卤素和无卤，低卤的区别

自日本电子电路工业会1999年首度提出无卤的要求后，得到了IEC、IPC等行业协会和世界知名品牌制造商的积极响应，国际上掀起了一场无卤风暴。但是，目前全球范围内并没有相关的强制性法律出台，甚至无卤/低卤的定义也没有被清晰地界定。笔者在此特将国际无卤/低卤要求相关内容整理成文，方便企业系统地了解相关知识，以方便后期推行无卤/低卤要求。
　　一、卤素及其应用
　　卤素，是元素周期表上的第Ⅶ A族元素，包括氟(F)、氯(Cl) 、溴(Br)、碘(I)、砹(At)五种元素。卤族元素是典型的非金属元素，化学性质活泼，自然状态下很难以单质的状态存在，多数以卤素化合物的形式应用于各个领域。
　　卤素化合物主要包括有机卤化物和无机卤化物。这些卤化物常被用作阻燃性、制冷剂、有机化工原料、助焊剂、有机溶剂、农药杀虫剂和漂白剂等。
　　二、无卤/低卤兴起的原因
　　基于对环境和人类安全保护的考虑，无卤/低卤要求在全球范围内开始兴起。
　　2.1卤素化合物的危害
　　研究表明，很多有机卤化物本身具有免疫系统毒性、致癌性、致突变、致生殖毒性和持久性污染性，随意使用会对环境和人类健康带来危害。如全氟辛烷磺酸盐(PFOS)类物质具有持久污染性，在环境中很难降解，且可通过食物链累积。
　　除此之外，卤化物的废弃处理还可能会产生二次污染。一些有机卤化物(臭氧层消耗物质ODS)排放到大气中以后，会导致臭氧被消耗形成臭氧层空洞;某些用作阻燃剂的卤素化合物虽能增加产品的阻燃性能，但是在发生火灾或废弃焚烧处置时，释放出的卤化氢气体在与水蒸汽结合时，会对人体及建筑物造成腐蚀。且当有机卤化物不完全燃烧时会产生剧毒物质二噁英和呋喃类化合物，对人体危害极大。
　　2.2国际环保意识的提升
　　基于卤素的风险性考虑，一些国际性的公约纷纷出台，在全球范围内消减特定卤素化合物的使用，发挥其国际影响力。如1987年签署的《蒙特利尔议定书》，制定了在全球范围内消减臭氧层消耗物质(ODS)的消费和生产的时间表;2001年签署的《斯德哥尔摩公约》对持久性有机污染物(POP)提出了管控要求。
　　三、无卤/低卤的含义
　　鉴于目前并没有国家或地区针对卤素出台确定的法规要求，因此对于卤素的管控说法也没有得到统一。目前，行业内常见的称呼有两种：无卤(halogen free，简称HF)和低卤(low halogen，简称LH) 。
　　无卤在卤素管控中更为普遍，无卤并不是说完全不含有卤素，是指所管控的卤素含量符合一定的限值要求。这个说法最早是由日本电子电路工业会(JPCA)1999年发布的标准JPCA-ES-01-1999提出的。
　　而低卤是近年来兴起的新的无卤管控说法，相对“无卤”，低卤更准确的体现卤素管控的含义，即所管控的卤素低于管控要求的限值。
　　值得注意的是，一般而言，行业内所说的卤素管控要求并非指全部的5种卤族元素，而是只管控其中的氯(Cl)和溴(Br)2种元素。
　　四、无卤/低卤管控标准介绍
　　目前国际上还没有关于无卤/低卤的法规出台，管控要求多是来自行业和企业的自愿性要求。对全球企业影响深远的行业标准主要包括下述几个：
　　4.1 JPCA-ES01-2003
　　本标准由日本电子电路工业会(JPCA)于2003年颁布，对有机覆铜箔层压板及其基材提出了卤素限制要求，要求这些材料中Br≤900ppm，Cl≤900ppm，Br+Cl≤1500ppm。
　　4.2 IEC61249-2-21
　　国际电工委员会(IEC)于2003年11月发布标准IEC61249-2-21，要求印刷电路板及其互联组件材料、易燃性覆铜板中的强化基材、复合和非复合无卤化环氧电子玻璃纤维增强层压板中Br≤900ppm，Cl≤900ppm，Br+Cl≤1500ppm，满足以上条件的线路板可称之为无卤线路板。
　　4.3 IPC-4101C
　　国际电子工业连接协会(IPC)在2009年8月发布的IPC-4101C标准针对多层印刷电路板基材提出要求，要求其限制为Br≤900ppm，Cl≤900ppm，Br+Cl≤1500ppm。
　　4.4 JEP709
　　2010年11月固态技术协会(JEDEC)发布一份名为《低卤固态设备定义的指导原则》的标准(JEP709)，提出了固态设备的低卤要求。要求指出，对于固态设备，若想被界定为低卤产品，需要满足两点要求：第一，所有固态设备的PCB板中的Cl和Br都要要满足最新版本的IEC 61249-2的无卤要求。第二，固态设备中的塑料材料(不包含PCB板层压板)中的Br(如果来源于BFRs)需要<1000 ppm;Cl(如果来源于CFRs、PVC或PVC共聚物)需要<1000 ppm。
　　在行业的大潮下，一些世界知名的品牌制造商和OEM大厂也积极响应，推出各自企业的无卤/低卤要求。虽然各企业管控要求略有不同，但是管控要求多是参考IPC、IEC等代表性行业标准设立。
　　五、EBO应对建议
　　针对无卤/低卤的管控最先是PCB行业提出的，至今仍没有国家级法律强制要求。与此同时，一些特定的行业协会和知名的品牌客户公司也有各自的管控要求。虽然这些要求并没有上升到法律强制要求，但在以买家为导向的供应链上，常被要求强制执行。不同的行业规范和企业内部标准，可能对卤素提出不同的要求，具体哪些材料或部件需要管控卤素，请根据具体的标准要求来判定。
　　5.1 关注高风险材料和部件
　　应对国际无卤/低卤要求，首先需要进行高风险材料的管控。在采购时，可以通过向供应商索取测试数据，MSDS文件，BOS清单等方式进行数据的搜集，从源头上管理有害物质。尤其是清洗剂、防锈油、塑胶部件等卤素化合物的高风险材料，应予以重视，及时掌握产品的风险情况。
　　表1 电子电气产品中卤素化合物高风险材料/部件
　　高风险部件/材料原因
　　塑胶部件添加溴化和氯化类阻燃剂
　　线皮电线电缆护套和外膜中含有大量的阻燃剂
　　印制电路板(PCB)基材中含有卤素阻燃剂;阻焊剂、助焊剂中含有卤素化合物
　　黏合剂、助剂、油墨/漆溶剂以及树脂中可能含有阻燃剂
　　5.2 防止制程污染
　　卤素的污染问题不容小觑。企业在保证原材料符合无卤/低卤化要求的同时，应加强制造过程和存储、运输等环节的防污染管控，真正适应无卤化的标准要求。为避免制程中的污染，可对无卤/低卤产品进行专线生产，予以标识;对无卤/低卤材料、半成品和成品、不良品分区域摆放，防止、杜绝符合要求的产品被不合规产品污染，并作好相应的标识。
　　5.3 寻求替代材料
　　从长远的角度考虑，企业应该逐步淘汰和替换不符合无卤/低卤要求的材料。比如，使用磷系阻燃剂磷酸三苯脂、磷酸三(2-氯乙基)脂、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)和氢氧化镁基、氢氧化铝等无机阻燃剂来替换传统的卤素阻燃剂;用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、热塑性聚氨酯树脂(TPU)和醚酯型热塑弹性体(TEEE)等材料替代用途广泛的PVC材料等。
　　国际知名环保机构绿色和平组织自2006年起即对国际品牌电子大厂进行无卤/低卤执行情况评鉴，敦促其开展无卤/低卤管控。目前，越来越多的品牌客户都开始要求其供应商满足相关要求。可以预见，在环保机构的敦促以及品牌客户对企业形象的关注下，无卤/低卤要求必定会影响更多的企业和供应链的参与者。并在未来为更多消费者所熟知，成为影响产品环保声誉的重要因素。