JP4296262B2

JP4296262B2 - Fire extinguishing agent

Info

Publication number: JP4296262B2
Application number: JP2003192217A
Authority: JP
Inventors: 治彦深谷; 泰蔵小野
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-07-04
Also published as: JP2005021500A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消火薬剤に関するものであり、更に詳しくは、ペルフルオロアルキルラジカルを消火の際の活性種として放出する化合物を含む消火薬剤に関するものである。
本発明は、ガス系消火薬剤の代替物質を提供するものであり、ペルフルオロアルキルラジカルを消火の際の活性種として利用する消火薬剤を提供すること、即ち、オゾン層を破壊する恐れがあるとして使用が規制されている、ガス系ハロン消火薬剤の代替物質として利用できる新規消火薬剤を提供するものとして有用である。本発明により提供される物質は、比較的高い分解性が期待されるため、大気圏中での寿命が短くなり、地球温暖化に対する影響も少ないと考えられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハロンは、臭素原子を含むガス系消火薬剤であり、代表的なものは、ハロン１３０１（化学式：ＣＦ₃ Ｂｒ）、ハロン１２１１（化学式：ＣＦ₂ ＢｒＣｌ）、ハロン２４０２（化学式：ＣＦ₂ ＢｒＣＦ₂ Ｂｒ）などである。ハロンは、その優れた消火性能等から、例えば、図書館や美術館、航空機などの消火設備として広範に用いられてきた。ところが、地球環境問題の１つとして、ハロンは、オゾン層破壊の原因となることが指摘され、特定フロンとともに規制物質とされている。そこで、それらの代替品として、オゾン層破壊の原因元素である塩素や臭素を含まない物質が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、及び特許文献５参照）。
【０００３】
しかしながら、臭素原子は、消火作用に重要な役割を果たすと考えられており、実際に、臭素原子を含まない上記代替ハロンは、規制ハロンに比べて低い消火性能しか示さないという問題がある。消火性能が低いと、消火するのに大量の消火薬剤が必要となり、例えば、航空機に使った場合、常に大量の消火薬剤を運搬する必要があること等により、経済性が悪くなるという問題がある。また、図書館や美術館などのように、人が多く出入りする場所での消火設備として使う場合は、設定濃度が高くなり、誤って人が中にいるときに使用された場合、窒息死の危険がある。事実、二酸化炭素による消火設備では、その低い消火性能のために設定濃度が高くなり、誤放射により人命が失われる事故が起きている。上記安全性及び経済性の観点から、ガス系ハロン消火薬剤の代替物質として、オゾン層を破壊しない物質であって、しかも、規制ハロンと同程度以上の消火性能を持つ代替ハロンの開発が強く求められている。
【０００４】
代替ハロンの開発において、オゾン層破壊問題に対する対策は、塩素や臭素原子を含まない物質を用いることにより、容易に達成することができる。しかしながら、臭素原子は、消火機構に密接に関与しており、ハロン分子中より臭素原子を除くことは、消火能力の低下をもたらす。そのため、オゾン層を破壊しない物質で、しかも高い消火能力を持つような化合物の開発は、非常に難しいとされてきた。本発明者らは、ペルフルオロアルキルラジカルが、臭素原子と同じような消火機構による消火作用を持つことを、既に明らかにしている（非特許文献１、非特許文献２、及び非特許文献３）。この消火機構によれば、ペルフルオロアルキルラジカルを放出しやすい物質ほど、高い消火能力を示すと考えられる。ペルフルオロアルキルラジカルの放出しやすさは、その結合エネルギーに反比例すると考えられ、結合エネルギーを指標として、ガス系消火薬剤の代替物質を選定する方法を開発した（特許文献６）。しかしながら、これらの文献では、結合エネルギーのみを指標としているため、ペルフルオロアルキルラジカルの数、あるいは物理的消火作用による効果などが無視されているため、その算出される消火能力には大きな誤差が含まれている、という問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２５４５７３５号
【特許文献２】
特許第２８９３０３８号
【特許文献３】
特許第２９４６０４４号
【特許文献４】
特開２０００−２４５８６０号公報
【特許文献５】
特開２００１−０９５９４５号公報
【特許文献６】
特開２００３−０００７５０号公報
【非特許文献１】
ジャーナル・オブ・ザ・ケミカルソサエティ、ケミカル・コミュニケーション（Journal of the Chemical Society, Chemical Communication ）、第１２０７ページ、１９９５年
【非特許文献２】
ジャーナル・オブ・コンピュテェーショナル・ケミストリ（Journal of Computational Chemistry）、第１９巻、第２７７ページ、１９９８年
【非特許文献３】
日本化学会欧文誌（Bulletin of the Chemical Society of Japan ）、第７２巻、第２０７ページ、１９９９年
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、オゾン層を破壊する恐れがなく、かつ地球温暖化への影響も小さな代替ハロン候補化合物を開発することを目標として、鋭意研究を積み重ねた結果、ペルフルオロアルキルラジカルを消火の際の活性種として放出する化合物が代替ハロン消火薬剤として有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明の目的は、オゾン層破壊の原因となる臭素原子を含まなくても、高い消火能力を示す、代替ハロンの候補化合物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）一般式：Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１−Ｘ−Ｙ（式中、ｎは１から３の整数を示し、Ｘはアルミニウム原子、カルボニル基、ケイ素原子、窒素原子、リン原子、ガリウム原子、又はゲルマニウム原子を、Ｙはポリフルオロアルキル基、フッ素原子、水素原子、又は酸素原子を示す）で表され、ペルフルオロアルキルラジカルを活性種として放出する作用を有する化合物を含む消火薬剤であって、
上記化合物が、ＣＦ_３ＡｌＦ_２、（ＣＦ_３）_２ＡｌＦ、（ＣＦ_３）_３Ａｌ、（ＣＦ_３）_２ＡｌＨ、ＣＦ_３ＡｌＯ、ＣＦ_３ＡｌＯ_２、ＣＦ_３ＳｉＦ_３、（ＣＦ_３）_２ＳｉＦ_２、（ＣＦ_３）_３ＳｉＦ、（ＣＦ_３）_４Ｓｉ、（ＣＦ_３）_２ＳｉＯ、（ＣＦ_３）_２ＳｉＯ_２、ＣＦ_３ＮＦ_２、（ＣＦ_３）_２ＮＦ、ＣＦ_３ＮＯ、ＣＦ_３ＮＯ_２、ＣＦ_３Ｎ＝ＮＣＦ_３、ＣＦ_３ＰＦ_２、（ＣＦ_３）_２ＰＦ、（ＣＦ_３）_３Ｐ、ＣＦ_３ＰＦ_４、（ＣＦ_３）_２ＰＦ_３、（ＣＦ_３）_３ＰＦ_２、（ＣＦ_３）_４ＰＦ、（ＣＦ_３）_５Ｐ、ＣＦ_３ＰＯ、ＣＦ_３ＰＯ_２、（ＣＦ_３）_３ＰＯ、ＣＦ_３ＧａＦ_２、（ＣＦ_３）_２ＧａＦ、（ＣＦ_３）_３Ｇａ、ＣＦ _３ＧｅＦ _３、（ＣＦ _３） _２ＧｅＦ _２、（ＣＦ _３） _３ＧｅＦ、又は（ＣＦ_３）_４Ｇｅである消火薬剤。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明では、一般式：ＣｎＦ２ｎ＋１−Ｘ−Ｙ（式中、ｎは１から３の整数を示し、Ｘはアルミニウム原子、カルボニル基、ケイ素原子、窒素原子、りん原子、ガリウム原子、又はゲルマニウム原子を示し、Ｙは有機又は無機の官能基を示す）で表される化合物が対象とされる。上記式において、Ｙは、具体的には、ポリフルオロアルキル基、フッ素原子、水素原子、又は酸素原子を意味する。本発明では、臭素原子と同じような消火機構による消火作用を有するペルフルオロアルキルラジカルを放出する化合物が好適な化合物として使用される。
【０００９】
それらの化合物を例示すると、好適には、例えば、ヒドロビストリフルオロメチルアルミニウム、ヘキサフルオロアセトン、トリフルオロ（トリフルオロメチル）シラン、ジフルオロビス（トリフルオロメチル）シラン、テトラ（トリフルオロメチル）シラン、オキシビス（トリフルオロメチル）シラン、ペンタフルオロメチルアミン、トリフルオロニトロソメタン、トリフルオロニトロメタン、ヘキサフルオロアゾメタン、ジフルオロ（トリフルオロメチル）フォスフィン、フルオロビス（トリフルオロメチル）フォスフィン、トリス（トリフルオロメチル）フォスフィン、テトラフルオロ（トリフルオロメチル）フォスフォラン、トリフルオロビス（トリフルオロメチル）フォスフォラン、ジフルオロトリス（トリフルオロメチル）フォスフォラン、トリス（トリフルオロメチル）フォスフィンオキシド、トリス（トリフルオロメチル）ガリウム、テトラキス（トリフルオロメチル）ゲルマニウムがあげられる。
【００１０】
これらの化合物は、後記する実施例に示されるように、分子量、熱容量、分解反応速度定数などから予測される消炎濃度が低い（消火能力が高い）ことがわかった。本発明において、消炎濃度と分子量、熱容量、分解反応速度定数などとの相関関係について詳細に調べたところ、後記する実施例に示されるように、消炎濃度を精度よく予測できることがわかった。それにより、塩素や臭素原子を含まない物質で、消炎濃度が従来のハロンの２倍程度以下の物質が、代替ハロンとして好適である。本発明の消火薬剤は、上記ペルフルオロアルキルラジカルを活性種として放出する化合物を有効成分として含むことを特徴とするものであり、その薬剤形態及び製剤方法等は任意であり、また、任意に他の成分を含むことを妨げない。
【００１１】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例
（１）消炎濃度の推算
消炎濃度が既に測定されている物質について［ジャーナル・オブ・フルオリン・ケミストリ (Journal of Fluorine Chemistry)、第１０６、第１４３ページ、２０００年］、B3LYP 法[1) ジャーナル・オブ・ケミカル・フィジックス（Journal of Chemical Physics ）、第９８巻、第５６４８ページ、１９９３年、2)フィジカル・レヴュー・B(Physical Review B)、第３７巻、第７８５ページ、１９８８年、3)ケミカル・フィジックス・レター(Chemical Physics Letters)、第１５７巻、第２００ページ、１９８９年] により、熱容量及び分解反応速度定数を計算した（表１）。次に、フッ素、塩素、臭素原子の数、分子量、熱容量、分解反応速度定数をパラメーターとして、消炎濃度の予測式を算出したところ、消炎濃度＝−０．５２４×Ｎ_F ＋１．０２×Ｎ_Cl−０．５４０×Ｎ_Br−０．０１２８×Ｍｗ＋０．１４２×Ｃ_p −０．１３５×ｌｎ（ｋ₁ ）−４．３５という関係式が得られ、その相関係数は０．９６であり、消炎濃度の予測値に対する標準誤差は０．９９％であることがわかった（図１）。ここで、Ｎ_F 、Ｎ_Cl、Ｎ_Brは、それぞれフッ素、塩素、臭素原子の数を表し、ハロゲン原子（特に臭素原子）による消火機構を表現するためのパラメーターである。また、Ｍｗは分子量を、Ｃ_pは熱容量を表し、物理的機構による消火作用を取り入れるためのパラメーターである。ｋ₁ は分解反応速度定数を表し、化学的機構による消火作用を取り入れるためのパラメーターである。従来法との比較のために、結合エネルギーとの相関関係を見たところ（図２）、その相関係数は０．７７であり、標準誤差は２．２％であることがわかり、本発明の方法は、結合エネルギーのみによる推測値より２倍以上精度が高いことがわかった。
【００１２】
【表１】

【００１３】
図１の結果より、ハロゲン原子の数、分子量、熱容量、分解反応速度定数から、精度よく、消火能力を見積もることができるということがわかった。規制ハロンであるハロン１３０１（ＣＦ₃ Ｂｒ）の、２倍程度の消炎濃度（すなわち、消火薬剤としては、２倍モル量を必要とする）を許容範囲とすれば、塩素や臭素原子を含まない物質で、消炎濃度が７％以下の物質が、代替ハロンとして好適であるといえる。また、前述の予測式によれば、消炎濃度は分解反応速度定数が高いほど低くなるため、消炎濃度の低い化合物は分解しやすいということになり、大気圏に放出されたとき、その寿命が短くなることが期待される。したがって、本発明により選定された物質は、地球温暖化に対しても、その影響が小さい代替物質となる。
【００１４】
（２）消火性能
次に、一般式：Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１−Ｘ−Ｙ（式中、ｎは１から３の整数を示し、Ｘはアルミニウム原子、カルボニル基、ケイ素原子、窒素原子、りん原子、ガリウム原子、ゲルマニウム原子を示し、Ｙは有機又は無機の官能基を示す）で表される化合物の熱容量及び分解反応速度定数を、Ｂ３ＬＹＰ法により計算し、前述の計算式により消炎濃度を求めた。その結果を表２に示す。その結果、これらの化合物の消炎濃度は、規制ハロンであるハロン１３０１の３．３％に匹敵するものも多く、代替ハロンとして市販されているＣＦ_３ＣＨＦＣＦ_３（ＦＭ−２００）の６．９％やＣＦ_３Ｈの１３％より、はるかに高い消火性能を示すことがわかった。また、代替ハロン候補として研究されているペルフルオロアルカン、アミン、エーテルなどの５．２％〜７．５％と比べても、同等かそれ以上の消火性能を持つことがわかった。表中に、負の消炎濃度を示す化合物が存在するが、これは前述の予測式がこのような小さな消炎濃度を持つ化合物に対して最適化されていないために生ずる誤差であるが、これらの化合物が十分小さな消炎濃度を示すことは間違いない。
【００１５】
【表２】

【００１６】
その結果、これらの化合物の消炎濃度は、規制ハロンであるハロン１３０１の３．３％に匹敵するものであり、代替ハロンとして市販されているＣＦ₃ ＣＨＦＣＦ₃ （ＦＭ−２００）の６．９％、あるいは代替ハロン候補として研究されているペルフルオロアルカン、アミン、エーテルなどの５．２％〜７．５％と比べて、はるかに高い消火性能を示すことがわかった。この中で、特に、ヘキサフルオロアセトン、オキシビス（トリフルオロメチル）シラン、ヘキサフルオロアゾメタン、トリフルオロビス（トリフルオロメチル）フォスフォラン、ジフルオロトリス（トリフルオロメチル）フォスフォラン、トリス（トリフルオロメチル）フォスフィンオキシドは、１つ目のトリフルオロメチルラジカルを放出したあと、２つ目を放出するときのエネルギーが低く、非常に効率よく２分子のトリフルオロメチルラジカルを放出できることを示している。このことは、これら化合物の消火能力が更に向上することが期待できる、ということを示している。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、ペルフルオロアルキルラジカルを消火の際の活性種として利用する消火薬剤に係るものであり、１）代替ハロン物質として使用し得る、ペルフルオロアルキルラジカルを放出する作用を有する新規消火薬剤を提供できる、２）本発明により、オゾン層破壊の原因となる臭素原子が含まれていないにもかかわらず、規制ハロンと同程度以上の消火性能を示す代替物質を提供できる、３）このことにより、例えば、図書館や美術館、航空機などの消火設備として使用した場合に、安全性と経済性を高める効果が期待できる、４）また、本発明により提供された物質は、地球温暖化に対する影響も小さくなると考えられる、という格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】消炎濃度の実測値と予測値の相関関係を示す。
【図２】結合エネルギーと消炎濃度の相関関係を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fire extinguishing agent, and more particularly, to a fire extinguishing agent including a compound that releases a perfluoroalkyl radical as an active species during fire extinguishing.
The present invention provides a substitute for a gas-based fire extinguishing agent, and provides a fire extinguishing agent that uses a perfluoroalkyl radical as an active species in extinguishing, that is, used as a possibility of destroying the ozone layer. Is useful as a new fire extinguishing agent that can be used as an alternative to gas-based halon fire extinguishing agents. Since the substance provided by the present invention is expected to have a relatively high degradability, it is considered that the lifetime in the atmosphere is shortened and the influence on global warming is small.
[0002]
[Prior art]
Halon is a gas fire extinguishing agent containing a bromine atom, and representative ones are halon 1301 (chemical formula: CF ₃ Br), halon 1211 (chemical formula: CF ₂ BrCl), and halon 2402 (chemical formula: CF ₂ BrCF ₂ Br). ) Etc. Because of its excellent fire extinguishing performance, halon has been widely used as fire extinguishing equipment for libraries, museums, aircraft, and the like. However, as one of the global environmental problems, it has been pointed out that halon causes ozone layer destruction, and it is regarded as a regulated substance together with specific chlorofluorocarbons. Therefore, as an alternative to them, substances that do not contain chlorine or bromine, which are elements that cause ozone layer destruction, have been proposed (for example, Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, and Patent Document). 5).
[0003]
However, bromine atoms are considered to play an important role in fire extinguishing action. In fact, the above alternative halon which does not contain bromine atoms has a problem that it exhibits only a low fire extinguishing performance compared to regulated halon. If the fire extinguishing performance is low, a large amount of fire extinguishing agent is required to extinguish the fire. For example, when used in an aircraft, there is a problem that the economy becomes worse due to the necessity of always transporting a large amount of fire extinguishing agent. . Also, when used as a fire extinguisher in places where many people come and go, such as libraries and museums, the set concentration becomes high, and if it is used when people are inside, there is a risk of death from suffocation. is there. In fact, in the fire extinguishing equipment using carbon dioxide, the set concentration becomes high due to the low fire extinguishing performance, and there is an accident in which human lives are lost due to erroneous radiation. From the above safety and economic viewpoints, there is a strong demand for the development of alternative halon as a substitute for gas-based halon fire extinguishing agents that does not destroy the ozone layer and has a fire extinguishing performance equivalent to or higher than regulated halon. It has been.
[0004]
In the development of alternative halon, measures against the ozone depletion problem can be easily achieved by using substances that do not contain chlorine or bromine atoms. However, bromine atoms are closely involved in the fire extinguishing mechanism, and removing bromine atoms from the halon molecule results in a reduction in fire fighting ability. Therefore, it has been considered very difficult to develop a compound that does not destroy the ozone layer and has a high fire extinguishing ability. The present inventors have already clarified that a perfluoroalkyl radical has a fire extinguishing action by a fire extinguishing mechanism similar to that of a bromine atom (Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and Non-Patent Document 3). According to this fire extinguishing mechanism, it is considered that a substance that easily releases a perfluoroalkyl radical exhibits higher fire extinguishing ability. The ease of releasing perfluoroalkyl radicals is considered to be inversely proportional to the binding energy, and a method for selecting an alternative material for a gas-based fire extinguishing agent was developed using the binding energy as an index (Patent Document 6). However, in these documents, since only the binding energy is used as an index, the number of perfluoroalkyl radicals or the effects of physical fire extinguishing are ignored, so the calculated fire extinguishing ability includes a large error. There was a problem that.
[0005]
[Patent Document 1]
Patent No. 2545735 [Patent Document 2]
Patent No. 2893038 [Patent Document 3]
Japanese Patent No. 2946044 [Patent Document 4]
JP 2000-245860 A [Patent Document 5]
JP 2001-095945 A [Patent Document 6]
JP 2003-000750 A [Non-Patent Document 1]
Journal of the Chemical Society, Journal of the Chemical Society, Chemical Communication, page 1207, 1995 [Non-Patent Document 2]
Journal of Computational Chemistry, Vol. 19, p. 277, 1998 [Non-patent Document 3]
Bulletin of the Chemical Society of Japan, Vol. 72, p. 207, 1999 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
In such a situation, in view of the above-mentioned conventional technology, the present inventors aim to develop an alternative halon candidate compound that has no risk of destroying the ozone layer and has a small impact on global warming. As a result of intensive studies, it has been found that a compound that releases a perfluoroalkyl radical as an active species at the time of extinguishing is useful as an alternative halon fire extinguishing agent, thereby completing the present invention. An object of the present invention is to provide an alternative halon candidate compound that exhibits a high fire extinguishing ability even if it does not contain a bromine atom that causes ozone layer destruction.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) General _formula: C _{n F} in _2n + 1 -X-Y (wherein, n represents an integer from 1 3, X is aluminum atom, a carbonyl group, a silicon atom, a nitrogen atom, phosphorus atom, a gallium atom, or a germanium A fire extinguishing agent comprising a compound represented by an atom, Y being a polyfluoroalkyl group, a fluorine atom, a hydrogen atom, or an oxygen atom and having an action of releasing a perfluoroalkyl radical as an active species,
The above compounds are CF ₃ AlF ₂ , (CF ₃ ) ₂ AlF, (CF ₃ ) ₃ Al, (CF ₃ ) ₂ AlH, CF ₃ AlO, CF ₃ AlO ₂ , CF ₃ SiF ₃ , (CF ₃ ) ₂ SiF ₂ , (CF ₃ ) ₃ SiF, (CF ₃ ) ₄ Si, (CF ₃ ) ₂ SiO, (CF ₃ ) ₂ SiO ₂ , CF ₃ NF ₂ , (CF ₃ ) ₂ NF, CF ₃ NO, CF ₃ NO ₂ , CF ₃ N = NCF ₃ , CF ₃ PF ₂ , (CF ₃ ) ₂ PF, (CF ₃ ) ₃ P, CF ₃ PF ₄ , (CF ₃ ) ₂ PF ₃ , (CF ₃ ) ₃ PF ₂ , ( CF ₃ ) ₄ PF, (CF ₃ ) ₅ P, CF ₃ PO, CF ₃ PO ₂ , (CF ₃ ) ₃ PO, CF ₃ GaF ₂ , (CF ₃ ) ₂ GaF, (CF ₃ ) ₃ Ga, CF ₃ GeF ₃ , (CF ₃ ) ₂ A fire extinguishing agent that is GeF ₂ , (CF ₃ ) ₃ GeF, or (CF ₃ ) ₄ Ge.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail.
In the present invention, the general formula: Cn F2n + 1-XY (wherein n represents an integer of 1 to 3, and X represents an aluminum atom, a carbonyl group, a silicon atom, a nitrogen atom, a phosphorus atom, a gallium atom, or a germanium atom) And Y represents an organic or inorganic functional group). In the above formula, Y specifically means a polyfluoroalkyl group, a fluorine atom, a hydrogen atom, or an oxygen atom . In the present invention, a compound that releases a perfluoroalkyl radical having a fire extinguishing action by a fire extinguishing mechanism similar to that of a bromine atom is used as a suitable compound.
[0009]
Examples of these compounds are preferably hydrobistrifluoromethylaluminum, hexafluoroacetone, trifluoro (trifluoromethyl) silane, difluorobis (trifluoromethyl) silane, tetra (trifluoromethyl) silane, oxybis (Trifluoromethyl) silane, pentafluoromethylamine, trifluoronitrosomethane, trifluoronitromethane, hexafluoroazomethane, difluoro (trifluoromethyl) phosphine, fluorobis (trifluoromethyl) phosphine, tris (trifluoromethyl) phosphine , Tetrafluoro (trifluoromethyl) phosphorane, trifluorobis (trifluoromethyl) phosphorane, difluorotris (trifluoromethyl) phosphorane Forain, tris (trifluoromethyl) phosphine oxide, tris (trifluoromethyl) gallium, tetrakis (trifluoromethyl) germanium and the like.
[0010]
These compounds were found to have a low extinguishing concentration (high extinguishing ability) predicted from molecular weight, heat capacity, decomposition reaction rate constant, etc., as shown in the examples described later. In the present invention, when the correlation between the flame extinguishing concentration and the molecular weight, heat capacity, decomposition reaction rate constant, etc. was examined in detail, it was found that the flame extinguishing concentration can be predicted with high accuracy as shown in the examples described later. Accordingly, a substance that does not contain chlorine or bromine atoms and has a flame extinguishing concentration of about twice or less that of conventional halon is suitable as an alternative halon. The fire-extinguishing agent of the present invention is characterized in that it contains a compound that releases the perfluoroalkyl radical as an active species as an active ingredient, and its drug form and formulation method are arbitrary, and optionally other Does not prevent inclusion of ingredients.
[0011]
【Example】
EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited at all by the following Examples.
Example (1) Estimation of flame extinction concentration For substances whose flame extinction concentration has already been measured [Journal of Fluorine Chemistry, 106, 143, 2000], B3LYP method [1] Journal of Chemical Physics, Vol. 98, p. 5648, 1993, 2) Physical Review B, Vol. 37, p. 785, 1988, 3 ) Chemical Physics Letters, Vol. 157, p. 200, 1989], the heat capacity and decomposition reaction rate constant were calculated (Table 1). Next, when the prediction formula of the flame extinction concentration was calculated using the number of fluorine, chlorine, bromine atoms, molecular weight, heat capacity, and decomposition reaction rate constant as parameters, the flame extinguishing concentration = −0.524 × N _F + 1.02 × N _Cl −0.540 × N _Br −0.0128 × Mw + 0.142 × C _p −0.135 × ln (k ₁ ) −4.35 is obtained, and the correlation coefficient is 0.96. It was found that the standard error with respect to the predicted value of the anti-inflammatory concentration was 0.99% (FIG. 1). Here, N _F , N _Cl , and N _Br represent the numbers of fluorine, chlorine, and bromine atoms, respectively, and are parameters for expressing a fire extinguishing mechanism by halogen atoms (particularly bromine atoms). Further, Mw is the molecular weight, C _p represents the heat capacity is a parameter for introducing an extinguishing action by physical mechanisms. k ₁ represents a decomposition reaction rate constant and is a parameter for taking in a fire extinguishing action by a chemical mechanism. For comparison with the conventional method, the correlation with the binding energy was observed (FIG. 2), and it was found that the correlation coefficient was 0.77 and the standard error was 2.2%. This method was found to be more than twice as accurate as the estimated value based only on the binding energy.
[0012]
[Table 1]

[0013]
From the results in FIG. 1, it was found that the fire extinguishing ability can be estimated with high accuracy from the number of halogen atoms, molecular weight, heat capacity, and decomposition reaction rate constant. If the flame extinguishing concentration about twice that of regulated halon 1301 (CF ₃ Br) (that is, the extinguishing agent requires 2 times the molar amount) is acceptable, it does not contain chlorine or bromine atoms. It can be said that a substance having a flame extinguishing concentration of 7% or less is suitable as an alternative halon. In addition, according to the above prediction formula, the flame extinguishing concentration becomes lower as the decomposition reaction rate constant becomes higher, so that a compound with a lower extinguishing concentration is easily decomposed, and its life is shortened when released into the atmosphere. It is expected. Therefore, the substance selected according to the present invention is an alternative substance having a small influence on global warming.
[0014]
(2) fire extinguishing performance Next, the general _formula: C _{n F} in _2n + 1 -X-Y (wherein, n represents an integer from 1 3, X is aluminum atom, a carbonyl group, a silicon atom, a nitrogen atom, phosphorus atom, The heat capacity and decomposition reaction rate constant of the compound represented by gallium atom and germanium atom, and Y represents an organic or inorganic functional group) were calculated by the B3LYP method, and the flame extinguishing concentration was determined by the above formula. The results are shown in Table 2. As a result, the anti-inflammatory concentrations of these compounds are often comparable to 3.3% of regulated halon, halon 1301, and 6.9% of CF ₃ CHFCF ₃ (FM-200) marketed as alternative halon. It was found that the fire extinguishing performance was much higher than 13% of CF ₃ H. In addition, it was found that fire extinguishing performance is equal to or better than 5.2% to 7.5% of perfluoroalkanes, amines, ethers, etc., which are studied as alternative halon candidates. In the table, there are compounds that show negative flame extinguishing concentrations, which is an error caused by the fact that the above prediction formula is not optimized for compounds with such a small flame extinguishing concentration. There is no doubt that the compounds exhibit a sufficiently low anti-inflammatory concentration .
[0015]
[Table 2]

[0016]
As a result, the anti-inflammatory concentration of these compounds is comparable to 3.3% of halon 1301, which is a regulated halon, and 6.9% of CF ₃ CHFCF ₃ (FM-200) marketed as an alternative halon. In addition, it was found that the fire extinguishing performance is much higher than 5.2% to 7.5% of perfluoroalkane, amine, ether and the like studied as alternative halon candidates. Among these, hexafluoroacetone, oxybis (trifluoromethyl) silane, hexafluoroazomethane, trifluorobis (trifluoromethyl) phosphorane, difluorotris (trifluoromethyl) phosphorane, tris (trifluoromethyl) Phosphine oxide shows that after releasing the first trifluoromethyl radical, the energy when releasing the second is low, and two molecules of trifluoromethyl radical can be released very efficiently. This indicates that the fire extinguishing ability of these compounds can be expected to be further improved.
[0017]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention relates to a fire extinguishing agent that uses a perfluoroalkyl radical as an active species in fire fighting, and 1) an action of releasing a perfluoroalkyl radical that can be used as an alternative halon substance. 2) According to the present invention, it is possible to provide an alternative material that exhibits a fire extinguishing performance equivalent to or higher than that of regulated halon, even though it does not contain bromine atoms that cause ozone layer destruction. 3) As a result, for example, when used as fire extinguishing equipment for libraries, museums, airplanes, etc., the effect of improving safety and economy can be expected. 4) In addition, the substance provided by the present invention There is an extraordinary effect that the influence on the conversion is thought to be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the correlation between measured values and predicted values of flame extinguishing concentration.
FIG. 2 shows the correlation between binding energy and flame extinguishing concentration.

Claims

General formula: C _n F _{2n + 1} —XY (wherein n represents an integer of 1 to 3, X represents an aluminum atom, a carbonyl group, a silicon atom, a nitrogen atom, a phosphorus atom, a gallium atom, or a germanium atom, Y represents a polyfluoroalkyl group, a fluorine atom, a hydrogen atom, or an oxygen atom), and a fire extinguishing agent containing a compound having an action of releasing a perfluoroalkyl radical as an active species,
The above compounds are CF ₃ AlF ₂ , (CF ₃ ) ₂ AlF, (CF ₃ ) ₃ Al, (CF ₃ ) ₂ AlH, CF ₃ AlO, CF ₃ AlO ₂ , CF ₃ SiF ₃ , (CF ₃ ) ₂ SiF ₂ , (CF ₃ ) ₃ SiF, (CF ₃ ) ₄ Si, (CF ₃ ) ₂ SiO, (CF ₃ ) ₂ SiO ₂ , CF ₃ NF ₂ , (CF ₃ ) ₂ NF, CF ₃ NO, CF ₃ NO ₂ , CF ₃ N = NCF ₃ , CF ₃ PF ₂ , (CF ₃ ) ₂ PF, (CF ₃ ) ₃ P, CF ₃ PF ₄ , (CF ₃ ) ₂ PF ₃ , (CF ₃ ) ₃ PF ₂ , ( CF ₃ ) ₄ PF, (CF ₃ ) ₅ P, CF ₃ PO, CF ₃ PO ₂ , (CF ₃ ) ₃ PO, CF ₃ GaF ₂ , (CF ₃ ) ₂ GaF, (CF ₃ ) ₃ Ga, CF ₃ GeF ₃ , (CF ₃ ) ₂ A fire extinguishing agent that is GeF ₂ , (CF ₃ ) ₃ GeF, or (CF ₃ ) ₄ Ge.