一種化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚丙烯增韌復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚丙烯增韌復(fù)合材料及其制備方法，屬于廢棄物回收技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電子產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等各個(gè)領(lǐng)域，特別是改善我們的生活質(zhì)量，電視、空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)已成為我們生活中必不可少的生活用品。目前這些電器產(chǎn)品已進(jìn)入更新?lián)Q代高峰期，而且隨著科技發(fā)展的速度加快以及人們的不理性消費(fèi)(如相互攀比)，電子產(chǎn)品的更新速度呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，導(dǎo)致電子產(chǎn)品的使用年限縮短，每年都將產(chǎn)生大量的電子廢棄物。近年來(lái)，電子廢棄物的增長(zhǎng)速度已超過(guò)其他固體廢棄物的增長(zhǎng)速度，成為增長(zhǎng)速度最快的固體廢棄物。
[0003]印刷電路板(Printed Circuit Boards，簡(jiǎn)稱PCB)是電子產(chǎn)品中最基本的元器件，是每個(gè)電子產(chǎn)品必不可少的元器件。從電子手表到計(jì)算機(jī)、家用電器、通信設(shè)備都含有印刷電路板，大量電子產(chǎn)品的廢棄將產(chǎn)生難以計(jì)數(shù)的廢棄PCB。
[0004]廢棄PCB主要來(lái)源于兩方面:一是來(lái)源于報(bào)廢的各種電子電器產(chǎn)品；另一來(lái)源是在PCB生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量邊角料以及不合格品。邊角料和不合格品大約占PCB生產(chǎn)總量的10?20%，因而每年就這一項(xiàng)將產(chǎn)生數(shù)量龐大的廢棄PCB。
[0005]我國(guó)報(bào)廢的家用電器產(chǎn)品數(shù)量龐大，每年產(chǎn)生大量的廢棄PCB。廢棄PCB中含有多種金屬，具有較高的回收價(jià)值。經(jīng)過(guò)拆解、破碎、分選等步驟，將金屬回收再利用，剩下大量的非金屬粉末成為二次污染物。
[0006]當(dāng)前，大規(guī)模處置這些非金屬粉末的方法主要是填埋和焚燒。填埋不僅占用寶貴的土地資源，而且會(huì)污染環(huán)境。焚燒會(huì)產(chǎn)生大量的有毒物質(zhì)，特別是多溴代二苯并二惡英和多溴代二苯并呋喃，這些有毒物質(zhì)是由于含溴的PCB基板在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的。
[0007]由于廢棄PCB非金屬基板是玻璃纖維增強(qiáng)的熱固性環(huán)氧樹脂材料，不溶不熔，難以用常規(guī)回收廢塑料的方法回收利用。用廢棄PCB非金屬粉制備建筑材料、復(fù)合材料(特別是高分子復(fù)合材料)是目前關(guān)于廢棄PCB非金屬粉資源化最受關(guān)注的一個(gè)研究領(lǐng)域。但是用非金屬粉末填充改性高分子材料的一個(gè)難點(diǎn)是需要對(duì)非金屬粉深度粉碎，一般需要粉碎到很小的顆粒如180目(CN102161798、CN102161802、CN102675736)才有應(yīng)用價(jià)值。廢棄PCB非金屬基板由于特殊的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而難以深度破碎。在強(qiáng)有力的破碎過(guò)程中，不僅消耗過(guò)多的能量，增加成本，而且產(chǎn)生噪聲，以及大量粉塵和有毒有害物質(zhì)，造成二次污染。
[0008]專利(CN104610651A)里用化學(xué)處理廢棄PCB非金屬粉末改性PP制備復(fù)合材料，雖然得到綜合性能良好的復(fù)合材料，但其韌性降低較大，使其應(yīng)用范圍受到一定限制，特別是韌性要求較高的情況下。本發(fā)明在上一個(gè)發(fā)明的基礎(chǔ)上，用增韌劑和廢棄PCB非金屬粉末共同改性PP制備增韌增強(qiáng)的復(fù)合材料。結(jié)果顯示，在顆粒大小相同的情況下復(fù)合材料的韌性得到較大的提高，即使添加少量相容劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚丙烯增韌復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境友好，所使用的廢棄PCB非金屬粉為回收金屬后殘留的非金屬粉末，無(wú)需二次破碎，能耗少，同時(shí)能減少因深度粉碎帶來(lái)的二次環(huán)境污染;通過(guò)本發(fā)明方法不但可以有效地得到綜合性能優(yōu)良的聚丙烯增韌復(fù)合材料。
[0010]本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0011]本發(fā)明提供一種化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚丙烯增韌復(fù)合材料，所述復(fù)合
材料的配方中包括聚丙烯、化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉、增韌劑、相容劑、潤(rùn)滑劑和抗氧劑;所述聚丙烯、化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉、增韌劑、相容劑、潤(rùn)滑劑和抗氧劑的重量比為(39?79):(10?50): (10?30): (5?25):(0.5?3):(0.5?2)。
[0012]本發(fā)明中，所述的增韌劑為EVA、P0E、EPDM、P0E接枝馬來(lái)酸酐POE-g-MAH或EPDM接枝馬來(lái)酸酐EPDM-G-MAH中的一種或兩種。
[0013]本發(fā)明中，所述的相容劑為聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐PP-g-MAH、P0E接枝馬來(lái)酸POE-g-MAH 或 EPDM 接枝馬來(lái)酸酐 EPDM-G-MAH 中的一種或兩種;所述的潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、液體石蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣或N，N’一乙撐雙硬脂酰胺中的一種或兩種;所述的抗氧劑由四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亞磷酸三[2.4-二叔丁基苯基]酯以重量比1: (I?3)復(fù)配而成。
[0014]本發(fā)明中，所述化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉的制備方法如下:
①按重量體積比1:(3?8) g/mL，將粒徑為20目?180目的廢棄印刷線路板非金屬粉加入到摩爾濃度為1?811101/1的無(wú)機(jī)酸中，在50°(3?95°(3的溫度下反應(yīng)0.5?30小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾，用水將非金屬粉洗至中性，干燥，得到無(wú)機(jī)酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉；
②將無(wú)機(jī)酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉和化學(xué)處理試劑按照重量比為(90?94):(6?10)于高速攪拌機(jī)中高速混合，混合后干燥，得到化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉；其中:所述化學(xué)處理試劑選自葵酸、壬酸、己酸、硬脂酸中的一種或兩種;所述的高速混合速度為1500?2000rpm/min，時(shí)間為12?35min;混合后干燥溫度為100?140°C，時(shí)間為2?12小時(shí)。
[0015]上述步驟①中，所述的粒徑為20目?180目的廢棄印刷線路板非金屬粉由帶有元器件的廢棄印刷線路板或線路板生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的邊角料經(jīng)過(guò)粉碎、分選和過(guò)篩處理獲得；所述的無(wú)機(jī)酸為硫酸、鹽酸或硝酸中的一種或兩種。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚丙烯增韌復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下:
(一)制備化學(xué)處理?xiàng)売∷⒕€路板非金屬粉
(二)擠出造粒
首先將所述的聚丙烯、化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉、增韌劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、抗氧劑按比例混合，經(jīng)過(guò)擠出造粒，得到增韌復(fù)合材料粒料;再將所述的增韌復(fù)合材料粒料進(jìn)行干燥處理，得到干燥后的增韌復(fù)合材料粒料；其中:所述的擠出造粒過(guò)程中，各個(gè)段區(qū)的溫度均在180?230°C范圍內(nèi)，螺桿轉(zhuǎn)速為80?180rpm/min;
(三)注塑成型
將干燥后的增韌復(fù)合材料粒料進(jìn)行注塑成型，得到化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚丙烯增韌復(fù)合材料;所述的注塑成型各段區(qū)溫度在180?230°C之間。
[0017]上述制備方法中，步驟(二)中，干燥處理增韌復(fù)合材料粒料的溫度為70?120°C，時(shí)間為10?30小時(shí)。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
①本發(fā)明所用化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉末采用回收金屬后殘留的非金屬粉末，無(wú)需二次粉碎，不會(huì)因深度粉碎而增加成本和產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)、粉塵及噪聲。
[0019]②本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，能有效將廢棄印刷線路板非金屬粉資源化。
[0020]③本發(fā)明使用的無(wú)機(jī)酸回收并循環(huán)使用，不造成二次污染。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但下列實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，下列實(shí)施例中的相容劑、抗氧劑混合原料也可選用市售類似性能的產(chǎn)品，凡是沒有其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均視為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0022]本發(fā)明中，對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試時(shí)，其拉伸強(qiáng)度用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(3360，美國(guó)Instron公司)，依據(jù)ASTM D638標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定；彎曲強(qiáng)度用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(3360，美國(guó)Instron公司)，依據(jù)ASTM D790標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定;沖擊強(qiáng)度用擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)(ZBC7000，美特斯工業(yè)系統(tǒng)(中國(guó))有限公司)，依據(jù)ASTM D256標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。
[0023]實(shí)施例1
將廢棄印刷線路板經(jīng)過(guò)粉碎、分選、過(guò)篩收集，得到不同目數(shù)的廢棄印刷線路板非金屬粉。
[0024]將不同目數(shù)的廢棄印刷線路板非金屬粉10g加入到300mL4M硝酸中，于80°C加熱8小時(shí)后，過(guò)濾，用水將非金屬粉洗至中性，干燥，得到不同目數(shù)的硝酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉。濾液回收再利用。
[0025]實(shí)施例2
將實(shí)施例1得到40?60目硝酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉與葵酸的乙醇溶液加入到高速攪拌機(jī)里高速混合，混合后干燥，得到葵酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉。所述的硝酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉與葵酸的重量比為94:6;所述的葵酸乙醇溶液中，葵酸和乙醇重量比為15:85;所述的高速混合，轉(zhuǎn)速1800rpm/min，時(shí)間為15分鐘;所述的干燥溫度為110°C，時(shí)間為10小時(shí)。
[0026]將上述得到的葵酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉、聚丙烯、增韌劑Ρ0Ε、相容劑PP-g-MAH、氧化聚乙烯、復(fù)配抗氧劑(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亞磷酸三[2.4-二叔丁基苯基]酯重量比I: I混合)按重量比為20:68:8:2:1.5:0.5在高速混合機(jī)里高速混合，擠出造粒，得到復(fù)合材料顆粒，干燥備用。所述的高速混合，轉(zhuǎn)速為1800rpm/11^11，時(shí)間為12分鐘;擠出機(jī)的六個(gè)段區(qū)溫度分別為:200°(3、210°(3、220°(3、230°(3、220°(3、2100C，螺桿轉(zhuǎn)速為120rpm/min ；干燥溫度為100°C，時(shí)間12小時(shí)。
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