卤素及其化合物的特性与应用


卤素是元素周期表中第VII主族的元素,包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(At)。其中,砹由于具有放射性,几乎不会出现在实际产品中。


卤化物在高温条件下会分解,产生卤素原子。这些原子具有很强的还原性,能够有效捕捉燃烧反应中的关键游离基,例如羟基(OH)和氧原子(O)。

此外,卤化物在燃烧过程中还会分解出密度较大的卤化气体,这些气体能够形成覆盖层,隔绝或稀释空气中的氧气,从而达到阻燃的效果。因此,卤素及其化合物常被用作阻燃添加剂,广泛应用于电子产品、电气外壳、涂层材料、纺织品和玩具等多种产品中。

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然而,卤素及其化合物在使用后会产生严重的环境问题。例如,电器电子产品、纺织品等废弃物在销毁后,溴化阻燃剂会形成二噁英类物质,这些物质具有高致毒性、高迁徙性,会对环境及人类健康造成持久性污染。而氟化物制成的制冷物质在散发到环境中并聚集后,会严重影响臭氧层。因此,全球都非常关注卤素及其化合物的限制和控制使用,并颁布了各种限制标准。

相关标准与法规


1.国际标准


IEC 61249-2-21:规定无卤PCB板基材中,溴(Br)限量不超过900 ppm,氯(Cl)限量不超过900 ppm,溴和氯的总体限量不超过1500 ppm。


IPC-4101C:规定溴(Br)限量不超过900 ppm,氯(Cl)限量不超过900 ppm,溴和氯的总体限量不超过1500 ppm。


JPCA-ES-01:规定溴(Br)限量不超过900 ppm,氯(Cl)限量不超过900 ppm。


2.欧盟指令与法规


RoHS 2.0(2011/65/EU):规定多溴联苯(PBB)、多溴二苯醚(PBDE)的限量小于0.1%。


REACH附录17:规定多氯联苯(PCB)、多氯三联苯(PCT)的限量小于0.005%。


(EU) 2019/1021:规定短链氯化石蜡(SCCP)的限量小于1%,六溴环十二烷(HBCDD)的限量小于0.1%。全氟辛烷磺酸(PFOS)作为物质或制品的成分,限量小于0.005%;作为半成品或成品,限量小于0.1%;对于纺织品和其他有涂层的材料,限量小于1 μg/m²。同时,对PFOS、全氟己烷磺酸(PFHxS)及其盐类也提出了限制要求。


3.中国标准


电子信息产品污染控制管理办法:规定多溴联苯(PBB)、多溴二苯醚(PBDE)的限量小于0.1%。


4.日本标准


Law for the Promotion of Effective Utilization of Resources:规定多溴联苯(PBB)、多溴二苯醚(PBDE)的限量小于0.1%。


5.行业标准


电子电器的其他行业标准均为溴(Br)小于900 ppm,氯(Cl)小于900 ppm,溴和氯的总和小于1500 ppm。在行业协会及绿色环保组织的推动下,众多世界知名品牌制造商积极响应,参考上述行业标准,推出了各自的卤素企业管控标准。


卤素的高风险物料

1.氯化物和溴化物


  • 印刷线路板(PCB)连接器的外壳和线皮
  • 承重塑料部件
  • 电子电器外壳
  • 塑胶风扇或鼓风机扇叶
  • 电池包装
  • 塑胶模标签、胶带
  • 辅助材料,如垫圈、衬垫、涂料、油墨、清洗剂等原材料

2.氟化物


  • 特殊技术纺织品,如具有抗油、抗水、抗污、高耐热和高抗紫外线等特殊织物的表面处理剂
  • 锂离子电池中的聚合物电解质膜、电极材料、涂覆金属氧化物阴极的粘结剂等
  • 电池电解液中的含氟有机添加剂,用于提高电池寿命
  • 汽车电子件中的密封件和外壳的涂层
  • 冷却系统中的密封件和垫圈
  • 冷却液软管
  • 动力总成外围设备中的部件连接件中的润滑油和润滑脂
  • 半导体中的硅晶芯片、互连和封装材料组件

结论


卤素及其化合物在工业应用中具有重要的阻燃和性能提升作用,但其对环境和人类健康的潜在危害不容忽视。全球各国和地区通过制定严格的标准和法规,限制其使用和排放,以保护生态环境和人类健康。企业应积极响应相关法规,采用环保替代材料,减少卤素化合物的使用,并通过科学的检测方法确保产品符合环保要求。