無鹵/低鹵測試：材料環保性的關鍵驗證

一、 為何關注“鹵”？——從風險到法規

鹵素（氟、氯、溴、碘）及其化合物廣泛存在于電子電氣產品使用的材料中，如阻燃劑（溴系、氯系）、增塑劑、溶劑等。然而，它們在特定條件下可能帶來顯著風險：

• 環境風險： 部分鹵素化合物（如多溴聯苯、多溴二苯醚）具有持久性、生物累積性和毒性，不易降解，能在環境中長期存在并富集。
• 健康風險： 燃燒或熱解時，含鹵材料可能釋放有毒、腐蝕性氣體（如二噁英、鹵化氫），威脅人體健康。
• 安全風險： 高溫下分解的鹵化氫氣體具強腐蝕性，可能損害設備內部精密電子元件。

為應對這些挑戰，主要市場（歐盟、中國、北美、日韓等）及國際組織紛紛出臺法規或標準，限制特定鹵素的使用或要求標識其含量。常見的強制性要求（如RoHS）主要針對特定溴系阻燃劑（PBB, PBDE），而“無鹵/低鹵”則更多是行業自發或特定客戶提出的更廣泛要求。

二、 界定“無鹵”與“低鹵”——核心標準與限值

目前，國際上被廣泛認可的“無鹵/低鹵”判定標準主要依據 IEC 61249-2-21（印制板及基材材料規范）及其衍生標準（如IPC J-STD-709, JPCA-ES-01）：

• 無鹵 (Halogen-Free):

  • 氯含量 ≤ 900 ppm (0.09%)
  • 溴含量 ≤ 900 ppm (0.09%)
  • 氯 + 溴 總含量 ≤ 1500 ppm (0.15%)
  • 通常也要求氟、碘含量極低或報告具體值，但核心關注氯和溴。

• 低鹵 (Halogen Reduced / Low Halogen):

  • 氯含量 ≤ 900 ppm (0.09%)
  • 溴含量 ≤ 900 ppm (0.09%)
  • 氯 + 溴 總含量 ≤ 1500 ppm (0.15%) 至 3000 ppm (0.3%) 之間（具體限值可能因標準或客戶要求而異）。
  • 注意：“低鹵”定義不如“無鹵”統一，需明確具體標準或客戶規范。

關鍵區分點： “無鹵”是嚴格的限量要求（≤1500 ppm Cl+Br），而“低鹵”通常指雖然不滿足“無鹵”要求，但其鹵素含量顯著低于傳統含鹵材料（例如傳統阻燃PCB溴含量可達10%以上），Cl+Br總量通常在1500 ppm至3000 ppm范圍。務必依據所采納的具體標準或客戶協議進行判定。

三、 如何檢測？——核心測試方法解析

準確測定鹵素（尤其是氯和溴）含量是驗證無鹵/低鹵的核心。主流方法基于 氧彈燃燒-離子色譜法：

1. 樣品制備： 將代表性材料樣品精確稱量（通常幾十毫克），包裹于特制無鹵濾紙中。
2. 氧彈燃燒：
   • 樣品置于充滿高壓氧氣的耐壓密封容器（氧彈）內。
   • 通電引燃樣品，在富氧環境下實現完全燃燒分解。
   • 材料中的鹵素轉化為可溶性鹵素離子（Cl?, Br?, F?, I?），溶解在氧彈內預先放置的吸收液（通常是堿性溶液）中。
3. 吸收液處理： 燃燒結束后，取出吸收液，可能需經適當稀釋、過濾或中和處理，以滿足后續儀器進樣要求。
4. 離子色譜分析：
   • 處理后的溶液注入離子色譜儀。
   • 樣品通過色譜柱，不同離子因與固定相的親和力差異而被分離。
   • 流經電導檢測器，檢測各離子的電導信號。
   • 儀器軟件根據標準曲線計算溶液中各鹵素離子的濃度。
5. 結果計算：
   • 根據吸收液中測得的離子濃度、樣品質量、稀釋倍數等，最終計算出材料中每種鹵素元素（Cl, Br, F, I）的含量（單位：ppm 或 %）。

方法優勢： 氧彈燃燒能實現有機物的徹底分解和無機化，離子色譜法具有高靈敏度、高選擇性，能同時準確定量多種鹵素離子。

四、 結果判定與應用場景

• 判定依據： 將測試得到的氯、溴含量（及總和）與所采用的標準（如IEC 61249-2-21）或客戶協議中規定的“無鹵”或“低鹵”限值進行比對。
• 報告出具： 專業實驗室會提供包含樣品信息、測試方法、各鹵素含量（ppm）、總鹵素含量（Cl+Br ppm）以及是否符合指定限值的正式測試報告。

主要應用領域：

• 印制電路板： PCB基材、覆蓋膜、阻焊油墨等是無鹵/低鹵要求最普遍和嚴格的應用。
• 電子元器件與組件： 連接器、線纜（絕緣層、護套）、封裝材料、外殼塑料等。
• 線纜與線束： 電線電纜的絕緣層、護套材料。
• 消費電子產品： 手機、電腦、家電等產品中使用的塑料部件、包裝材料。
• 新能源領域： 鋰電池材料（隔膜、電解液、電極粘結劑等）、光伏組件封裝材料。
• 高端制造： 航空航天、軌道交通等領域對材料環保與安全性的高要求。

五、 總結與注意事項

無鹵/低鹵測試是評估材料環境友好性和安全性的重要手段，已成為電子電氣等眾多行業供應鏈的常規要求。

• 明確標準： 進行測試前，務必明確依據哪個具體標準或客戶規范來判定“無鹵”或“低鹵”。
• 樣品代表性： 確保送檢樣品能代表整批材料。
• 方法適用性： 確認所選測試方法（通常是氧彈燃燒-離子色譜法）適用于被測材料類型。
• 專業實驗室： 選擇具備相應資質、設備和經驗的專業檢測實驗室進行測試，以保證結果的準確性和可靠性。
• 持續監控： 對于關鍵材料或長期供應商，建立定期抽檢機制。

通過規范的無鹵/低鹵測試，可以有效控制產品中有害鹵素物質的使用，降低環境與安全風險，滿足法規與市場需求，提升產品的競爭力和可持續性。