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精密清洁领域的“生力军”------反氯
录入时间:2020/2/11 10:48:59

张呈波、秦旺洋

(Techspray/Chemtronics资深研发工程师)

反式-1,2-二氯乙烯,通常称为“反氯”,是被专业人士发掘的又一款主力溶剂清洗剂原料,因为它具有极高的溶解能力,价格合理,并且当与氢氟烃(HFC),氢氟醚(HFE)结合时可以很容易地配制成不可燃的混合物或氢氟烯烃(HFO)溶剂。

过去四十年来,工程技术人员一直在探索中寻求更为有效且更有成本优势的溶剂清洁剂。由于几类化学品(氟氯化碳和氟氯烃)会导致臭氧消耗,因此氯化溶剂(如TCE和perc)被发掘并逐渐的走入市场。毒性和环境问题迫使许多工业用户选择使用“更安全”的溴化溶剂(例如nPB:正溴丙烷),但随着操作使用者的不良健康和安全问题反馈,GHS用一个大问号(或GHS慢性毒性象形图)标记这些溶剂。

随着选择范围的缩小,特可锐Techspray的工程师通过将反氯与其他溶剂相结合来提供工业所需的性能,并同时提高安全性和环境优势(如非易燃性、VOC、GWP、等)。

工业生产需求

在工业清洁领域需要使用溶剂清洁,主要功能是通过物理清洁工艺溶解污染物,从多种基材中去除污垢,油,蜡,油脂或其他污染物。

此外一系列应用中均需要进行溶剂清洗,从电子工业中的印刷线路组件到航空航天工业中的陀螺仪,以及用于机械和其他应用的各种金属部件。溶剂用于各种工业清洁设备中,并且通常以气雾罐包装方式来清洁各种基材,例如电子元件。

电子行业的线路板清洁过程,包括助焊剂清洁和其他清洁操作,是高可靠性电子产品生产中不可或缺的一部分。助焊剂清洁为涉及印刷线路组件和其他对污染敏感的电子应用中最重要的清洁。

不断强化的监管环境

调查发现,氯氟烃(CFCs)和其他物质如甲基氯仿正在消耗平流层臭氧层,而臭氧层可保护地球免受太阳有害紫外线的伤害。关于消耗臭氧层物质的《蒙特利尔议定书》是1989年9月16日生效的一项国际环境协定,批准通过逐步减少或消除使用臭氧消耗物质(ODS)来保护地球的臭氧层,因为过量使用臭氧消耗物质会增加紫外线对地球的辐射,从而导致皮肤癌和白内障的发病率较高,免疫系统受损,对农田和森林产生负面影响。

这些物质根据其臭氧消耗潜能值(ODP)进行分类,ODP是物质引起臭氧消耗的能力的相对指数。

1:被广泛使用的化学溶剂的ODP数值

第1类物质

ODP

第2类物质

ODP

CFC-113

0.8

HCFC-225ca的

0.025

甲基氯仿

0.1

HCFC-225cb的

0.033

四氯化碳

1.1

HCFC-141b的

0.11

CFC-11

1.0

HCFC-123

0.02 - 0.06

 

美国在接纳《蒙特利尔议定书》后的1990年通过清洁空气法修正案(CAAA)制定了重要的新替代政策(SNAP),建立起一项旨在逐步淘汰消耗臭氧层的化学品的计划。在过去的15到20年间,美国的工业清洁剂的类别发生了巨大变化。

2016年6月经Barack Obama提案,国会通过了《21世纪化学品安全法案》,由美国环保署管理负责管理现有化学品和新化学品的引入,这是对1976年生效的《有毒物质控制法(TSCA)》的全面更新。环保署在同年12月开始对10种化学物质进行风险评估,特可锐Techspray给予这份清单100%的支持。

2:世界各地用于清洁和蒸汽脱脂的最广泛使用的化学品

化学制品

每年
使用

阈值限制值为8小时

对人类的致癌作用

备注

全氯乙烯(Perc)

 

250-500万英镑

25 ppm

美国环保署将其归类为可能对人类致癌,因为它与膀胱癌,非霍奇金淋巴瘤和多发性骨髓瘤有关。它也是一种饮用水污染物

高水平吸入暴露与肾功能不全有关; 影响肝脏和免疫系统和生殖系统。

必须满足OSHA和RCRA标准。美国环保署于1994年11月根据“清洁空气法”颁布了蒸汽脱脂最大可实现控制技术要求。

 

三氯乙烯(TCE)

 

100-250万英镑

 

10 ppm

对人类致癌,因为它会引起肝脏,肾脏和血液的癌症。动物研究表明,它也可能是出生缺陷,睾丸癌,白血病,淋巴瘤和肺部肿瘤的一个因素。TCE也是种饮用水污染物

必须满足OSHA和RCRA标准。美国环保署于1994年11月根据“清洁空气法”颁布了蒸汽脱脂最大可实现控制技术要求。

 

正丙基溴(nPB)

10-50万英镑

10 ppm

致癌因为它会导致肺癌结肠癌皮肤癌。除此之外,它还是一种生殖毒物,并显示出神经毒性。神经系统的影响可能表现为头痛,头晕,意识丧失,言语不清,意识模糊,行走困难,肌肉抽搐或手臂和腿部感觉丧失。

EPA建议使用个人防护设备,包括化学护目镜,柔性层压防护手套和耐化学腐蚀的服; EPA希望nPB的所有用户都能遵守职业安全和健康管理局未来根据42 USC 7610(a)发布的任何最终允许暴露限值。

 

二氯甲烷(MC)  

 

250-500万英镑

25 ppm

导致肝脏,脑和肺癌,以及非霍奇金淋巴瘤或多发性骨髓瘤、肝毒性、肾毒性、生殖毒性神经系统的影响,如认知障碍,影响注意力等

必须满足OSHA和RCRA标准。美国环保署于1994年11月根据“清洁空气法”颁布了蒸汽脱脂最大可实现控制技术要求。

表2中列出的所有这些化学品都是SNAP计划的一部分; 然而经过15年的研究和工业应用,它们已经表现出毒性和致癌作用。

对工业应用的监管影响

溶剂清洗行业分为四个最终用途:1)电子清洗,2)金属清洁,3)精密清洗,4)气雾罐溶剂清洗。

过去,CFC-113是备受青睐的清洁溶剂,特别适用于需要考虑可燃性问题的最终用途。氯化溶剂(即全氯乙烯,TLV 25ppm 8小时阈值:三氯乙烯,TLV 10ppm 8小时阈值,二氯甲烷TLV 25ppm 8小时阈值)已由美国溶剂工业生产并使用多年,用于多种清洁应用。然而最近的市场趋势表明,由于其健康,安全,空气污染和危险废物问题,人们不再关注这些氯化溶剂。

虽然碳氢化合物和含氧溶剂具有高极性,中等甚至于强大的溶解能力和不同的毒性。尽管这些溶剂是易燃的并且通常不足以去除诸如蜡和油脂之类的难以溶解的污染物,但是它们却能应用于航空航天工业中的各种电子和某些精密部件的清洁应用。如应用在蒸汽脱脂工艺中,如需此类低闪点的碳氢化合物,则需要投入昂贵的防爆设施来起到防护作用。考虑到这些限制,在清洁工业中碳氢和含氧溶剂的总体使用被认为是相对较低的。

寻找更安全的替代品

在减少和消除II类ODS溶剂清洁剂的使用方面,化学工程领域拥有大量的才华横溢的工程技术人员并对工业应用有着丰富的知识积淀,设计出多种高效替代品。

最常见的是,反式-1,2-二氯乙烯与HFC,HFE或HFO溶剂混合,产生非易燃的混合物,对特定类型的污染物具有强大的清洁能力,具有良好的兼容性,并满足环境要求,如挥发性有机化合物(VOC)和全球变暖潜能值(GWP)限制。

反式-1,2-二氯乙烯,通常称为“反氯”,是一种优良的化学溶剂。其本身的特性是可燃的,最常与其它溶剂如HFC和HFE结合形成非易燃的有效共沸物。反氯的强大溶解性使得溶剂产品更具溶解性,用于提高清洁性能。反氯溶剂混合物通常用于电子、金属和精密清洁的蒸汽脱脂设备,并且还用作气雾罐溶剂清洁剂。

EPA认为反氯显然能作为CFC-113,甲基氯仿和HCFC-141b的最佳替代品。虽然反氯在化学结构上是氯化的(含有氯原子),但与《21世纪化学品安全法案》中关于化学品安全中所涵盖的溶剂(如TCE,perc和二氯甲烷)相比,它具有更低的毒性。

TCE,perc和二氯甲烷的暴露限值在25~50ppm之间,因此为了保证作业人员的安全,公司必须提供高可靠性的个人防护装备(PPE)并保持良好的通风环境设备。反氯溶剂的暴露限制通常>200 ppm,从而使基于反氯的清洁产品能够在更多应用中显现得更为安全,对作业人员的健康危害更低。

Techspray®基于反氯的产品包括:

  • G3®功能强大,非易燃的清洁剂 - 最初配制为HCFC-141b的替代品,G3产品已成为最畅销的Techspray清洁剂超过15年。它们是非易燃的,功能强大的清洁剂,对大多数塑料都是安全的。特可锐拥有一系列喷雾灌装清洁剂可供选择,包括 G3维护用清洁剂、G3助焊剂清洁剂、G3触点清洁剂、G3通用型清洁剂,被用户应用于浸泡和超声清洗的工艺过程之中。
  • Precision-V™精密清洁剂 - Precision-V溶剂清洁剂是AK225的高精度替代品,AK225由于臭氧消耗限制而不再可用。气雾剂和桶装液体中有多种配方可用于更安全的蒸汽脱脂,超声波和浸泡清洗。

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