什么是卤素?
卤素是元素周期表中第ⅦA族的元素,均为非金属元素。卤素包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(At)五种元素。其中,砹是一种放射性元素,在自然界中极为罕见,因此通常所说的卤素主要是指氟、氯、溴和碘这四种元素。
卤素的英文名称为“Halogen”,源于希腊语“halos”(意为“盐”)和“gennan”(意为“生成”),这是因为卤素能够与金属元素反应生成盐类化合物。
什么是无卤?
“无卤”在英文中通常被称为“Halogen Free”“Zero Halogen”或“Non - Halogen”,在行业内也有“低烟无卤”的说法。然而,需要明确的是,无卤产品并不意味着完全不含有卤素。实际上,它是指通过特定的方法,将产品中的卤素含量控制在一定的限值范围内。目前,行业内更倾向于将这类产品称为“低卤产品”。
常见的含卤化合物有哪些?
对于卤素的无卤要求主要是针对氯元素及其化合物和溴元素及其化合物,而对氟、碘、砹暂未做管控要求。含氯和含溴化合物在电子产品中的常见用途如下表所示:
例如,PBB、PBDE、HBCDD、TBBP-A 等化合物作为阻燃剂,被广泛应用于塑料外壳和PCB等材料中,有效提升了材料的防火性能,保障了电子设备在特定环境下的安全稳定性。
为什么要管控卤素?
目前自然界存在的卤素化合物有上百万种,其中大多数卤素化合物对人类或环境均有显著危害。例如,含卤酸具有腐蚀性;而大多数有机卤化物具有毒性、致癌性、致突变、致生殖毒性和持久污染性。例如,卤化戴奥辛具有剧毒性,即使极微量也可致癌;全氟辛烷磺酸盐(PFOS)类物质则很难降解,具有持久污染性。
另外,一些有机卤化物(臭氧层消耗物质ODS)排放到大气中以后,上升到臭氧层,在一定条件下与臭氧分子反应,导致臭氧被消耗形成臭氧层空洞,从而对地球环境造成严重危害。
卤素的管控要求?
由于并非所有的卤素化合物均具有危害,并且这些卤素化合物在各行业具有重要用途,因此当前国际上尚无直接禁用卤素的法规。但是,在线路板行业,已经有无卤线路板标准发布。最早提出无卤限量的标准是国际电工委员会(IEC)制定的IEC 61249 - 2 - 21。
在该标准中提出,如果线路板中的氯元素和溴元素含量符合Br < 900ppm,Cl < 900ppm,Br + Cl < 1500ppm,则该线路板可称为无卤线路板。在此标准发布之后,其他线路板行业协会也相继制定了无卤标准,限量与其相同。除了行业要求以外,不少国际知名品牌也纷纷提出卤素的管控要求。
卤素的高风险物料?
卤素在产品或材料中一般是以化合物形式存在。在电子产品中,氯化物和溴化物最主要的存在形态是PVC、CFR(氯化阻燃剂)和BFR(溴化阻燃剂)。
当然,其他形态的氯化物和溴化物也可能存在,主要存在于(但不限于)印刷线路板层压材料、连接器、机械塑料部件、垫圈、衬垫、涂料、油墨、涂层、焊料(助焊剂)等材料当中。
另外,在生产电子产品的过程中用到的一些辅料,比如清洗剂、溶剂、稀释剂等,也都属于高风险材料。这些辅料虽然最终残留在产品上的量很少,但是使用这些材料难免给产品造成污染,带来风险。
常见的卤素测试方法?
由于无卤要求管控的是卤素的总含量,因此无卤测试也需要测试出材料中总卤素。目前,欧盟测试卤素标准EN 14582在行业内认可度最高,通常采用氧弹燃烧法。
其原理是在富氧条件下燃烧样品,将样品中的卤化物转化为卤化氢气体后通过吸收液吸收,然后通过测试卤素离子浓度来获取样品中卤素含量。
除此之外,对于电子产品还可以使用IEC 62321 - 3 - 2标准,以C - IC进行卤素氟、氯、溴、碘筛检测试。目前,企业可以根据自身需求选择合适的卤素测试方法。