無鹵阻燃劑在電子電氣（EE）環氧樹脂應用中有哪些應用和挑戰？

　　在21世紀，聚合物及其衍生產品在我們的日常生活中無處不在，特別是一些復合材料在過去的幾十年里已經慢慢取代了鋼鐵和鋁合金的廣泛應用。復合材料一般由玻纖，碳，芳族聚酰胺或天然纖維增強的有機聚合物基體組成。據了解，2009年歐洲玻璃纖維增強塑料產量達到了81.5萬噸。

　　電氣和電子（EE）應用的環氧樹脂聚合物，約占玻璃纖維增強塑料市場的12％，同時這也是環氧樹脂復合材料的主要應用之一。在印刷電路板（PCB）中，80％的復合材料由美國電氣制造商協會（NEMA）評定為FR-4。FR-4是一種玻璃纖維增強環氧樹脂層壓板，符合規定的阻燃標準（即UL 94-V0）。

　　我們知道，在火焰循環中，可以通過不同的途徑來降低火災的發生和傷害（圖中紅色標記代表滅火主要途徑），其中最為有效的方法是通過添加阻燃劑來改善固化樹脂的耐火性。

　　當前，鹵化阻燃劑仍然是EE應用的阻燃劑市場的大部分。但是，隨著新的環境法規（如REACH，WEEE和RoHS）的實施，一些溴化物將逐漸淘汰，大多數有關無鹵阻燃劑的開發都側重于磷基產品。這是由于磷系阻燃劑（有機和無機）通常在高溫條件下沒有傷害，并且不會形成有毒氣體，因為磷元素主要被鎖定在炭中。這些產品預計將成為阻燃劑市場中增長最大的份額。

　　在電子信息產品飛速發展的今天，PCB的發展和應用對基板材料提出了相應的要求：

    ①    高速、高頻：要求基板材料低介電常數(Dk)和低損耗因子(Df)；

    ②    高可靠性：要求基板材料耐離子遷移，抗導電性陽極絲(CAF)失效；

    ③    多層數：要求基板材料高玻璃化轉變溫度(L)、低熱膨脹系數(CTE)及低吸水性等；

    ④    環境友好：要求基板材料無鹵，適應無鉛焊接工藝。

　　因此對于PCB中無鹵阻燃劑的替換，除必須符合上述4點要求，同時還需要滿足：

    ①    達到防火標準；

    ②    可回收性；

    ③    燃燒時不會產生有毒物質，對人體及環境無害；

    ④    更替后，對材料各方面性能影響較小；

    ⑤    經濟適用。

　　無論從經濟性、安全性還是從材料性能考慮，高效無鹵阻燃劑成為阻燃工業發展的方向。目前很多無鹵阻燃劑都被應用于PCB工業中，常見的產品包括下表所列。

　　隨著時代的發展，電子產品對環保及性能要求越來越高。同時達到PCB材料的諸多性能要求的難度非常大，因此應該分化開發。許多研究工作者在無鹵PCB基板材料開發方面做出了很大的貢獻，但是目前對于使用無鹵基板材料后電子產品失效及可靠性方面參考資料較少。部分研究表明使用無鹵PCB基板材料更易導致產品失效，失效機理有待進步一研究，這也成為廣大研究工作者進一步的工作方向。