專利名稱：一種利用廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強(qiáng)改性廢聚丙烯的再生復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種再生材料，尤其是一種利用廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強(qiáng)改性廢聚丙烯的再生復(fù)合材料；本發(fā)明還涉及上述再生材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，印刷線路板生產(chǎn)呈急劇增長(zhǎng)之勢(shì)，目前我國(guó)已成為世界上最大的線路板生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)量位居世界第一。在我國(guó)，每年僅線路板生產(chǎn)企業(yè)中產(chǎn)生的邊角廢料重量即達(dá)40萬(wàn)噸以上，再考慮到每年大量進(jìn)口廢棄電器及中國(guó)大陸報(bào)廢電子產(chǎn)品 的拆解產(chǎn)生的廢舊線路板，則其總量將達(dá)100萬(wàn)噸以上。因此，對(duì)廢舊線路板進(jìn)行環(huán)保、可靠的回收再用，一方面可節(jié)約資源，另一方面也減少環(huán)境污染，是電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)條件?，F(xiàn)有的研究多數(shù)側(cè)重于線路板中金屬成分的回收，較少涉及回收金屬后剩下的占總量60%以上的線路板非金屬材料的回收利用。線路板非金屬材料中除了樹(shù)脂和玻璃纖維以外，還含有溴阻燃劑和少量重金屬，如若任意堆放、填埋或焚燒，不僅造成大量有用資源流失，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。因此，非金屬材料的合理回收利用是當(dāng)前廢棄線路板資源化研究中亟待解決的新問(wèn)題。近來(lái)人們開(kāi)展了將廢棄物通過(guò)模壓工藝制成板材等新的資源，既回收利用廢棄物，又減少原始材料用量，是資源綜合利用的有效途徑。另一方面，聚丙烯(PP)是一種常見(jiàn)的高分子材料，具有較好的性能和廣泛的應(yīng)用范圍，其廢棄量也在逐年增加，已經(jīng)成為當(dāng)前廢塑料的主要品種之一。廢聚丙烯的力學(xué)性能降低明顯，若能通過(guò)方便實(shí)用的改性方法提高其綜合性能，特別是力學(xué)性能，將使廢PP再生材料具有更好地應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強(qiáng)改性廢聚丙烯的再生復(fù)合材料，不但可以有效的增強(qiáng)增韌廢聚丙烯，得到綜合性能優(yōu)良的再生復(fù)合材料；而且充分廢物利用，節(jié)能減排。本發(fā)明的另一目的在于提供上述再生復(fù)合材料的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉。本發(fā)明的目的可通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)一種廢棄線路板粉料改性廢聚丙烯的再生復(fù)合材料，包含以下重量份的原料廢聚丙烯100份；廢棄印刷線路板粉料100-300份；增容劑5-15份；抗氧劑1_2份；無(wú)堿玻璃纖維5-15份。所述廢棄印刷線路板粉料為過(guò)100目以上粉末。所述增容劑為聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐(PP-g-MAH)、聚丙烯接枝丙烯酸(PP-g-AA)中的一種或兩種。
所述抗氧劑由四[￠-(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I : 1-1 3復(fù)配而成。本發(fā)明的另一個(gè)目的通過(guò)以下的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)上述再生復(fù)合材料的制備方法，將上述廢聚丙烯、廢棄印刷線路板粉料、增容劑、抗氧劑按比例混合，從雙螺桿擠出機(jī)的主加料裝置加入共混料熔化，螺桿轉(zhuǎn)速控制為60r/min ;從擠出機(jī)加工第四區(qū)按比例加入無(wú)堿玻璃纖維與熔化的混合物料共混，經(jīng)擠出、牽引、冷卻、切粒，制成改性廢聚丙烯的再生復(fù)合材料。所述雙螺桿擠出機(jī)加工六區(qū)溫度依次設(shè)定為200°C，210°C，215°C，220°C，220°C，210。。。所述廢棄印刷線路板粉料為過(guò)100目以上粉末；經(jīng)過(guò)靜電以及風(fēng)選分離出金屬和非金屬粉末，選用非金屬粉末干燥后，作為原料使用。
本發(fā)明中加入增容劑不但可以增加廢PP與廢棄線路板粉料的相容性，還能有效的增加廢PP與玻纖間的界面粘接，從而有效提升復(fù)合材料的沖擊、彎曲等性能，充分起到增韌增強(qiáng)作用；另外由于玻纖增強(qiáng)PP時(shí)需保證一定的長(zhǎng)度，通過(guò)控制螺桿轉(zhuǎn)速、擠出溫度以及玻纖加入?yún)^(qū)間來(lái)協(xié)同控制玻纖的長(zhǎng)度，更有效地提高復(fù)合材料性能。試驗(yàn)結(jié)果顯示，按以上方法擠出加工，復(fù)合材料中玻纖較長(zhǎng)普遍在0. 5mm以上，可以非常有效的增強(qiáng)增韌廢PP，最終得到綜合性能優(yōu)良的再生復(fù)合材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要優(yōu)點(diǎn)如下(I)所用廢棄線路板粉料為過(guò)100目。較細(xì)的粉料更容易在PP基體中有效分散，但過(guò)細(xì)的粉末會(huì)消耗前期較大的破碎能量。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，100目左右的粉末配以適量的增容劑，可以很好的分散在PP基體中，且將線路板破碎成100目左右的細(xì)粉不至于消耗過(guò)大的破碎能；(2)本發(fā)明制得的再生復(fù)合材料中廢料的使用比例超過(guò)90% (其余部分為各類助劑)，特別是以往難于處理的廢棄線路板粉料的添加比例最高可達(dá)70%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他再生復(fù)合材料中廢料及廢棄線路板粉料的使用率，使其成本遠(yuǎn)低于其他再生復(fù)合材料，加之其綜合性能優(yōu)良，因此應(yīng)用前景廣泛；(3)本發(fā)明則首次同時(shí)使用廢棄粉料和玻纖來(lái)改性增強(qiáng)廢舊PP ;由于玻纖增強(qiáng)PP時(shí)需保證一定的長(zhǎng)度，在擠出造粒時(shí)為了避免玻纖過(guò)度斷裂，降低機(jī)器磨損，玻纖從第四區(qū)機(jī)筒中部加料口加入，并通過(guò)控制螺桿轉(zhuǎn)速、擠出溫度以及玻纖加入?yún)^(qū)間來(lái)協(xié)同控制玻纖的長(zhǎng)度，更有效地提高復(fù)合材料性能；(4)為使PP達(dá)到較好的增強(qiáng)效果，現(xiàn)有通常需要添加一定比例的成本較高的增韌齊U，本發(fā)明并未添加其他增韌劑，真正做的低成本，高性能。(5)本不但解決了以往廢棄線路板非金屬粉料的難于處理的問(wèn)題，也帶動(dòng)了再生PP行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)相關(guān)產(chǎn)品具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并且符合國(guó)家節(jié)能減排政策，具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式實(shí)例一將廢舊線路板通過(guò)粉碎、過(guò)篩，得到過(guò)100目以上粉末。再利用常規(guī)的靜電以及風(fēng)選過(guò)程分離出金屬和非金屬粉末，將非金屬粉末干燥待用。將物料按以下配比混勻廢聚丙烯(PP) 100份、廢棄線路板粉料100份、增容劑PP-g-MAH 10份、抗氧劑四[P _(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I : I復(fù)配I份。雙螺桿擠出機(jī)螺桿擠出時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的升高，熔體在料筒中受到的剪切力增大，玻璃纖維與料筒和螺桿的摩擦力增加，導(dǎo)致大量纖維被螺桿絞斷，纖維的平均長(zhǎng)度變小，但轉(zhuǎn)速太小又會(huì)影響混煉效果，綜合試驗(yàn)，最后選定轉(zhuǎn)速為60r/min ;擠出加工溫度一般控制在熔點(diǎn)溫度以上、材料的分解溫度以下。PP的加工溫度一般為190-220°C，溫度過(guò)高會(huì)使PP降解，而玻璃纖維的熔化溫度在700°C左右。由于PP樹(shù)脂熔體是假塑性流體，溫度較低時(shí)，PP和玻纖對(duì)溫度的敏感性非常強(qiáng)。隨著溫度上升，PP的流動(dòng)性增強(qiáng)，材料中玻纖的 平均長(zhǎng)度也變長(zhǎng)，因此將雙螺桿擠出機(jī)各加工區(qū)溫度主要控制在220°C左右，接近PP加工溫度的上限；另外，為了進(jìn)一步降低擠出時(shí)玻纖的斷裂，從第四區(qū)才開(kāi)始加入玻纖。具體制備如下將上述按重量份比例混勻的混合料從雙螺桿擠出機(jī)的主加料裝置加入共混并溶化，擠出機(jī)加工六區(qū)溫度依次設(shè)為200°C，210°C，215°C，220°C，220°C，210°C ;螺桿轉(zhuǎn)速控制為60r/min ;從擠出機(jī)加工第四區(qū)按比例加入15份無(wú)堿玻璃纖維，與熔化的混合物料共混；經(jīng)擠出、牽引、冷卻、切粒，制成廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強(qiáng)廢聚丙烯改性材料。實(shí)例二制備方法及步驟同實(shí)例一，物料配比改變?nèi)缦聫UPP100份、廢棄線路板粉料200份、增容劑PP-g_MAH15份、抗氧劑四[￠-(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I : 3復(fù)配2份。從擠出機(jī)加工第四區(qū)加入定量的10份無(wú)堿玻璃纖維。實(shí)例三制備方法及步驟同實(shí)例一，物料配比改變?nèi)缦聫UPP100份、廢棄線路板粉料150份、增容劑PP-g-AA10份、抗氧劑四[￠-(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I : I復(fù)配I份。從擠出機(jī)加工第四區(qū)加入定量的8份無(wú)堿玻璃纖維。實(shí)例四制備方法及步驟同實(shí)例一，物料配比改變?nèi)缦聫UPP100份、廢棄線路板粉料180份、增容劑PP-g_AA15份、抗氧劑四[￠-(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I : 3復(fù)配2份。從擠出機(jī)加工第四區(qū)加入定量的15份無(wú)堿玻璃纖維?，F(xiàn)將本發(fā)明材料的各項(xiàng)性能與中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 211-2005《聚合物基復(fù)合材料檢查井蓋》以及CJ/T 212-2005《聚合物基復(fù)合材料水箅》的規(guī)定性能進(jìn)行對(duì)比如下
權(quán)利要求
1.一種利用廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強(qiáng)改性廢聚丙烯的再生復(fù)合材料，其特征在于包含以下重量份的原料 廢聚丙烯100份；廢棄印刷線路板粉料100-300份；增容劑5-15份；抗氧劑1-2份；無(wú)堿玻璃纖維5-15份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的再生復(fù)合材料，其特征在于所述廢棄印刷線路板粉料為過(guò)100目以上粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的再生復(fù)合材料，其特征在于所述增容劑為聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐(PP-g-MAH)、聚丙烯接枝丙烯酸(PP-g-AA)中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的再生復(fù)合材料，其特征在于所述抗氧劑由四[P_(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1:1-1: 3復(fù)配而成。
5.權(quán)利要求I所述再生復(fù)合材料的制備方法，其特征在于將上述廢聚丙烯、廢棄印刷線路板粉料、增容劑、抗氧劑按比例混勻，從雙螺桿擠出機(jī)的主加料裝置加入共混料熔化，螺桿轉(zhuǎn)速控制為60r/min ;從第四區(qū)按比例加入無(wú)堿玻璃纖維與熔化的混合物料共混，經(jīng)擠出、牽引、冷卻、切粒，制成改性廢聚丙烯的再生復(fù)合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所述雙螺桿擠出機(jī)加工六區(qū)溫度依次設(shè)定為200°C，210°C，215°C，220°C，220°C，210°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所述廢棄印刷線路板粉料為過(guò)100目以上粉末；經(jīng)過(guò)先靜電再風(fēng)選分離出金屬和非金屬粉末，選用非金屬粉末干燥后，作為原料使用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強(qiáng)改性廢聚丙烯的再生復(fù)合材料及制備方法，包含以下重量份的原料廢聚丙烯100份；廢棄印刷線路板粉料100-300份；增容劑5-15份；抗氧劑1-2份；無(wú)堿玻璃纖維5-15份。將上述廢聚丙烯、廢棄印刷線路板粉料、增容劑、抗氧劑按比例混合，從雙螺桿擠出機(jī)的主加料裝置加入共混料熔化，螺桿轉(zhuǎn)速控制為60r/min；從擠出機(jī)加工第四區(qū)按比例加入無(wú)堿玻璃纖維與熔化的混合物料共混，經(jīng)擠出、牽引、冷卻、切粒，制成改性廢聚丙烯的再生復(fù)合材料。本發(fā)明不但可以有效的增強(qiáng)增韌廢聚丙烯，得到綜合性能優(yōu)良的再生復(fù)合材料；而且充分廢物利用，節(jié)能減排。
文檔編號(hào)C08K7/14GK102675736SQ20121012717
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者丁磊, 萬(wàn)超, 何麗嬌, 曹諾, 杜彬, 王玲, 王鵬程, 符永高, 胡嘉琦, 趙新, 鄧梅玲 申請(qǐng)人:中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司, 廣州電器科學(xué)研究院