阻燃材料与环境课件.ppt

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1、,材料科学与工程系,阻燃材料、阻燃法规、环境科学,1,2,引言,与阻燃剂和阻燃材料相关的法规标准基本状况及进展防火安全法规与标准化学品监管法规阻燃剂可持续发展前提防火安全与阻燃剂阻燃剂与环境进一步促进阻燃剂可持续发展的思路阻燃剂更加环境友好的研发方向实现阻燃剂环境友好的有效途径VECAP,2,3,与阻燃剂相关的法律法规及标准基本状况及进展,防火法规日趋严格，相关标准的不断加强 - 新防火标准CENELEC EN60065（有关电视机外壳）, 中国 GB20286, . 化学品将面临不断增加的各种法规的压力REACH法规，ROHS指令美国的绿色化学行动，EPEATCEPA (加拿大)METI（日

2、本）来自各种相关机构对化学品的监查力度也将不断加深其他相关法规对阻燃剂的影响无铅焊接指令对更安全更低毒性的追求也将不断增长,3,防火安全法规与标准趋势,由于科技史无前例的高发展，我们的防火安全面临新的考验 巨型建筑 现代交通工具 E&E 电子电器设备 装潢及家具,4,防火法规及标准日趋严格,公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识GB20286在2007年正式实施并于今年修订对公共场所使用的电子电器、织物、装饰材料、家具、线缆等等规定要使用阻燃材料 正在修订的相关IEC标准要求满足额外的防止外部引燃标准.美国消费品安全委员会正在商讨一个软质（装有垫子）家具的国家标准 欧盟健康与消费者事务总理事

3、会 (DG SANCO) 实施了有关阻燃剂利弊的研究，主要是考虑在欧盟范围内推广改善防火安全保的相关标准,5,欧盟电视机新增防止外部引燃 CENELEC 标准,EN 60065 2009年4月22日，CENELEC技术委员会通过了标准EN 60065第11次修正案，适用于低压和无线电及电信终端设备指令2010年7月1日起在欧盟范围内开始实行 对针对欧盟市场的电视机生产商具有重大意义：电视机的设计方式需最大限度降低意外烛火引起的点燃和火焰蔓延的几率，外壳材料阻燃等级要达到V-1或更高级IEC TC108 委员会对其电视机国际标准IEC 60065考虑增加外部引燃相关内容，同时还将考虑对涵盖音/视

4、频、信息和通讯科技设备的标准IEC 62368增加外部引燃的内容,6,防火安全法规与标准日趋国际化、统一化,由于火灾的巨大危险和破坏，全球各地都有各种法规规定相关产品必须满足特定阻燃安全标准相关防火法规、产品防火等级分类及测试标准日趋国际化,7,国内国际相关法规及测试标准,建筑建材E&E电子电器交通运输火车与轮船,8,建筑与材料,民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定（2009）住宅建筑应符合下列规定：1、高度大于等于100m的建筑，其保温材料的燃烧性能应为A级。2、高度大于等于60m小于100m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。当采用B2级保温材料时，每层应设置水平防火隔离带。3

5、、高度大于等于24m小于60m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。当采用B2级保温材料时，每两层应设置水平防火隔离带。4、高度小于24m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。其中，当采用B2级保温材料时，每三层应设置水平防火隔离带。（二）其他民用建筑应符合下列规定：1、高度大于等于50m的建筑，其保温材料的燃烧性能应为A级。2、高度大于等于24m小于50m的建筑，其保温材料的燃烧性能应为A级或B1级。其中，当采用B1级保温材料时，每两层应设置水平防火隔离带。3、高度小于24m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。其中，当采用B2级保温材料时，每层应设置水平防火隔离带。建筑材

6、料及制品燃烧性能分级 GB 86242006 （EN 13501-1 ）,9,欧盟建筑产品防火测试方法标准,10,UK FR Test (家具)BS-5852 “Crib V” test,Crib Number 5,Dimensions:Weight: ca. 17 gHeight: ca. 5 cm,11,CAL 117,California Bulletin 117 (foam, fabric, fillers)Foam test has two componentsPart A - open flame testPart D - smolder - avg wt retention 80

7、%,Confidential,12,电子电工产品的阻燃及相关测试标准,13,国际国内E&E标准体系,UL (Underwriters实验室) 标准：大都基于美国本土终端产品的测试和法规。有些内容不同于欧洲和其他地区的相对应的标准UL94测试：电子电气行业塑料的阻燃能力方面最广泛引用的测试结果之一IEC标准：由各国国家标准机构代表组成的IEC（国际电工委员会）制订和维护的标准。主要是产品安全标准,比如中国与电器相关的3C认证中有关耐燃、燃烧部分测试大多采用等同IEC相关标准的国标亚洲地区通常使用IEC或者美国标准中国国标GB很多等同采用IEC标准,14,主要最终产品安全标准,IEC 60065

8、/GB8898 音频视频及类似电子设备安全要求Covers all aspects of product safety such as electric shock, mechanical hazards, radiation hazards, burn hazards and fire hazardsMain flammability tests referenced are UL94 and Needle Flame testsIEC 60950/GB4943 信息技术设备的安全Covers all aspects of product safety such as electric sh

9、ock, mechanical hazards, radiation hazards, burn hazards and fire hazardsMainly references the UL94 and Needle Flame testsIEC 60065 and IEC 60950 will be combined to form a single standard, IEC 62328 by the beginning of 2008IEC 60335 / GB4706 家用和类似用途电器安全标准Covers all aspects of product safety such as

10、 electric shock, mechanical hazards, radiation hazards, burn hazards and fire hazards Mainly focused on the UL94 and Needle Flame tests but has introduced the glow wire family of tests for materials and end products such as the Glow Wire Test GWT 要求 750C 2 s Needle flame test to IEC 60695-2-2 或 Clas

11、s V0 or V1 to IEC 60695-11-10,15,重要的材料阻燃性测试标准,UL94/IEC60707/IEC 60695-11-10/IEC 60695-11-20/GBT4609Vertical burn test carried out at different sample thicknesses to assess self-extinguishing performance of a polymer compoundsUL94 V1, V0 or %V most commonly use for the E&E industryIEC 60695-2-12 Glow

12、 Wire Flammability Index GWFIGlow Wire Flammability test on a material plaque, measures ease of ignition and time to self-extinguishMost common test temperatures are 850oC and 960oCIEC 60695-2-2 Needle Flame TestSmall burner test applied to material plaques or end products to assess self-extinguishi

13、ng behaviour of materialsDifferent flame application times are specified by the customers and other product standards,16,IEC 60695 series of fire tests,17,20286,我国强制性国家标准GB20286公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识2006年发布适用于各类公共场所使用的阻燃制品及组件，包括固定电气绝缘材料、电线电缆等（见下页表格）,18,公共场所阻燃塑料和橡胶制品的燃烧性能技术要求 （GB20286）,19,二 阻燃材料与环境法规,2

14、0,持久性有机污染物,与常规污染物不同，持久性有机污染物在自然环境中滞留时间长，很难降解，毒性极强，能导致全球性的传播。这类污染物通过直接或间接的途径进入人体，可导致生殖系统、呼吸系统、神经系统等人体器官中毒、癌变或畸形，最后造成死亡。持久性有机污染物能引发癌症已经是世界科学家们公认的事实，10%15%的人类癌症与这类污染物有关。,21,近几十年来，全世界已经发生了60多起严重的有害化学污染物事件，导致40万50万人生病，10多万人死亡。如，1962年1971年，美国在越南北部喷洒了4163万升含有二噁英的脱叶剂，使至少100万人身患精神错乱、癌症、生育能力丧失或降低等疾病，同时，造成了数十万

15、计的畸形儿；1998年1999年，在德国、比利时等国先后发生人和家禽二恶英中毒及多氯联二苯中毒等恶性事件，造成了巨大的经济损失；1968年，日本九州有23个府县的居民食用了含多氯联二苯的米糠油，结果有上千人中毒。,22,23,阻燃剂与环境,斯德哥尔摩公约ROHS与电子信息产品污染控制管理办法 REACH,24,阻燃剂与环境,认识到持久性有机污染物具有毒性、难以降解、可产生生物蓄积以及往往通过空气、水和迁徙物种作跨越国际边界的迁移并沉积在远离其排放地点的地区，随后在那里的陆地生态系统和水域生态系统中蓄积起来;意识到特别是在发展中国家中,人们对因在当地接触持久性有机污染物而产生的健康问题感到关注，

16、尤其是对因此而使妇女以及通过妇女使子孙后代受到的不利影响感到关注;,25,确认持久性有机污染物的生物放大作用致使北极生态系统、特别是该地区的土著社区受到尤为严重的威胁，并确认土著人的传统食物受到污染是土著社区面对的一个公共卫生问题 .意识到必须在全球范围内对持久性有机污染物采取行动，铭记联合国环境规划署理事会1997年2月7日通过的第19/13 C号决定，为保护人类健康和环境采取包括旨在减少和/或消除持久性有机污染物排放和释放的措施在内的国际行动。,26,斯德哥尔摩公约,2001年5月22日于斯德哥尔摩通过2004年5月17日生效,27,目标,本公约的目标是,铭记关于环境与发展的里约宣言之原则

17、15确立的预防原则,保护人类健康和环境免受持久性有机污染物的危害。,28,斯德哥尔摩公约禁用物质,“斯德哥尔摩公约”2001年5月决定在全世界范围内禁用或严格限用艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、滴滴涕、七氯、氯丹、灭蚁灵、毒杀芬、六氯代苯、二噁英、呋喃丹以及多氯联二苯12种对人类、生物及自然环境危害最大的持久性有机污染物。“斯德哥尔摩公约”于2004年5月17日正式生效。,29,2009年乌拉圭会议新禁用物质,9种化学物中，-六氯环己烷、-六氯环己烷、六溴联苯醚和七溴联苯醚、四溴联苯醚和五溴联苯醚、十氯酮、六溴联苯、林丹、五氯苯将被列入斯德哥尔摩公约附录A.这意味着，除非获得延长生产和使用的特定豁免

18、，这些化学物必须在一年之内彻底停产、停用。 此外，全氟辛磺酸、全氟辛磺酸盐和全氟辛基磺酰氟PFOS将被列入斯德哥尔摩公约附录A或B.公约规定，列入附录B的化学物将被限制使用，原因是它的某些用途尚无其他物质可替代。使用这些化学物还须定期接受评估。,30,ROHS,欧盟议会和欧盟理事会于2003年1月通过了RoHS指令，全称是The Restriction of the use of certain Hazardous substances in Electnical and Electronic Equipment,即在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令，也称2002/95/EC指令，200

19、5年欧盟又以2005/618/EC决议的形式对2002/95/EC进行了补充，明确规定了六种有害物质的最大限量值。,31,RoHS的日程表,RoHS指令从2003年2月13日起成为欧盟范围内的正式法律；2004年8月13日以前，欧盟成员国转换成本国法律/法规；2005年2月13日，欧盟委员会重新审核指令涵盖范围，并考虑新科技发展的因素，就此拟定禁用物质增加项目的清单；2006年7月1日以后，欧盟市场上将正式禁止销售由这六类物质含量超标的产品。,32,欧盟为何要颁布RoHS指令？,一是设立技术壁垒，提高产品准入门槛，二是加强环境保护，确保可持续发展。,33,表一欧盟RoHS环保指令标准(单位:p

20、pm) 限制物质 限量标准 铅(P b) 1000 镉(Cd) 100 汞(Hg) 1000 六价铬(Cr ) 1000 多溴联苯(PBB) 1000 多溴联苯醚(PBDE) 1000,34,如何对整机产品进行检测,根据RoHS指令要求，对整机产品进行检测，科学合理的拆分归类，使检测费用降至最低也是一大学问，通常主要分为金属材质、塑料材质和其它材质，金属材质只需要做重金属检测（铅、汞、镉、六价铬），塑料材质需要做规定的六项（铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚），其它材质只需做重金属测试。,35,如何提供RoHS测试样品？,制造商在送检产品之前，最好提前将送检产品自行详细拆分、包装，并分别

21、在每个包装上标明产品名称与编号，原则上每个零部件检测所需的重量为：固体10-20克，液体10-20毫克。,36,RoHS指令的变化,世界贸易组织贸易技术壁垒委员会于2009年2月在G/TBT/N/EEC/247文件中通报了RoHS指令的修改提案。该提案修改了RoHS指令的部分内容。,37,RoHS指令修改的主要内容,1改编了豁免程序，增加了制造商职责。要求申请人在提交请求之前分析替代品，以及最长有效期为4年。就是说制造商在申请免除4年内要寻找到合适的替代品满足RoHS的要求。考虑到整个社会的经济效益准予某项有害物质在特定产品中的免除，对豁免规定了一个最长为4年的有效期，以刺激替代品的开发，在法

22、律上为豁免物提供保障，并将在开发中的经济负担转嫁给申请人。,38,2采用欧盟“产品销售”的CE模式。符合指令的产品，进入欧盟的产品要粘贴“CE”的标志才能在市场上进行流通，采用关于产品合格评定的国家销售监督活动和机制的相关法规中已经使用的相关规定，建议采用“CE”的模式，明确了制造商、经销售、进口商等满足的义务，通过加强和统一市场监控减少不合格产品的数量。,39,3建立明确的鉴定机制，考虑与REACH法规的协同。如果有必要，限制另外的有害物质的使用，增加一些物质的限制，插入一个引进符合REACH方法的新化学物质禁令机制，以保证与根据化学品立法进行的工作保持一致和最大程度的协同。可以列出一份优先

23、通过该机制审查的有害物质。,40,4重新考虑十溴联苯醚的限制。原定执行的从2008年7月1日，对十溴联苯醚进行豁免。这次提案将十溴联苯醚列入重新考虑，在电气和电子设备中使用十溴联苯醚的限制又重新适用，其0.1%的限制将重新适用。十溴联苯醚主要用于电子电气产品的防火塑胶部件中，电子线路板和阻燃剂中也要考虑这种物质。,41,5在RoHS指令的限制范围中另外纳入两类设备，第8类医疗器械和第9类控制和监视仪器。医疗器械（MD）的范围为第93/42/EEC号指令范围内的电气设备和第98/79/EC号指令范围内的电气设备。控制和监视仪器，包括烟雾探测器，发热调节器，温控器，家用或实验室设备用测量、称重或调

24、节器具，工业控制和监视仪器。提议减少有害物质在这两种电子电气设备中的使用，有毒有害物质在这两种设备中的限制分阶段进行实施，由委员会制定限制使用分阶段时间表。,42,REACH,人类健康与环境保护维持和促进欧盟化学工业的竞争力 防止内部市场分裂增加透明度需要国际配合提倡非动物实验符合WTO所规定的欧盟的国际义务,43,REACH将会致力于减少空气，水、土壤污染，同时减少生物多样性的压力。加强对持久性生物积累物质、毒性物质的控制，对于保证这些物质不污染环境很有必要，因为此类物质很难消除。另外，REACH将致力于减少内分泌破坏化学品的影响。,44,REACH覆盖面,REACH系统覆盖面广，包括所有生

25、产、进口、做为中间体使用或上市的所有物质，无论是单独存在的物质，制剂中的物质还是物品中的物质;具有放射性、受海关监查管控或者非隔离的中间体物质除外，废物也被特别地排除在外。食品，由于它不是一种物质，制备品或者物品，因此不受REACH辖制。成员国可以豁免某种用于国防方面的物质。其它物质，若有其它同等效力的立法施用，则可部分豁免REACH辖制。,45,REACH高度关注的物质（SVHC）,对于极高度关注的物质，它们的使用和上市必须经过许可。需要许可的物质包括： 第 1 和第 2 类 物质已经被科学证据证明，其可能对人类或环境造成与以上所列物质有同等严重影响的物 质，如内分泌破坏物质。欧洲委员会将与

26、业界、成员国和其它相关利益相关者紧密合作，为这类案例检查提供标准。这些物质在其危险特性上受到极大的关注，这样基本上会通过一种机制来整体调节，确保与实际使用相关的风险得到评估，然后由共同体做出决定。这种做法很公正，因为这些物质对人类和环境的影响会非常严重，而且通常时不可逆转的。被列入此类的物质将会在资源允许的情况下进入许可系统，它们的使用不会被缺省设置为禁止。,46,REACH,1. Anthracene蒽 2. 4,4-Diaminodiphenylmethane4,4-二氨基二苯甲烷 3. Dibutyl phthalate邻苯二甲酸二丁基酯 4. Benzyl butyl phthalat

27、e邻苯二酸顶酯苯酯 5. Cobalt dichloride 氯化钴 6. Diarsenic pentaoxide五氧化砷 7. Diarsenic trioxide三氧化二砷 8. Sodium dichromate,dihydrate重铬酸纳二水化合物 9. 5-tert-butyl-2,4,6-trinitro-m-xylene (musk xylene)二甲苯麝香 10. Bis (2-ethyl(hexyl)phthalate) (DEHP)邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯 11. Hexabromocyclododecane (HBCDD) 六溴环十二烷 12. Alkanes, C

28、10-13, chloro (Short Chain Chlorinated Paraffins)短链氯化石蜡 13. Bis(tributyltin)oxide三丁基氧化锡 14. Lead hydrogen arsenate酸式砷酸 15. Triethyl arsenate三乙砷酸酯 SVHC十五种高关注物质简介：15项检测每一项各不能超过1000PPM,47,欧盟相关法律法规进展,REACH法规化学品登记、评估、授权制度高关注度物质SVHCROHS指令电子电气设备中限制使用某些有毒有害物质指令PBDE 含量低于1000ppm欧盟RoHS指令目前正在修订，年底前不会有最终结果作为大会报告

29、起草人，一些环保组织在毫无科学评估依据的情况下建议禁用所有卤系阻燃剂部分厂商借此机会推广无卤阻燃剂产品 但是，欧盟相关机构和其他多数方面仍坚持采取科学的评估程序，并确保同REACH法规接轨,48,主要阻燃剂在欧盟的法规状况,49,十溴二苯醚相关法规综述,欧盟:电子电器产品中禁止使用.加拿大加拿大环保部门建议禁止十溴二苯醚在消费电子产品中的应用美国无相关联邦立法禁用十溴二苯醚，但有部分州立法限制其在某些领域应用中国中国ROHS（电子信息产品污染控制管理办法）目前要求申报,50,欧盟环保标签（有关电视机）: 2009/300/EC: New EU Ecolabel requirements for

30、 TVs,该环保标签非强制性，是自愿体系. EC Decision Nr. 2009/300/EC, point 5 (a) & (b)中有关阻燃剂的规定:,RoHS,分类 & 标签,反应型阻燃剂被豁免,不能含有 镉 (Cd), 铅 (Pb), 汞 (Hg), 鉻 6 + (Cr) 不能含有 按照RoHS (2002/95/EC)规定的重量百分比超过0.1% 的PBBs or PBDEs above 除非在ROHS框架下的特殊豁免,Forbidden classifications:R40 (possible risk of cancer),R45 (may cause cancer),R46

31、 (may cause heritable genetic damage),R50 (very toxic to aquatic organisms),R51 (toxic to aquatic organisms),R52 (harmful to aquatic organisms),R53 (may cause long term adverse effects in the aquatic environment),R60 (may impair fertility),R61 (may cause harm to the unborn child),R62 (possible risk

32、of impaired fertility),R63 (possible risk of harm to the unborn child),分类及标签规定不适用于反应型阻燃剂 （在最终产品中浓度 0.1 %）,51,中国相关法规进展,新化学品登记制度中国ROHS,52,中国ROHS（电子信息产品污染控制管理办法）,主管单位： MIIT工业与信息化部发布时间： 第一版在2007年3月执行， 2010年6月1日进行修订预期新版实施时间：2011年第二季度主要改变有毒有害物质名单没有变化，仍为六种包括多溴二苯醚范围拓展到所有电子产品用国推自愿性认证替代先前要求的强制性认证,53,现有化学品管理条例

33、正在修订(登记制度) (类似REACH的改革),法规: 新化学物质环境管理办法权威机构: 环保部 (MEP)发布时间: 1月 19, 2010生效时间: 10月 15, 2010,54,阻燃剂的可持续发展,前提防火安全与阻燃剂阻燃剂与环境阻燃剂可持续发展面临的挑战及应对措施进一步促进溴化阻燃剂可持续发展的思路阻燃剂更加环境友好的研发方向实现阻燃剂环境友好的有效途径VECAP,55,56,防火安全与阻燃剂(来源于 Cefic, EFRA, NFPA),法国内部调查：房间室内温度可在3分钟内达到600摄氏度600摄氏度下室内一切可燃物质都可以点燃 死亡不可避免。美国NIST调查结果：由于室内装修和

34、大量可燃消费品的引入，火灾逃离时间（从房间开始着火到失控状态或“闪燃”的时间）从1975年的17分钟已降到2004年的约3分钟。,火灾越来越危险,(数据来源于 Cefic, EFRA, NFPA),56,57,防火解决方案是切实存在的，阻燃剂的使用就是其中重要解决方案之一产品难道不应该变得越来越安全吗？,节选自荷兰电视台的纪录片, RTL 5, 2000,左图为带自动灭火装置的一台老式欧洲电视着火后的情景（1980s）；右图为最近在欧洲销售的不带防火安全装置的电视，电视机着火后不但未被扑灭，反而越烧越旺。,.after 11 minutes,未使用阻燃剂(欧洲标准),使用英国标准阻燃剂,57,

35、阻燃剂可持续发展前提（I）,阻燃剂的应用是提高相关产品防火安全等级满足相应防火安全标准和法规要求的重要有效手段！是电子电器、建材、交通工具等产品中必须使用到的添加剂！,58,阻燃剂与环境,- 不管是城市还是自然环境，火灾本身都是环境污染的最主要来源燃烧的副产品包括：烟微粒物质 一氧化碳和二氧化碳刺激性物质（酸和丙烯醛）多环芳烃化合物多卤化的二恶因或呋喃 - 固体残渣烟焦油其他混合物和有害物- 水体：可能含有以上所有污染物，增加环境危害,59,阻燃剂可持续发展前提（II）,阻燃剂可以使被阻燃材料不易被小火点燃、或点燃后能自熄，即使发生燃烧也可降低火焰传播速率为救活和逃生赢得宝贵时间。阻燃剂使用很大程度上抑制或降低了火灾这种严重生态灾难的发生，是对环保有贡献的添加剂！阻燃剂本身的环保也非常重要，但需要科学的评估来判断一些组织以一些片面的实验结果为依据夸大某些阻燃剂特别是溴系阻燃剂对环境的危害而忽视了火灾本身对生态环境的巨大破坏，是典型的本末倒置,60,61,阻燃剂可持续发展面临的挑战及应对措施,NGO对溴化阻燃剂常见的曲解或误导一些环保非政府组织夸大溴化阻燃剂危害，鼓吹毫无科学根据的无卤化一些环保激进分子甚至质疑阻燃剂存在的必要性,61,保护我们的环境！,62,