無鹵

Halogen Free

認識無鹵

「Halogen Free」,可以稱為「無鹵素添加」、「無鹵化」,通常所指的鹵素是「氟(F)、氯(Cl) 、溴(Br) 、碘(I)、砹 (At)」五種第 ⅦA 族非金屬元素。
鹵素化合物經常用在阻燃劑、增塑劑、著色劑等功能:聚溴聯苯 (PBB)、多溴化二苯醚 (PBDEs)、四溴雙酚A (TBBP - A)、六溴十二浣 (HBCDD)、四溴丙二酚 (TBBPA)、三溴苯酚 (TBP)、短鏈氯化石蠟 (SCCPs) 等,被廣泛用於電子設備、機器盒、印刷電路板、纜繩導線、電子零組件與材料、產品外殼、包裝材料、塑膠等。
此種阻燃劑因為無法回收使用,而且在燃燒加熱過程中會釋放腐蝕性氣體等有害物質,危害免疫系統、內分泌系統、生殖系統等,有機鹵化物累積在人體中也可能導致癌症,總總都威脅到人類身體健康;揮發性的有機鹵化物對臭氧層也有極大的破壞作用,破壞地球環境。
因此鹵素化合物被列為對人類和環境有害的化學品,各國都在採用相對應的方法,禁止或限量使用,就叫做「無鹵規範/指令」,主要影響為電子製造產業,電子產品業者逐漸被要求淘汰產品中所含的聚氯乙烯 (PVC) 及溴系阻燃劑 (BFRs) 等鹵素化合物。

關於無鹵規範

與鹵素限制相關的國際規範:

  • 蒙特婁議定書:蒙特婁議定書又稱作蒙特婁公約,全名為「蒙特婁破壞臭氧層物質管制議定書 (Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer)」,是聯合國為了避免工業產品中的氟氯碳化物 (由氯、氟及碳組成的鹵代烷,也可稱鹵碳化合物) 對地球臭氧層造成惡化及損害,該公約自 1989/1/1 起生效,與無鹵相關的限制為:規定各國階段性減少五種氟氯烷碳化合物 (CFCs) 和三種海龍 (Halon) 之消費量與生產量。

  • 斯德哥爾摩公約:2001/5/22 於斯德哥爾摩通過,2004/5/17 生效,由 151 個國家和 128 個組織共同議定,是有關環境保護的國際公約,目的在禁用或限制生產持久性有機污染物,保護人類健康和環境免受持久性有機污染物的危害。限制物質:有機氯農藥、六氯苯 (HCB)、多氯聯苯 (PCBs)、多氯二苯並對二惡英 (PCDDs)、多氯二苯並呋喃 (PCDFs)。

  • 歐盟 RoHS 指令 (2002/95/EC、2011/65/EU):限制聚溴聯苯 (PBB)、多溴化二苯醚 (PBDEs) 的用量不能超過 0.1%。

  • 歐盟 79/663/EEC、83/264/EEC、2003/11/EC:禁用兩種含溴阻燃劑

IEC 61249-2-21
(國際電工委員會)
  • 溴化物:含量 < 900 ppm

  • 氯化物:含量 < 900 ppm

  • 總鹵素:含量 < 1500 ppm

IPC
(國際電子工業聯接協會)
  • 溴化物:含量 < 900 ppm

  • 氯化物:含量 < 900 ppm

  • 總鹵素:含量 < 1500 ppm

JPCA
(日本電子回路工業協會)
  • 溴化物:含量 < 900 ppm

  • 氯化物:含量 < 900 ppm

​無鹵規定

電線和電纜範圍內,無鹵標準要求:

  • 總鹵素含量 ≦ 50 ppm (根據法規 PREN 14582)

  • 燃燒過程中產生鹵化氫氣體的含量 < 100 ppm (根據法規 EN50267-2-1)

  • 燃燒過程中氣體酸度的測定 pH 值 ≧ 4.3 (弱酸性) (根據法規 EN50267-2-2)

  • 產品在密閉容器中燃燒過程透過一束光線之透光率 ≧ 60% (根據 EN50268-2)

IEC (國際電工委員會) 還建立了定義無鹵材料的標準,無鹵電纜化合物應滿足以下要求:

  • HCL產生 ≦ 5mg / g (0.5%) (IEC 60754-1)

  • pH值 ≧ 4.3 (IEC 60754-2)

  • 電導率 ≦ 10 µS / mm (IEC 60754-2)

認識鹵素

氟(Fluorine-)、氯(Chlorine)、溴(Bromine)、碘 (Iodine) 和砹(Astatine) 五種元素,合稱鹵素。其中砹 (Astatine) 為放射性元素,人們通常所指的鹵素是氟、氯、溴、碘四種元素。


工業上應用的鹵素化合物多為人工合成有機鹵化物,其優點:阻燃、易溶解、反應活性高。


鹵素的應用:阻燃劑、製冷劑、溶劑、有機化工原料、漂白劑、農藥殺蟲劑、羊毛脫脂劑。

含鹵素產品
  • 外殼及結構,塑膠、尼龍、電目及發泡材料的聚合物

  • 電源及訊號連接器

  • 化學品、絕緣接著材料、緩衝發泡材料

  • 插頭、插座、連接線材

  • 塑膠色母、色料中

  • 化學油墨,膠紙膠帶

  • PCB 板、FPC 板

氟 (F)

製造氫氟酸 (HF)、塑膠 (Teflon, PTFE, PFA, FEP 等),製造殺蟲劑 NaF,飲水與牙膏中加入以防止牙齒產生病變

溴 (Br)

製造消毒劑和漂白劑,醫學應用之麻醉、鎮定、冷凍劑;塑膠的防火物質,顯彰劑,防腐劑及除臭劑

砹 (At)

砹各種同位素的半衰期太短,所以其化合物沒有什麼實用價值,因其特殊性很少應用在日常工業產品中

氯 (Cl)

製造消毒劑和漂白粉

碘 (I)

消毒用的碘酒和鎢絲里含有碘化鎢

  • 鹵素主要應用

    溴系阻燃劑:PBBs、PBDEs、TBBP-A、HBCDD

    氯系阻燃劑:SCCP、MCCP、氯化脂環烴、四氯鄰苯二甲酸酐

    阻燃劑的分類和應用

    • 溴化物:PBBs、PBDEs、TBBP-A、HBCDD 良好的表現,阻燃效率是氯類阻燃劑的兩倍以上

    • 氯化物:CP、PCT、PCB 價格低,應用廣

    • 磷化物:無機磷、磷酸脂、含鹵磷酸脂和鹵化磷酸用途廣泛,使用於酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、氯乙烯、ABS

    • 無機阻燃劑:氧化銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁和硼酸性

    • 有機氮系列

     

    目前有兩種類型的阻燃劑

    添加型:物理結構,會影響基材特性,高加入量,但是易加工;如 PBBs 和 PBDEs

    反應型:化學結合,通過化學反應將阻燃劑和基材結合,有良好的阻燃表現和低加入量;如 TBBP-A

  • 有機鹵素化合物
    • PCB 多氯聯苯:潤滑劑、電容油

    • PCN 多氯萘:潤滑劑、防腐劑

    • PCT 多氯三苯:潤滑劑、防腐劑

    • PVC 聚氯乙烯:塑膠

    • PCP 五氯苯酚:防腐劑、防霉殺蟲劑

    • CFC、HCFC、HALON:發泡劑、噴霧劑、製冷劑

  • 電子產品中的應用

    PBB、PBDE、TBBPA 等溴化阻燃劑是目前使用較多的阻燃劑,主要應用在電子電器行業,包括:電路板、電腦、燃料電池、電視機和印表機等

    • 工程塑料部件:溴化物和氯化物的阻燃劑,用於 ABS/HIPS/PC/PS/PBT 等

    • 電纜:溴化物阻燃劑用於電線電纜絕緣材料和聚氯乙烯電線電纜護套和外膜

    • 電子元器件:溴化物阻燃劑用於 FR-4 環氧樹脂、焊接面罩、模具、塑料包裝、熱表面材料、封裝和填充材料

    • 印製電路板:印製電路阻燃劑,FR-4 環氧樹脂、焊接面罩,電路板工序清洗劑,助焊劑等化工產品,商業工程環氧樹脂的氯化鈉

    • 連接器:PBT 和 PA 工業樹脂中的溴化物阻燃劑

    • 薄膜、粘合劑、帶子和聚脂薄膜:樹脂中的溴化物阻燃劑,磁性材料中 PVC 使用

    • 抗振材料:震動和震動緩衝 PVC 材料

    • 助焊劑:用於改善焊接的煙道的溴和氯

    • CFC 氟氯化碳:發泡劑、清洗劑、乾洗或清洗劑的拋射劑和溶劑、噴霧劑、製冷劑

    • HCFC 氫氟氯化碳:塑料發泡劑、拋射劑、製冷劑

    • HFC 氫氟化碳:塑料發泡劑、製冷劑、乾洗或清洗劑的拋射劑或溶劑、噴霧劑

    • CF2ClBr/C2F4Br2/CBrF3:滅火劑

  • 塑料、線材等行業應用

    在塑料等聚合物產品中添加鹵素 (氟,氯,溴,碘) 用以提高燃點,優點是燃點比普通聚合物材料高,燃點大約在 300℃。燃燒時會散發出鹵化氣體 (氟,氯,溴,碘),迅速吸收氧氣從而使火熄滅。但缺點是釋放出的氯氣濃度高時,引起的能見度下降會導致無法識別逃生路徑,同時氯氣具有很強的毒性,影響人的呼吸系統。此外,含鹵聚合物燃燒釋放出的鹵素氣在與水蒸汽結合時,會生成腐蝕性有害氣體 (鹵化氫),對一些設備及建築物造成腐蝕。

資料來源:網路資料整理

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