專利名稱：：聚丙烯復(fù)合材料及廢棄印刷電路板的回收利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電子廢棄物印刷電路板中非金屬材料的再應(yīng)用，即用于制備聚丙烯復(fù)合材料，屬于電子廢棄物回收再生利用
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：隨著電子科技的快速發(fā)展，各種電子產(chǎn)品的升級換代日益頻繁。淘汰下來的電子產(chǎn)品中的印刷電路板主要由電子元件、印刷電路板基板以及連接電子元件和印刷電路板基板的焊料組成。其中的印刷電路板主要由環(huán)氧樹脂和玻璃纖維組成，而印刷板在分離電子元器件、銅、銀等金屬后，余下的非金屬材料被拋棄或作為地板等低附加值產(chǎn)品的填料。印刷板非金屬材料中的玻璃纖維等材料沒有得到有效的再生利用。根據(jù)預(yù)測，聚丙烯材料的年產(chǎn)量在2010年將達到700萬噸，目前的聚丙烯無機剛性粒子增韌復(fù)合材料一般選用碳酸鈣粒子，以及其他類似的增韌體系如聚丙烯/云母、聚丙烯/滑石粉、聚丙烯/硅石灰以及聚丙烯/鈣晶須等。受原生礦成分的影響，礦物剛性粒子成分波動大，影響復(fù)合材料的性能。由于處理工序復(fù)雜、開礦要破壞環(huán)境等原因，礦物剛性粒子均存在成本較高、質(zhì)量不穩(wěn)定，環(huán)境友好性差等問題。沈志岡瞎在論文(Recyclingandreusingofnonmetalmaterialsfromwasteprintedcircuitboards》(CHEMICALENGINEERINGVol.34No.10Oct.2006)中對廢棄印刷電路板中非金屬材料在聚丙烯材料上的單一材料填充改性進行了實驗，實驗表明填充改性后的PP除彎曲強度和拉伸強度等有較大幅度的增加(剛度增加)夕卜，材料的缺口沖擊強度大幅度下降(韌性下降)，材料的施工性能也大幅度下降。中國專利電路板回收粉料窨井蓋座及其制造方法(申請?zhí)枮?00510038342.3)和一種利用廢棄線路板的非金屬粉末制作玻璃鋼制品的方法(申請?zhí)枮?00610011117.5)分別公開了以印刷電路板中非金屬粉末制作窯井蓋和玻璃鋼的方法，但是上述方法忽略了非金屬材料的潛在價值，不能形成廢棄電子產(chǎn)品的再生利用的規(guī)模和示范效應(yīng)。中國專利廢印刷電路板中非金屬材料的利用方法(申請?zhí)枮?00510083981.1)公開了基體材料為高分子材料或建筑材料，改性非金屬粉填料和助劑制備而成的復(fù)合材料，非金屬填料粒度為10400目，質(zhì)量百分比為1070%。根據(jù)其說明書實施例l記載按照該專利方法制備而得的聚丙烯復(fù)合材料的缺口沖擊強度幾乎沒變化，僅在非金屬粉填料添加量為50%時有較小提高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的是聚丙烯復(fù)合材料的缺口沖擊強度低的技術(shù)問題，本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料較中國專利"廢印刷電路板中非金屬材料的利用方法"(申請?zhí)枮?00510083981.1)中公開聚丙烯復(fù)合材料的缺口沖擊強度性能明顯提高。本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供一種新的聚丙烯復(fù)合材料。本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料由下述重量配比的組分制備而成聚丙烯100份、細(xì)度為200400目的印刷電路板非金屬粉末530份、聚烯烴彈性體620份；還含有偶聯(lián)劑O.20.8份、助劑O.10.6份，偶聯(lián)劑用于非金屬粉末的改性，助劑用于提高復(fù)合材料的施工性能。本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料采用如下方法制備而得A、印刷電路板非金屬粉末粉碎為200400目的粉末，粉末除濕，加入偶聯(lián)劑，混合，混合物備用；B、取步驟A所得的混合物與聚丙烯、聚烯烴彈性體混合，熔融，造粒，即得。本發(fā)明將印刷電路板的非金屬材料應(yīng)用在聚丙烯以及其他塑料的工程改性中將可以極大的提高電子廢棄物的再生利用率，最大限度的保護環(huán)境；同時可以降低材料成本約10-30%;將印刷電路板中非金屬材料的再生應(yīng)用范圍拓寬到高分子材料的改性工程中，可節(jié)約了大量礦產(chǎn)資源；由于印刷電路板非金屬材料多為不可降解物質(zhì)，通過物理方式再生應(yīng)用印刷電路板，解決了廢料處理的問題，防止對環(huán)境的污染和破壞。本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料具有良好的缺口沖擊強度性能，雖拉伸強度、彎曲強度和彎曲模量有所降低，但是從產(chǎn)品應(yīng)用的總體性能來說是明顯提高的，達到了增韌聚丙烯復(fù)合材料的性能要求。具體實施方式本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料由述重量配比的組分制備而成聚丙烯(PP)IOO份、印刷電路板非金屬粉末530份、聚烯烴彈性體620份。根據(jù)組分篩選實驗，當(dāng)印刷電路板非金屬粉末填充量超過30份時，造粒過程中會出現(xiàn)架橋現(xiàn)象，使造粒難以順利進行，不能達到正常工藝狀態(tài)。本發(fā)明復(fù)合材料的制備過程中還可以加入重量配比為O.20.8份的偶聯(lián)劑。偶聯(lián)劑用于印刷電路板非金屬粉末的改性，偶聯(lián)劑采用硅烷型偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑中至少一種。印刷電路板非金屬粉末經(jīng)偶聯(lián)劑處理后，即可將其親水性表面轉(zhuǎn)變成親有機表面，可避免體系中粒子集結(jié)及聚合物急劇稠化，還可提高有機聚合物聚丙烯對印刷電路板非金屬粉末的潤濕性。因此，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，具有可轉(zhuǎn)化印刷電路板非金屬粉末表面親水性，防止體系中粒子集結(jié)及防止體系中聚合物急劇稠化等作用的試劑均可以用于印刷電路板非金屬粉末改性。添加順序上應(yīng)先加入偶聯(lián)劑，而后加入助劑，助劑可以是但不限于是硬脂酸、低分子脂類或白油，各種組分混合發(fā)揮協(xié)同作用以獲得較佳的結(jié)果。本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料采用的聚丙烯為均聚或共聚聚丙烯，是作為改性對象的基礎(chǔ)樹脂，采用兩種聚丙烯均可實現(xiàn)本發(fā)明復(fù)合材料對改善缺口沖擊強度性能的目的。聚烯烴彈性體(簡稱P0E)是以茂金屬為催化劑、由乙烯和辛烯單體聚合而成的熱塑性彈性體，可以增加復(fù)合材料的韌性，即改善沖擊強度，但是復(fù)合材料的彎曲模量和強度都會下降。原料之一印刷電路板非金屬粉末是印刷電路板分離銅以及其他金屬以后，以玻璃纖維和固化的環(huán)氧化合物等非金屬為主的混合物，經(jīng)粉碎為200400目的顆粒，再通過偶聯(lián)劑活化改性而成。印刷電路板非金屬粉末起增強作用主要原理是；其中的玻璃纖維有利于提高本發(fā)明復(fù)合材料的強度和尺寸穩(wěn)定性，而顆粒狀的環(huán)氧化合物粉末則有利于提高本發(fā)明復(fù)合材料的韌性和表面硬度，改善彎曲模量和彎曲強度，但是材料的韌性會下降。POE與印刷電路板非金屬粉末中的玻璃纖維、環(huán)氧化合物的有機結(jié)合可以使本發(fā)明復(fù)合材料具備優(yōu)異的綜合性能；聚丙烯、印刷電路板非金屬粉末、POE三者相互補充，協(xié)同起效達到對聚丙烯基材增韌的目的。實驗證明采用由下述重量配比制備而成的復(fù)合材料聚丙烯100份、印刷電路板非金屬粉末530份、聚烯烴彈性體620份、偶聯(lián)劑0.20.8份、助劑O.10.6份，可以充分發(fā)揮組分之間協(xié)同增效的作用，使復(fù)合材料整體性能均顯著提高，尤其使材料的缺口沖擊強度顯著提高，尤其是當(dāng)組分配比為聚丙烯100份、印刷電路板非金屬粉末25份、聚烯烴彈性體16份、偶聯(lián)劑0.5份、助劑0.4份時，本發(fā)明復(fù)合材料的整體性能較高，特別是缺口沖擊強度達到了20.73KJ/m2。本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟A、印刷電路板非金屬粉末粉碎為200400目的粉末，粉末除濕，加入偶聯(lián)劑，混合，混合物備用；B、取步驟A所得的混合物、聚丙烯、聚烯烴彈性體混合，熔融，擠出造粒，即得；其中熔融、擠出造粒的溫度為175225'C。在步驟B中還會加入助劑與步驟A所得的混合物、聚丙烯、聚烯烴彈性體混合。助劑加入量為O.10.6份，助劑采用硬脂酸、低分子脂類或白油中的至少一種，用于提高復(fù)合材料的施工性能。而且還可以根據(jù)實際情況，如根據(jù)聚丙烯復(fù)合材料需要具有的其它性能，添加本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)選擇的相應(yīng)助劑。采用上述原料及制備方法制備本發(fā)明復(fù)合材料，使刷電路板非金屬粉末中的玻璃纖維和環(huán)氧樹脂得到了最有效的應(yīng)用，實現(xiàn)了廢棄資源的再生利用。以下通過組分篩選實驗說明本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料制備依據(jù)及有益效果。實施例l原料配比PP5kg、P0E(美國杜邦-陶氏化學(xué)公司的P0E8150)0.3kg、印刷電路板非金屬粉末(300目)0.5kg、市售KH792硅烷偶聯(lián)劑0.Olkg、市售白油0.015kg。復(fù)合材料的制備方法A、將已經(jīng)回收了銅等有價重金屬的印刷電路非金屬材料，經(jīng)過粉碎分級為非金屬粉末B、將非金屬粉末在高速混合機內(nèi)除濕0.5小時后，加入偶聯(lián)劑，高速混合3-5分鐘備用C、將聚丙烯、POE、步驟B處理后的非金屬粉末以及助劑混合均勻，在雙螺桿擠出機中熔融混合，擠出造粒。擠出機(SLF-35B型雙螺桿擠出機，成都科強高分子工程公司)各段溫度如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例2原料配比PP5kg、POE0.6kg、印刷電路板非金屬粉末(300目)lkg、市售腿792硅烷偶聯(lián)劑O.Olkg、市售白油O.Olkg。制備方法同實施例l。實施例3原料配比PP5kg、POE0.8kg、印刷電路板非金屬粉末(400目)1.25kg、市售KH792硅烷偶聯(lián)劑0.025kg、市售白油0.02kg。制備方法同實施例l。實施例4原料配比見表l，制備方法同實施例l。表1實施例4原料配比〔單位為kg)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>各實施例制備而得的聚丙烯復(fù)合材料力學(xué)性能實驗結(jié)果見表2表2本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料力學(xué)'生能實驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由于實施例4F和4I在造粒過程中出現(xiàn)架橋現(xiàn)象，料斗的出料口形成拱橋狀影響正常出料，使造粒難以順利進行，不能達到正常工藝狀態(tài)。故未進行相關(guān)參數(shù)的測定。表3中國專利200510083981.l說明書實施例l記載的復(fù)合材料力學(xué)性能測試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>根據(jù)表2的數(shù)據(jù)說明，本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料的核心材料為聚丙烯、印刷電路板非金屬粉末和聚烯烴彈性體，三者起主要協(xié)同作用改善聚丙烯復(fù)合材料的整體性能，明顯提高缺口沖擊強度。將實施例4AC組和實施例4GI組進行對比，兩組區(qū)別在于是否在印刷電路板非金屬粉末中添加偶聯(lián)劑改性，實施例4AC組較實施例4GI組性能明顯提高，而且實施例4I由于在造粒過程中會出現(xiàn)架橋現(xiàn)象，使造粒難以順利進行，不能達到正常工藝狀態(tài)，無法實施。而表3說明中國專利200510083981.l說明書實施例l所記載的復(fù)合材料在印刷電路板非金屬粉添加量在3050%時，彎曲強度、彎曲模量、拉伸強度才有所提高，但是缺口沖擊強度沒有明顯提高。權(quán)利要求1.聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，它由下述重量配比的組分制備而成聚丙烯100份、印刷電路板非金屬粉末5～30份、聚烯烴彈性體6～20份，所述印刷電路板非金屬粉末的細(xì)度為200～400目。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，它由下述重量配比的組分制備而成聚丙烯100份、印刷電路板非金屬粉末25份、聚烯烴彈性體16份。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，它還含有重量配比為O.20.8份的偶聯(lián)劑。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述偶聯(lián)劑是硅烷型偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑中至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，它還含有重量配比為O.10.6份的助劑，所述助劑為硬脂酸、低分子脂類或白油中的至少一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，它還含有重量配比為O.10.6份的助劑、0.20.8份的偶聯(lián)劑；其中，所述偶聯(lián)劑是硅烷型偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑中至少一種；所述助劑為硬脂酸、低分子脂類或白油中的至少一種。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，它是由下述重量配比的組分制備而成聚丙烯100份、印刷電路板非金屬粉末25份、聚烯烴彈性體16份、偶聯(lián)劑0.5份、助劑0.4份。8.權(quán)利要求3所述聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟A、印刷電路板非金屬粉末粉碎為200400目的粉末，粉末除濕，加入偶聯(lián)劑，混合，混合物備用；B、取步驟A所得的混合物與聚丙烯、聚烯烴彈性體混合，熔融，擠出造粒，即得。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在步驟B中加入助劑與聚丙烯、聚烯烴彈性體、步驟A所得的混合物混合。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟B所述熔融和擠出造粒的溫度為175225'C。全文摘要本發(fā)明涉及電子廢棄物印刷電路板中非金屬材料的再應(yīng)用，即用于制備聚丙烯復(fù)合材料，屬于電子廢棄物回收再生利用
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料含有下述重量配比的組分制備而成聚丙烯100份、印刷電路板非金屬粉末5～30份、聚烯烴彈性體6～20份。本發(fā)明將印刷電路板的非金屬材料應(yīng)用在聚丙烯以及其他塑料的工程改性中將可以極大的提高電子廢棄物的再生利用率，最大限度的保護環(huán)境；同時可以降低材料成本約10-30％；本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料具有良好的缺口沖擊強度性能，雖拉伸強度、彎曲強度和彎曲模量有所降低，但是從產(chǎn)品應(yīng)用的總體性能來說是明顯提高的，達到了增韌聚丙烯復(fù)合材料的性能要求。文檔編號C08L23/00GK101157778SQ200710201910公開日2008年4月9日申請日期2007年9月29日優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日發(fā)明者葉根軍,李中良,潘曉勇,煉王,慧郅申請人:四川長虹電器股份有限公司