CN1698986A - 废印刷电路板中非金属材料的利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可以减少环境污染，回收利用废印刷电路板中非金属材料的方法，该方法首先采用筛分或气流分级设备，对废印刷电路板非金属粉进行分级处理，可根据使用要求分为不同的粒度段，其粒度范围在10目～400目之间可调；然后通过颗粒表面改性处理工艺，对分级出来的废印刷电路板非金属粉进行表面改性处理，最后将改性处理后的非金属粉作为填料填充到高分子材料及建筑材料等基体材料中，制得高分子复合材料或建筑材料制品，降低基体材料的成本，同时改善基体材料的性能。该方法能够对废印刷电路板中的非金属材料进行回收利用，减少环境污染，且工艺简单可行，具有通用性，能够在现有的生产工艺条件下进行生产，可以获得很好的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种可以减少环境污染，回收利用废印刷电路板中非金属材料的方法。特别是通过筛分和气流分级将非金属粉分为不同粒度段的粉体，并对其进行表面改性处理后作为填料填充到高分子材料(如：聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、硅橡胶等)及建筑材料(如：混凝土、地板砖等)等基体材料中，制备高分子复合材料或建筑材料制品的方法。
背景技术
印刷电路板是电子产品的重要组成部分。随着电子产品更新换代速度的加快，产生了大量的电子垃圾，废印刷电路板的数量也随之增加，废印刷电路板的处理已成为急需解决的问题。由于废印刷电路板中含有大量的可以回收利用的物质，具有较高的回收利用价值，对其进行回收利用，既可以节省有限的资源，又可以避免其产生的环境问题。
目前对废印刷电路板的回收方法主要有焚烧法、化学法和物理法。由于前两种方法对环境会产生二次污染，目前常采用物理破碎的方法来对废印刷电路板进行回收处理：先将废印刷电路板进行破碎处理，使其中的金属材料与非金属材料完全剥离，然后分选出其中的金属粉和非金属粉。以往，废印刷电路板的回收技术主要着重于对金属材料的回收，其回收工艺也已经十分成熟：将分选出来的金属粉送到冶炼厂进行冶炼提纯。而非金属粉的回收利用还没有一种十分有效的方法，大多就地进行掩埋处理，没有对其进行有效地回收再利用，造成资源的浪费和对环境的污染等。而现在，废印刷电路板回收技术的发展方向是要实现废印刷电路板中金属材料和非金属材料的全部资源再利用。
发明内容
本发明的目的是提出一种废印刷电路板中非金属材料的利用方法，该方法采用分级、改性处理得到非金属粉填料，再采用成型工艺将非金属粉填料与助剂添加到高分子材料或者建筑材料中，制备成高分子复合材料或者建筑材料制品。本发明的方法能够使废印刷电路板中的非金属材料得到回收利用，减少其掩埋处理造成的二次环境污染，将其作为填料填充到高分子材料或建筑材料中，能够有效地降低高分子复合材料或者建筑材料制品的生产成本，同时能够改善高分子复合材料或者建筑材料制品的性能。
本发明的一种废印刷电路板中非金属材料的利用方法，该非金属材料的利用方法包括下列步骤：
第一步：对废印刷电路板非金属粉进行分级处理
采用筛分或气流分级设备，对废印刷电路板非金属粉进行分级处理，可根据使用要求分为不同的粒度段，其粒度范围在10目～400目之间可调；
第二步：对非金属粉进行表面改性处理
将经第一步分级得到的非金属粉进行表面改性处理，在其表面包覆0.5％～5％质量份数的改性剂，即得到复合材料用的非金属粉填料；
第三步：制备复合材料制品
复合材料制品由基体材料、非金属粉填料和助剂组成，
将经第二步改性处理后的非金属粉填料添加到基体材料中，非金属粉填料的质量百分含量为10～70％；
最后在搅拌机中混合，在混合过程中，同时加入0.5％～5％的助剂，混合均匀后，通过成型工艺，获得废印刷电路板非金属粉填充的复合材料制品。
所述的废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其第一步中所述分级出来的非金属粉主要是以玻璃纤维、环氧类和酚醛类树脂组成的混合物。
所述的废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其第二步的表面改性处理采用的改性剂为表面活性剂、水溶性高分子、钛酸酯类偶联剂、硅烷类偶联剂或铝酸酯类偶联剂中的一种或多种。
所述的废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其第三步的基体材料为高分子材料或建筑材料。
本发明的优点：(1)使废印刷电路板中的非金属材料得到回收利用，减少了其掩埋处理造成的二次环境污染；(2)作为高分子复合材料制品的填料，提高了高分子材料的力学性能，降低了其的生产成本；(3)作为建筑材料制品的填料，提高了建筑材料的性能，降低了材料的成本；(4)根据使用要求，采用气流方法或筛分方法对废印刷电路板非金属粉进行分级处理，获得不同粒度段的非金属粉，其工艺简单，操作可控。
附图说明
图1是制备高分子复合材料制品的流程图。
图2是制备建筑材料制品的流程图。
图3是制备建筑材料制品的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种废印刷电路板中非金属材料的利用方法，该非金属材料的利用方法包括下列步骤：
第一步：对废印刷电路板非金属粉进行分级处理
采用筛分或气流分级设备，对废印刷电路板非金属粉进行分级处理，可根据使用要求分为不同的粒度段，其粒度范围在10目～400目之间可调；
第二步：对非金属粉进行表面改性处理
将经第一步分级得到的非金属粉进行表面改性处理，在其表面包覆0.5％～5％质量份数的改性剂，即得到作为复合材料用的非金属粉填料；
第三步：制备复合材料制品
复合材料制品由基体材料、非金属粉填料和助剂组成，
将经第二步改性处理后的非金属粉填料添加到基体材料中，非金属粉填料的质量百分含量为10～70％；
最后在搅拌机中混合，在混合过程中，同时加入0.5％～5％的助剂，混合均匀后，通过成型工艺，获得废印刷电路板非金属粉填充的基体材料制品。
在本发明中，废印刷电路板中非金属材料的利用方法，也可以包括下列步骤：
第一步：对废印刷电路板非金属粉进行分级处理
采用筛分或气流分级设备，对废印刷电路板非金属粉进行分级处理，可根据使用要求分为不同的粒度段，其粒度范围在10目～400目之间可调；
第二步：对非金属粉进行表面改性处理
将经第一步分选得到的非金属粉进行表面改性处理，在其表面包覆0.5％～3％质量份数的改性剂；
第三步：干燥处理
将表面包覆有改性剂的非金属粉在50℃～120℃温度条件下进行干燥处理，即得到复合材料用的非金属粉填料；
第四步：制备复合材料制品
复合材料制品由基体材料、非金属粉填料和助剂组成，
将经第三步干燥处理后的非金属粉填料添加到基体材料中，非金属粉填料的质量百分含量为20～70％；
然后在高速混合机中混合，在混合过程中，同时加入1％～3％的助剂，混合均匀后，通过造粒、成型工艺获得废印刷电路板非金属粉填充的复合材料制品。
实施例1：制备聚丙烯复合材料制品
废印刷电路板非金属粉填充聚丙烯复合材料制备工艺如图1所示。
第一步：对废印刷电路板非金属粉进行分级处理
采用筛分设备对废印刷电路板非金属粉进行分级处理，获得粒度在200目～400目的非金属粉。
第二步：对非金属粉进行表面改性处理
将经第一步分级得到的非金属粉采用气溶胶法进行表面改性处理，在其表面包覆1％质量份数的KH-550硅烷偶联剂；
第三步：干燥处理
将表面包覆有KH-550硅烷偶联剂的非金属粉在温度80℃的干燥箱中干燥1小时后取出，即得到聚丙烯复合材料制品用的非金属粉填料；
第四步：制备聚丙烯复合材料制品
聚丙烯复合材料制品由聚丙烯、非金属粉填料和助剂组成，
首先将适量的聚丙烯粉料在温度80℃的干燥箱中干燥1小时；
然后将经第三步干燥处理后的非金属粉按10％、20％、30％和50％添加到聚丙烯粉料中；
在高速混合机中混合，在混合过程中，同时加入1％润滑剂、1％稳定剂充分混合，然后将混合后的原料通过螺杆混炼挤出机熔融共混挤出造粒，获得粒料；
最后由塑料注射机注射成型，获得废印刷电路板非金属粉填充的聚丙烯复合材料制品。
对填充了废印刷电路板非金属粉的聚丙烯复合材料进行的力学性能测试表明，填充了废印刷电路板非金属粉的聚丙烯复合材料的力学性能较纯聚丙烯的力学性能有明显提高，200目～400目的废印刷电路板非金属粉在填充量为10％、20％、30％和50％的条件下，其聚丙烯复合材料的弯曲模量、弯曲强度和拉伸屈服强度均比纯聚丙烯的力学性能优异，具体测量结果见表一。在填充量达到50％的时候增幅达到最大值，其中弯曲模量的最大增幅为143％，弯曲强度的最大增幅为69％，拉伸屈服强度的最大增幅为59％。填充废印刷电路板非金属粉的聚丙烯复合材料的缺口冲击强度也是随着填充量的增加而增大，在填充量为50％的情况下，缺口冲击强度与纯聚丙烯的强度接近。力学性能测试结果表明，填充了废印刷电路板非金属粉的聚丙烯复合材料不仅能够降低聚丙烯材料的成本，还可以提高聚丙烯材料的力学性能。所以，填充了废印刷电路板非金属粉的聚丙烯复合材料不仅可以用来制作装饰制品，也可以用来制作受力制品，例如制作不同的板型材、门、栅栏挡板、公园桌椅、花园隔离板、花盆及托架、垃圾桶、交通障碍栏、栏杆、路标指示牌等制品。
表一填充非金属粉的聚丙烯复合材料的力学性能测试结果
| 填充量 | 弯曲强度MPa | 弯曲模量MPa | 拉伸强度MPa | 缺口冲击KJ/m2 |
| 0％ | 47.95 | 1100 | 33.18 | 2.49 |
| 10％ | 46.13 | 1290 | 36.65 | 1.32 |
| 20％ | 49.43 | 1290 | 36.42 | 1.51 |
| 30％ | 69.49 | 1960 | 42.85 | 2.35 |
| 50％ | 81.07 | 2670 | 52.73 | 2.70 |
实施例2：制备聚丙烯复合材料制品
工艺流程如图1所示，步骤同实施例1，只是选用粒度为100目～200目的废印刷电路板非金属粉作为填料填充聚丙烯，其改性剂选取1％质量分数的KH-550硅烷偶联剂和NDZ-401钛酸酯偶联剂。
实施例3：制备聚乙烯复合材料制品
步骤同实施例1，只是用聚乙烯代替聚丙烯，制得200目～400目废印刷电路板非金属粉填充聚乙烯复合材料。
实施例4：制备混凝土材料制品
废印刷电路板非金属粉部分替代水泥胶材的混凝土制备工艺如图2所示，其基本过程是：选用粒度100目～200目的废印刷电路板非金属粉，采用质量份数为3％的木质素磺酸盐对其进行改性处理(改性采用机械搅拌方式)，将改性处理后的废印刷电路板非金属粉添加到水泥中，添加量为10％、15％和20％，替代等量水泥作为胶材，然后与砂料、石料和水呈一定比例混合，制备混凝土制品。实施例中，胶材(水泥+改性后非金属粉)∶砂料∶石料的比例为400∶747∶1121，水胶比为0.48。填充了非金属粉后的混凝土材料的性能测试结果如表二所示。
表二填充非金属粉的混凝土材料的性能测试结果
| 添加量 | 坍落度(cm)/扩展度(cm) | 抗压强度(MPa) | ||||
| 出机 | 30min | 60min | 3d | 7d | 28d | |
| 10％ | 225/610 | 220/630 | 210/600 | 37.8 | 48.5 | 53.2 |
| 15％ | 230/640 | 230/630 | 230/630 | 37.0 | 48.0 | 53.8 |
| 20％ | 240/640 | 235/620 | 230/620 | 36.6 | 48.5 | 54.3 |
实施例5：制备混凝土材料制品
废印刷电路板非金属粉部分替代砂石骨料的混凝土制备工艺如图3所示，其基本过程是：选用粒度30目～50目的废印刷电路板非金属粉，采用质量份数为2％的木质素磺酸盐对其进行改性处理，改性处理后的废印刷电路板非金属粉添加到砂料中，添加量为10％、20％和30％，替代等量砂料，然后与胶材(水泥)、石料和水呈一定比例混合，制备混凝土制品。实施例中，胶材∶砂料(砂+改性后非金属粉)∶石料的比例为400∶747∶1121，水胶比为0.48。
Claims (9)
1、一种废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其特征在于包括下列步骤：
第一步：对废印刷电路板非金属粉进行分级处理
采用筛分或气流分级设备，对废印刷电路板非金属粉进行分级处理，可根据使用要求分为不同的粒度段，其粒度范围在10目～400目之间可调；
第二步：对非金属粉进行表面改性处理
将经第一步分级得到的非金属粉进行表面改性处理，在其表面包覆0.5％～5％质量份数的改性剂，即得到复合材料用的非金属粉填料；
第三步：制备复合材料制品
复合材料制品由基体材料、非金属粉填料和助剂组成，
将经第二步改性处理后的非金属粉填料添加到基体材料中，非金属粉填料的质量百分含量为10～70％；
最后在搅拌机中混合，在混合过程中，同时加入0.5％～5％的助剂，混合均匀后，通过成型工艺，获得废印刷电路板非金属粉填充的复合材料制品。
2、根据权利要求1所述的废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其特征在于包括下列步骤：
第一步：对废印刷电路板非金属粉进行分级处理
采用筛分或气流分级设备，对废印刷电路板非金属粉进行分级处理，可根据使用要求分为不同的粒度段，其粒度范围在10目～400目之间可调；
第二步：对非金属粉进行表面改性处理
将经第一步分选得到的非金属粉进行表面改性处理，在其表面包覆0.5％～3％质量份数的改性剂；
第三步：干燥处理
将表面包覆有改性剂的非金属粉在50℃～120℃温度条件下进行干燥处理，即得到复合材料用的非金属粉填料；
第四步：制备复合材料制品
复合材料制品由基体材料、非金属粉填料和助剂组成，
将经第三步干燥处理后的非金属粉填料添加到基体材料中，非金属粉填料的质量百分含量为20～70％；
然后在高速混合机中混合，在混合过程中，同时加入1％～3％的助剂，混合均匀后，通过造粒、成型工艺获得废印刷电路板非金属粉填充的复合材料制品。
3、根据权利要求2所述的废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其特征在于：在第四步中对基体材料可在温度50℃～100℃的条件下进行干燥处理。
4、根据权利要求1或2所述的废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其特征在于：第一步中所述分级出来的非金属粉主要是以玻璃纤维、环氧类和酚醛类树脂组成的混合物。
5、根据权利要求1或2所述的废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其特征在于：第二步的表面改性处理采用的改性剂为表面活性剂、水溶性高分子、钛酸酯类偶联剂、硅烷类偶联剂或铝酸酯类偶联剂中的一种或多种。
6、根据权利要求1所述的废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其特征在于：第三步的基体材料为高分子材料或建筑材料。
7、根据权利要求2所述的废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其特征在于：第四步的基体材料为高分子材料或建筑材料。
8、根据权利要求6或7所述的废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其特征在于：高分子基体材料为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或硅橡胶；可制作为不同的板型材、门、栅栏挡板、公园桌椅、花园隔离板、花盆及托架、垃圾桶、交通障碍栏、栏杆、路标指示牌。
9、根据权利要求6或7所述的废印刷电路板中非金属材料的利用方法，其特征在于：建筑材料为混凝土、地板砖或外墙涂料。
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