一種化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚丙烯復(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/聚丙烯復(fù)合材料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，特別是用于改善我們的生活質(zhì)量，如手機、電腦。 隨著科技發(fā)展的快速加快以及人們的不理性消費（如相互攀比)，電子產(chǎn)品的更新速度加 快，導(dǎo)致電子產(chǎn)品的使用年限縮短，產(chǎn)生大量的電子廢棄物。近年來，電子廢棄物的增長速 度已超過其他固體廢棄物的增長速度，成為增長速度最快的固體廢棄物。
[0003] 印刷電路板（PrintedCircuitBoards,簡稱PCB)是電子產(chǎn)品中最基本的元器件， 從電子手表到計算機、家用電器、通信設(shè)備都含有印刷電路板。
[0004] 廢棄PCB主要來源于兩方面：一是來源于報廢的各種電子電器產(chǎn)品；另一來源是 在PCB生產(chǎn)過程中產(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%，因而每年就這一項將產(chǎn)生數(shù)量龐大的廢棄PCB。
[0005]目前我國家用電器已進(jìn)入淘汰報廢的高峰期，每年產(chǎn)生大量的廢棄印刷線路板。 廢棄印刷線路板中含有多種金屬，具有較高的回收價值。經(jīng)過拆解、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] 傳統(tǒng)上，大規(guī)模處置這些非金屬粉末的方法是填埋和焚燒。填埋不僅占用寶貴的 土地資源，而且會污染環(huán)境。焚燒會產(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基板在燃燒過程中產(chǎn)生的。這些方法目 前已被禁用。
[0007] 由于廢棄印刷線路板非金屬基板是玻璃纖維增強的熱固性環(huán)氧樹脂，不溶不熔， 難以用常規(guī)回收廢塑料的方法回收利用。用廢棄印刷線路板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)于廢棄印刷線路板非金屬粉資源化最受關(guān)注的一 個研究領(lǐng)域。但是用非金屬粉末填充改性高分子材料的一個難點是需要對非金屬粉深度粉 碎，一般需要粉碎到 100 多目，甚至 180 目（CN102161798、CN102161802、CN102675736)才具 有適用價值。過細(xì)的非金屬粉末在粉碎過程中，不僅消耗過多的能量，增加成本，而且產(chǎn)生 大量粉塵和有毒物質(zhì)，造成二次污染。另外，用廢棄印刷線路板非金屬粉改性高分子材料制 備復(fù)合材料的另一個缺點是導(dǎo)致復(fù)合材料的韌性大大降低，使復(fù)合材料的適用范圍受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 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/聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明方法工藝簡單，對環(huán)境友好；通過本發(fā)明 方法不但可以有效地得到綜合性能優(yōu)良的聚丙烯復(fù)合材料，而且其資源化廢棄印刷線路板 非金屬粉時，能克服廢棄印刷線路板非金屬粉深度粉碎的缺陷，減少深度粉碎帶來的二次 環(huán)境污染。
[0009] 本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0010] 一種化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚丙烯復(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、相容劑、潤滑劑和抗氧劑；所述聚丙 烯、化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉、相容劑、潤滑劑和抗氧劑的重量比為（44?84): (10?50) : (5?30) : (0. 5?3) : (0. 5?2);其中：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?8mol/L的無機酸中，在50°C?95°C的溫度下反應(yīng)0. 5?30小時， 反應(yīng)結(jié)束后過濾，用水將非金屬粉洗至中性，干燥，得到無機酸處理廢棄印刷線路板非金屬 粉；收集濾液，循環(huán)使用； ② 將無機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（85?99): (1?15)于高速攪拌機中高速混合，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)處理試劑選自鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、丁二酸酐、水解后硅烷偶聯(lián)劑、 硬脂酸或硬脂酸單甘油酯中的一種或兩種。
[0011] 本發(fā)明中，所述的相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐PP-g-MAH或聚丙烯接枝丙烯酸 PP-g-AA中的一種或兩種。所述的潤滑劑為聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、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[￠- (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I: (1?3)復(fù)配 而成。
[0012] 本發(fā)明中，制備化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉時，所述粒徑為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)過程產(chǎn)生的邊 角料經(jīng)過粉碎、分選和過篩處理獲得。
[0013] 本發(fā)明中，制備化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉時，所述無機酸為硫酸、鹽酸或 硝酸中的一種或兩種。
[0014] 本發(fā)明中，制備化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉時，所述無機酸處理廢棄印刷 線路板非金屬粉和化學(xué)處理試劑高速混合時，其轉(zhuǎn)速為1500?2000rpm/min，時間為12? 35min;混合后干燥溫度為100?140°C，時間為2?10小時。
[0015] 本發(fā)明中，制備化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉時，無機酸處理廢棄印刷線路 板非金屬粉和化學(xué)處理試劑的重量比優(yōu)選為（90?99) : (1?10)。
[0016] 本發(fā)明中，制備化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉時，所述水解后硅烷偶聯(lián)劑通 過將硅烷偶聯(lián)劑與乙醇、水按重量比（0. 5?4) : (5?8. 5) :(1?3. 5)混合后，在室溫下 攪拌20?40min制備得到。
[0017] 本發(fā)明還進(jìn)一步提供一種化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚丙烯復(fù)合材料 的制備方法，具體步驟如下： (一）制備化學(xué)處理棄印刷線路板非金屬粉 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?8mol/L的無機酸中，在50°C?95°C的溫度下反應(yīng)0. 5?30小時， 反應(yīng)結(jié)束后過濾，用水將非金屬粉洗至中性，干燥，得到無機酸處理廢棄印刷線路板非金屬 粉；濾液回收循環(huán)利用； ②將無機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（85?99): (1?15)于高速攪拌機中高速混合，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)處理試劑選自鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、丁二酸酐、水解后硅烷偶聯(lián)劑、 硬脂酸或硬脂酸單甘油酯中的一種或兩種； (二） 擠出造粒 首先將所述的化學(xué)處理廢棄印刷線路板非金屬粉、聚丙烯、相容劑、潤滑劑、抗氧劑按 比例混合，經(jīng)過擠出造粒，得到復(fù)合材料粒料；再將所述的復(fù)合材料粒料進(jìn)行干燥處理，得 到干燥后的復(fù)合材料粒料；其中：所述的擠出造粒過程中，各個段區(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 丙烯復(fù)合材料；所述的注塑成型各段區(qū)溫度為180?230°C。
[0018] 上述制備方法中，步驟(一）中，無機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉后的濾液循 環(huán)使用。
[0019] 上述制備方法中，步驟(二）中，干燥處理復(fù)合材料粒料的溫度為70?120°C，時間 為10?30小時。
[0020] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點： ①本發(fā)明方法工藝簡單，能有效將廢棄印刷線路板非金屬粉資源化。
[0021] ②本發(fā)明中利用無機酸使非金屬粉末中熱固性環(huán)氧樹脂部分化學(xué)鍵分解；其無機 酸能回收并循環(huán)使用，不造成二次污染。
[0022] ③本發(fā)明首次使用鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、丁二酸酐、硬脂酸、單硬脂酸甘 油酯中一個或兩個處理非金屬粉末，在不需要深度粉碎(例如粒度在20目-100目之間）的 情況下可制備獲得綜合性能優(yōu)良的復(fù)合材料；能避免過細(xì)的非金屬粉末在粉碎過程中消耗 過多的能量，以及產(chǎn)生過多的粉塵和有毒物質(zhì)，既節(jié)能又環(huán)保。
[0023] ④在沒有添加增韌劑的情況下，本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有很好的韌性，而且對 環(huán)境友好。
【具體實施方式】
[0024] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但下列實施例并不用于限制本發(fā)明，下 列實施例中的相容劑、抗氧劑混合原料也