有的氟原子数达到7个，因此碳氟键破裂时，消耗的热量很大，冷却效果很好。
化学作用
七氟丙烷在火灾高温下通过受热分解产生含氟的自由基，进而与燃烧反应过程中产生支链反应的H+、OH-、O2-等活性自由基发生气相作用，从而抑制燃烧过程中化学反应的链传递，从而达到灭火的目的。
系统组成
七氟丙烷气体泡沫灭火系统主要由泡沫液储罐、七氟丙烷储罐、供水装置、泡沫比例混合装置、七氟丙烷比例混合装置、七氟丙烷气体泡沫产生器、阀门和管道等部件组成。
灭火系统启动后，水流通过泡沫比例混合装置和泡沫液混合，形成泡沫混合液，泡沫混合液再经过比例混合装置和七氟丙烷液体混合，形成一定比例的七氟丙烷液体和泡沫混合液的混合液体，该混合液体通过特制的七氟丙烷气体泡沫产生器后产生一定倍数的七氟丙烷气体泡沫，施加到燃烧液体表面进行灭火。
特点
七氟丙烷气体泡沫灭火剂主要用于低沸点可燃液体火灾，其抗烧性能和隔离覆盖的作用明显好于空气泡沫效果，能以较低的混合液供给强度，达到迅速控制火势和灭火的目的。
试验证明，七氟丙烷的未观察到损害作用的剂量NOAEL（No Observed Adverse Effect Level）值为9%，即在常温9%的体积浓度下，被试验的动物未出现可观察不良反应，故可用于有人工作场所的固定灭火系统。正常情况下对人体不会产生不良影响。
七氟丙烷不含氯和溴元素，灭火后不破坏臭氧层，其臭氧消耗潜能值（ODP）为零，是一种洁净气体灭火剂。七氟丙烷的温室效应潜能值（GWP）为0.3-0.5，比哈龙1301（GWP为2.0）减少75%以上；其大气中的存留寿命（ALT）为31-42年，比哈龙的大气中存留寿命77年大大缩短。从七氟丙烷的几个主要参数可知其对环境的综合性能比较理想。
七氟丙烷方便运输和贮存，在灭火系统管道内呈液态，与泡沫混合液能充分混合且为单相液体，便于泡沫系统在工程上应用。
适用范围
1）电气火灾；
2）液体火灾或可熔化的固体火灾；
3）固体表面火灾；
4）灭火前能切断气源的气体火灾。
可用于扑救下列区域火灾
1）防护的设施含贵重物品，无价珍宝，或公司赖以生存发展及维持正常运作所需资料档案及软、硬件设施等；
2）无自动喷水灭火系统或使用水系统会造成水损的设施；
3）人员常住的区域；
4）药剂喷放后清洗残留物有困难的区域；
5）药剂钢瓶存放空间有限，少量灭火药剂即能达到灭火效能者；
6）防护对象为电器设备，须使用非导电性的灭火药剂者。
不得用于扑救含有下列物质的火灾
2）活泼金属，如钾、钠、镁、钛、锆、等；
4）能自行分解的化学物质，如过氧化氢、联胺等。
其他应用
七氟丙烷是一种用途广泛的氢氟烃，除了被广泛地应用于灭火领域外，还被用作医用喷射剂和制冷剂。
抛射剂
药用辅料，可用作供外用气雾剂用抛射剂。七氟丙烷属于氢氟烷类（HFC）抛射剂，可用作皮肤用气雾剂的载体，如外用制冷剂、麻醉剂等，也作为定量吸入气雾剂的抛射剂。以七氟丙烷作为定量吸人气雾剂抛射剂的专利涵盖了几乎所有用于哮喘治疗的化学药物，并囊括了各种制备工艺和处方组成，包括混悬型和溶液型处方。七氟丙烷的大气生存期较长，温室效应潜能3220倍于CO2，使其使用受到一定的限制。七氟丙烷主要的缺点是其与水不混溶，对一些吸入给药（MDI）处方中的药物和表面活性剂来说不是优良溶剂。
制冷剂
七氟丙烷可用作制冷剂，可应用于高温热泵、空调系统等方面。
吸收与代谢
口服吸收较快，但不如肺部吸收完全。除皮肤破损的患者（例如烧伤、溃疡、严重鱼鳞病）外，皮肤吸收微乎其微。新陈代谢率的增加也可以导致更多的吸入吸收。吸入后很快会出现血药浓度峰值，口服后1至2小时内会出现血药浓度峰值。七氟丙烷首先分布到血流量高的组织（例如脑、心脏、肝脏、肾脏），然后分布到脂肪组织，但在脂肪组织中物质浓度会达到最高。卤代烃在肝脏中通过细胞色素P-450氧化进行代谢，部分可能会与谷胱甘肽发生共轭。卤化溶剂可以原样通过肺部排出体外，由于长时间接触或肝功能障碍，消除半衰期可能会延长。长时间暴露会使更多的化学物质储存在脂肪组织中，会持续释放。
毒性
常温毒性
七氟丙烷的毒性指标可以用未观察到不良反应的浓度（NOVEL）、可观察到不良反应的最低浓度（LOAEL）和半数死浓度（LC50）来表示。氢七氟丙烷的NOVEL为9%，LOAEL为10.5%。据此，美国国家环境保护局（EPA）规定允许有人场所使用七氟丙烷灭火剂的最高浓度为9%。
人体接触和毒性：健康志愿者接触浓度高达8000ppm的七氟丙烷不会对脉搏、血压、心电图或肺功能造成任何不利影响。
动物接触和毒性：试验表明七氟丙烷属微毒级化合物，在小鼠的急性经呼吸道毒性实验中表现出极高的安全性。因此，可以认为在规定允许浓度范围内使用七氟丙烷是安全的。
热分解毒性
七氟丙烷的热分解毒性主要是由于其在高温条件下分解产生的有害物质，如氟化氢（HF）和二氟化酰（COF2）等引起的。由于氟化氢和二氟化酰是高度腐蚀性气体，当浓度达到一定程度时，对人体和设备都会产生较大的危害。采用傅立叶红外光谱法研究七氟丙烷熄灭电缆、木材和庚烷等火焰时所产生的有害物质氟化氢（HF）和二氟化酰（COF2）等的含量，发现所产生的这些有害物质的量与火焰的规模、熄灭时间和灭火剂的施加时间呈现正相关，而与灭火剂的浓度呈现负相关。在正常使用条件下采用七氟丙烷气体灭火剂灭火，所分解产生的氟化氢等有害物质对人员和设备是安全的。在潮湿条件下具有腐蚀性，达到一定浓度时对人体和设备造成伤害。
热分解腐蚀性
七氟丙烷气体灭火剂在灭火时能够产生氢氟酸，但氢氟酸对电器等设备所产生的腐蚀作用与环境中氢氟酸的浓度、接触时间、酸性物质在设备表面上的沉积率、温度和湿度等多种因素有关。实验证明，当七氟丙烷的喷射时间和灭火浓度控制在一定范围内时，产生的氢氟酸浓度很低，对电器等设备不会产生明显的腐蚀作用。
分子结构
七氟丙烷化学名称为1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷（1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane），属于有机化学品碳氢化合物卤代物，结构式为CF3CHFCF3。
七氟丙烷分子中C-F的碳原子为sp3杂化，碳原子与氟原子间以σ键相连。由于氟原子的电负性比碳原子的电负性大，电子向氟原子偏移，-F键为极性共价键，偶极矩方向由碳原子指向F原子。
合成方法
合成七氟丙烷的方法较多，概括起来有六种。工业化生产七氟丙烷主要是六氟丙烯的气相或液相催化氟化法，六氟丙烯的气相或液相液化氟化均有较高的转化率和选择性。除了主要方法，还有1,1,1,2,3,3,3-氟氯代正丙烷氢化还原法，烃或卤代烃电化氟化法，卤代烃的调聚、氟化二步合成法和丙烷或丙烯氯氟化、氟化二步合成法等。
六氟丙烯气相催化氟化
以六氯丙烯和氟化氢为原料可以通过气相氟化反应合成七氟丙烷。
六氟丙烯气相氟化的催化剂主要有活性炭和三氧化二铬（Cr2O3）等，气相氟化反应是在氟化催化剂存在下，六氟丙烯（HFP）和氟化氢进行加成反应。反应温度为175～260℃，接触时间为10～60秒，HF与HFP摩尔比为2～5。反应温度过高时（如大于500℃），七氟丙烷会发生歧化反应，生成八氟丙烷（CF3-CF2-CF3）等副产物。由于烯烃杂质难于用蒸馏的方法去除，即使在较低的温度下，例如175～260℃，反应生成的其他烯烃杂质也是影响最终产品质量和催化剂寿命的主要因素，这些因素给气相氟化法生产七氟丙烷带来许多麻烦。
六氟丙烯液相催化氟化法
以六氯丙烯和氟化氢为原料可以通过液相氟化反应合成七氟丙烷。
六氟丙烯的液相氟化的催化剂主要是五氟化锑、三氟化锑和液体有机碱的氟化氢盐、含叔胺基团的离子交换剂等，液相氟化法是在常规的液相氟化催化剂存在下进行的，将六氟丙烯和氟化氢按一定比例混合加人装有催化剂的压力釜中，在一定压力和温度条件下搅拌进行加成反应，得到高转化率和高选择性的七氟丙烷。反应条件是：催化剂为五氟化锑（SbF5），反应压力为常压到3.0MPa，温度为0～100℃，HF和HFP的摩尔比为化学计量值。反应的平均转化率达到99%，对七氟丙烷的选择性不低于99.9%。
安全事宜
安全警示
危险说明
含有加压气体；如果加热可能会爆炸。
参考资料
1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane | C3HF7 | CID 67940 - PubChem.pubchem.2024-04-01
七氟丙烷.中华人民共和国药典.2024-04-01