无卤环保材料应用

1、brucel1无卤环保材料之应用及介绍brucel2简报大纲1.卤素介绍及其在工业上的应用2.常用卤素化合物及阻燃剂介绍3.国际规范及要求4.电子厂商如何因应无卤规范5.结论brucel3卤素介绍及其在工业上的应用brucel4brucel5何谓卤素u第viia族元素，包括氟(f)、氯(cl)、溴(br)、碘(i)、砹(at)全称卤素。其中at为放射性元素。u非金属，可与许多金属结合形成盐类。u化学性质活泼，获取一个电子以达到稳定结构的趋势极强烈，一般是以离子状态(x-)存在。u存在范围：clfbri，at：人工合成的放射性元素。u常温下f及cl为气体；cl为黄绿色的气体；而br呈液态；i则为

2、固体。u卤素中f2为最强的氧化剂，i-为最强的还原剂。brucel6卤素的应用氟(fluorine，f)u常温下f为淡黄色的气体u与氢结合，形成氢氟酸(hf)，可用来清除浸蚀、清洗、刻画标记硅芯片，或用来清洗钢铁及除锈。在人体内部，氢氟酸会与钙离子和镁离子反应，使依赖以上钙离子和镁离子作用的器官丧失作用。u少量氟化物添加于饮水或牙膏中，可预防蛀牙。u制成氟氯碳化物，cfc、hcfc等，最大的用途是作为冷媒；另一用途则用作喷雾罐推进剂，如美发用品、杀中剂或油漆等；会破坏臭氧层。u可制造塑胶，如：聚四氟乙烯(ptfe，tefion).brucel7卤素的应用氯(chlorine，cl)u常温下cl

3、为黄绿色的气体。u氧化力强，故具有杀菌、消毒作用，可作为自来水的杀菌剂；还可氧化色素。u与氢结合，形成盐酸(hci)。u与甲烷结合成氯仿，用做溶剂，主要作用于中枢神经系统，具有麻醉作用，对心、肝、肾有损害。u制成氟氯碳化物，cfc、hcfc等，最大的用途是作为冷媒；另一用途则用作喷雾罐推进剂，如美发用品、杀中剂或油漆等；会破坏臭氧层。u氯化石蜡(c10-13，sccp)是工业上重要的阻燃剂。brucel8卤素的应用溴(bromine，br)u常温下唯一液态的非金属，呈暗红色。u溴主要用于制造溴化物、药物、染料、烟薰剂、照相材料等。u大部分电路基板所采用的耐燃剂是溴含量甚高的溴化树脂(bromi

4、nated resin)，其中多溴联苯醚(pbdes)和四溴双酚(tbbp-a)被大量应用，pbde会干扰脑部的发育，干扰甲状腺荷尔蒙或可能致癌。brucel9卤素的应用碘(iodine，i)u常温下i为紫黑色的固体。u人体必须元素，缺乏碘会引起甲状腺肿胀。u碘的酒精可作为消毒用。u过量会导致中毒。brucel10卤素在工业上之应用u电子零组件与材料u电子产品的接着技术u产品外壳(housing)u塑胶u色料brucel11常用卤素化合物及阻燃剂介绍brucel12卤素化合物卤素卤素化合物卤素阻燃剂多氯联苯(pcbs)：润滑剂、电容器油多氯化萘(pcns)：润滑剂、防腐剂多氯三联苯(pcts)

5、：润滑剂、防腐剂聚氯乙烯(pvc)：塑料五氯酚(pcp)：杀虫剂氟氯碳化物(cfc)溴系阻燃剂多溴联苯(pbbs)多溴联苯醚(pbdes)四溴双酚-a(tbbp-a)六溴环十二烷(hbcd)其它氯系阻燃剂氯化石蜡(c10-13，sccp)氯化脂环烃四氯邻苯二甲酸酐(tcp)brucel13有机氯化合物之应用危害物质在电子零组件与材料中的应用有机氯化合物多氯联苯(pcb)绝缘油、润滑油、塑胶耐燃剂等多氯化萘(pcn)润滑油、涂料等(用于氯原子数3以上的多氯化萘产品)氯化石蜡(cp)用作含有附件产品的外壳、印刷电路板(碳链长为10-13、含氯量为50wt%以上的短链型氯化烷烃类为对象)灭蚁灵(mi

6、rex)用于树脂、橡胶、涂料、纺织物、电气产品等的阻燃剂、防锈剂等聚氯乙烯(pvc)电源电缆、连接电缆、产品内连线用塑胶电线粘合剂、高压塑胶电线、退磁线圈的包裹、绝缘胶带。其他有机氯化合物用于塑胶的耐燃剂、增塑剂、印刷电路板等上的耐燃剂brucel14有机溴化合物之应用危害物质在电子零组件与材料中的应用有机溴化合物多溴联苯(pbb)用于塑胶的耐燃剂多溴二苯醚(pbde)用于塑胶的耐燃剂四溴双酚-a(tbbp-a-bis)用于塑胶的耐燃剂(以ps、abs、pc/abs、mppe等四种塑胶，最常使用于半导体封装材料与pcb板基材)其他有机溴化合物用于塑胶、印刷电路板等上的耐燃剂brucel15阻燃

7、剂的应用环氧树脂(epoxy)u优点：具有优良的耐溶剂性、机械强度、电气绝缘性、耐高温及耐化学性和良好的尺寸安定性、加工容易，其对金属与硅芯片也有极佳的接着性等。u应用：涂料、电绝缘材料、印刷电路积层板和电子封装材料、土木和建筑材料、接着剂以及航空工业等用途上。u缺点：高分子环氧树脂易燃烧，可能引起火灾，进而危害人类的生命、财产安全。brucel16防火/阻燃材料(ul-94)之研判标准测试标准：厚材ul94v(vertical)标准火源移开后之续燃时间燃烧滴下燃烧至样品夹具v-010秒否否v-130秒否否v-230秒是否测试条件：20mm高的火源，自底部燃烧垂直的样品，火源燃烧10秒两次等级

8、：v-0v-1v-2不合格brucel17工业上常用阻燃剂u溴系阻燃剂(bfrs)：这类阻燃剂阻燃效率高，其阻燃效果是氯系阻燃剂的两倍，相对用量少，对复合材料的力学性能几乎没有影响。常使用的有： 四溴双酚-a：tetrabromo bisphenol a (tbbp-a) 五溴联苯醚：pentabromodiphenyl ether (penta-bde) 八溴联苯醚：octabromodiphenyl ether (octa-bde) 十溴联苯醚：decabromodiphenyl ether (deca-bde) 六溴环十二烷：hexabromocyclododecane (hbcd)u氯

9、系阻燃剂：因价格便宜，目前仍是大量使用的阻燃剂。u磷系阻燃剂：该类阻燃剂主要有磷(膦)酸酯和含卤磷酸酯及卤化磷等，广泛地用于环氧树脂、酚醛树脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、abs等。u无机阻燃剂：包括氧化锑、氢氧化铝、氢氧化镁及硼酸锌等。brucel18燃烧要素燃烧条件灭火方法名称灭火原理灭火方法可燃物拆除法搬离或除去可燃物将可燃物搬离火中或自燃烧的火燄中除去助燃物(氧)窒息法除去助燃物排除、隔绝或者减少空气中的氧气热能冷却法减少热能使可燃物的温度降低到燃点以下连锁反应抑制法破坏连锁反应加入能与游离基结合的物质，破坏或阻碍连锁反应brucel19溴系耐燃剂在电子产品中的应

10、用耐燃剂塑胶种类电子产品应用十溴deca-bde decabromodiphenyl oxidehips电子机壳、手机、录放机、摇控器pe电线及电缆pp建筑用电缆、通讯用电缆、电容器薄膜pbt电子产品用连接器epoxy resins在个人计算机中使用及其他电子产品的电路板nylon电子产品连接器、电路遮断器、线圈六溴hbcd无电子产品应用、应用于包装材料-保丽龙四溴tbbp-aepoxy resins电路板板材、在个人计算机上使用的电路板、其他电子产品的电路板abs计算机外壳、键盘、电视等brucel20卤素阻燃剂优点：u添加量少，耐燃效果佳。u应用范围广：印刷电路板、电线绝缘、各种塑料添加剂

11、。u符合安规的温升及防火要求(ul-94v-0)。缺点：u卤素阻燃剂燃烧时会释放出被称为世纪之毒的戴奥辛(dioxin)及呋喃(furan)。人体吸入或暴露于过量的戴奥辛环境中易罹患癌症。u戴奥辛戴奥辛为化合物族的统称，一旦形成，在环境中极难分解，导致环境蓄积，并会透过生物链，形成生物累积及生物浓缩。由于戴奥辛具有脂溶性，一旦进入人体，就积存于脂肪内无法分解，需极长时间才能排出体外。brucel21pvc聚氯乙烯优点：u体格便宜、易加工、强度高。u应用范围广：电器、玩具、包装、医疗用品。缺点：u含聚合不完全的氯乙烯单体。u塑休剂：邻苯二甲酸酯类(phthalate)upvc之阻燃成份主要采用含

12、有卤素的阻燃剂。燃烧时产生戴奥辛。brucel22国际环保法规及国际各大厂环保规范brucel23国际环保法规-euregion/countrylegislationbansubstanceslimitationeffectivedateeurohs directive 2002/95/ecpbbpbde0.1%2006/7/176/769/eec89/677/eec (a)pcbpct0.005%1986/6/3076/769/eec2002/45/ec (a)sccp1%2004/1/676/769/eec2006/122/ec (a)pfos产品0.005%零件0.01%纺织品及涂布1m

13、g/m22008/6/27brucel24国际环保法规-asiaregion/countrylegislationbansubstanceslimitationeffectivedatechina电子信息产品污染控制管理办法pbbpbde0.1%2007/3/1japanlaw for the promotion of effective utilization of resourcespcbpct0.1%2006/7/1brucel25国际环保法规-usa五溴联苯醚、八溴联苯醚20052006200720082009利诺州 2005/12/31密西根州 2006/6/1夏威夷州 2006/7

14、/1纽约州 2006/7/1缅因州 2006/7/1加州 2006/7/1华盛顿州 2008/1/1康乃狄克州 2008/7/1马里兰州 2008/10/1brucel26国际大厂环保规范一览表(1)厂商timeline for pvc phase-outtimeline for bfr phase-outpvc-free and/orbfr-free modelslenovo20092009nonokia某些产品时间未定有淘汰计划但时间未定pvc：2005 endbfr：2007年新产品dell20092009nosamsung2010.12.312010.01.01nomotorolano

15、nobfr：34 modelsfujitsu-siemensnonohf：motherboard plastics,power supplybrucel27国际大厂环保规范一览表(2)厂商timeline for pvc phase-outtimeline for bfr phase-outpvc-free and/orbfr-free modelshp2007只提出替代计划2007只提出替代计划noacer20092009notoshiba2009(nb、pc)2009(nb、pc)同时生产，但信息揭露只用日文lg2010 end2010bfr：models phonesony已phase

16、out某些产品，但仍有许多排外已phase out某些产品，但仍有许多排外bfr：housing，circuit baardpanasonicnononobrucel28电子厂商如何因应无卤规范brucel29建议因应流程需先确认客户的规范，以便做喔内部规范订定之依据针对可能添加卤素的物料（外壳、电线、印刷电路板及其他塑胶材料）收集材料成分表及调查卤素含量定义自我产品的高风险物料针对高风险物料订定淘汰时程表产品研发及采购依据时程表逐步以替代材料更换全面导入无卤brucel30阻燃剂种类阻燃剂有机系卤素系：tbbp-a、deca、octa氮系：melamine磷系：磷酸酯化合物磷/卤系：含卤磷酸

17、酯磷/氮系：聚磷酸酯胺其他：璜酸盐无机系硼系：硼酸锌锑系：三氧化二锑、卤化锑金属氢氧化物：氢氧化铝、氢氧化镁磷系：赤磷、磷酸盐其他：硅系、锆系、clay添加型复合型膨胀型难燃剂：膨胀型难燃剂：app复合型环氧基系：tbbp-a-based epoxy resin乙烯基系：vinyl phosphate含氢氧基系：polypl卤化物单体：溴化笨乙烯聚酯系中间体：含磷二元醇或酸其他：brucel31阻燃剂替代材料磷系耐燃剂磷系耐燃剂1) 磷化物受热分解出磷酸促使聚合物形成焦碳层2) 磷酸进一步脱水酯化成聚磷酸，为一玻璃状熔融体复盖于燃烧物表面，形成保护作用。优点：1. 低毒性、低发烟量2. 添加量

18、少3. 具高度难燃效率4. 具生物分解性缺点：1. 吸水性高2. 电性不佳3. 机械性质不佳(较脆)brucel32阻燃剂替代材料无机系耐燃剂无机系耐燃剂(氢氧化镁、氢氧化铝氢氧化镁、氢氧化铝)1) 受热时产生脱水反应，反应为吸热反应 2ai(oh)3ai2o3+3h2o mg(oh)2mgo+h2o优点：1. 燃烧后释放出不燃气体，稀释空气中可燃或助燃气体。2. 具有较高的比热，可吸收多余的热，避免基材热裂解缺点：1. 添加量多，影响材料机械性质brucel33阻燃剂替代材料奈米防火材料奈米防火材料(奈米复合材料奈米复合材料)优点：1. 藉由均匀奈米分散的无机层，燃烧时易形成碳化层阻绝燃烧。2. 可提升高分子材料各类性质，不失其机械强度等特性。3. 大幅降低防火难燃剂的添加量缺点：1. 成本增加brucel34阻燃机制汇整燃烧条件阻燃机制阻燃剂可燃物当发生燃烧时，能分解出一种惰性物，披盖在塑胶燃烧物表面形成一层障碍物，以隔绝氧气，达到耐燃的目的。溴系阻燃剂、氯系阻燃剂、磷系阻燃剂、奈米防火材料助燃物(氧)可与氧反应形成惰性气体，笼罩在燃烧特四周，