專利名稱：采用廢印刷電路板非金屬粉末增強(qiáng)廢舊聚乙烯塑料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及再生資源回收利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及廢舊塑料和廢印刷電路板 (PCB)非金屬粉末的再生利用。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展，廢舊塑料迅速增加，不僅導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)造成了大量的資源浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年世界廢舊塑料量超過7500萬噸，年增長(zhǎng)率為6 10%。世界各國(guó)越來越重視廢舊塑料的回收利用，國(guó)外廢舊塑料的回收利用率較高，例如，美國(guó)達(dá)到35 %，歐洲達(dá)到50 %，日本達(dá)到60 %，而我國(guó)只有22 %左右。印刷電路板(PCB)是電子工業(yè)的基礎(chǔ)。由于科技的進(jìn)步，電子產(chǎn)品的更新速度越來越快，電子垃圾正以3倍于城市垃圾的速度增長(zhǎng)。目前，全球每年產(chǎn)生電子垃圾約4000萬噸，其中廢PCB的數(shù)量也十分龐大。我國(guó)是電子產(chǎn)品生產(chǎn)大國(guó)，僅廣東省每年產(chǎn)生的廢PCB 就高達(dá)10萬噸。常見的廢PCB處理和回收利用方法包括化學(xué)處理、物理分離、焚燒、裂解等。這些方法回收的重點(diǎn)是銅和貴金屬，而對(duì)于廢PCB中重量比高達(dá)80%左右的非金屬，迄今設(shè)有合理有效的回收利用方法。用化學(xué)或物理方法回收金屬之后的廢PCB非金屬粉末(以下簡(jiǎn)稱廢PCB粉)的主要成分是短玻璃纖維、樹脂等，其回收利用方法之一是將其用于填充和增強(qiáng)廢舊塑料。這種方法必須解決以下三個(gè)關(guān)鍵問題其一是必須對(duì)廢PCB粉進(jìn)行有效的表面和界面改性，以增強(qiáng)其與廢舊塑料基體之間的界面結(jié)合；其二是必須克服其中殘留的少量銅等變價(jià)金屬對(duì)材料老化性能的不利影響；第三是必須克服廢PCB粉中有機(jī)物分解產(chǎn)生的難聞氣味。這三個(gè)問題至今尚未獲得很好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種采用廢印刷電路板填充廢舊塑料以增強(qiáng)廢舊塑料的方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的所述方法包括以下步驟第一步對(duì)廢印刷電路板非金屬粉末進(jìn)行粉碎、過篩、干燥，除去表面吸附的水分；第二步按以下配方稱取原料，進(jìn)行攪拌混合廢舊聚乙烯塑料100份，步驟一所得廢印刷電路板非金屬粉末5 100份，聚乙烯與多單體固相接枝共聚物或聚氨酯預(yù)聚物1 10份，復(fù)配抗氧劑0. 5 3份，潤(rùn)滑劑1 3份，除味劑1 10份；第三步將第二步所述混合物料在雙螺桿擠出機(jī)或其他混煉設(shè)備上于160 200°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行塑化、混煉，并實(shí)現(xiàn)原位界面改性，然后造?；虺銎?，最后通過成型設(shè)備加工成所需要的復(fù)合材料制品。
優(yōu)選的，采用三單體與聚乙烯共聚，即所述聚乙烯與多單體固相接枝共聚物是廢舊聚乙烯與馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯三種單體的接枝共聚物，簡(jiǎn)寫為PE-g-(MAH-MMA-BA)。聚乙烯與多單體固相接枝共聚物的制備方法參見中國(guó)發(fā)明專利 ZL00117390. 1。優(yōu)選的，所述復(fù)配抗氧劑是金屬鈍化劑與抗氧劑的復(fù)配物。尤其優(yōu)選，金屬鈍化劑 N，N'-雙[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]胼與抗氧劑四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或者β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯的復(fù)配物。優(yōu)選的，所述除味劑是碳酸鹽類化合物。如碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸氫鈉等。本發(fā)明還可以做進(jìn)一步改進(jìn)在第一步驟中將廢舊印刷電路板非金屬粉末粉碎、 過篩、干燥后，加入表面改性劑，在60 80°C下充分?jǐn)嚢鑼?shí)現(xiàn)表面改性，優(yōu)選的表面改性劑為硅烷偶聯(lián)劑3-氨基丙基三乙氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、馬來酸酐、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或者一種以上的混合物。優(yōu)選的，所述廢舊塑料是各種廢舊聚乙烯塑料，包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、乙烯與醋酸乙烯共聚物中的一種或一種以上的共混物。優(yōu)選的，在第一步驟中，經(jīng)研磨過篩后的廢舊印刷電路板非金屬粉的粒徑為50 200 目。優(yōu)選的，在第一步驟中，所述廢舊印刷電路板非金屬粉末過篩后在80 110°C下干燥1 6h。本發(fā)明針對(duì)目前產(chǎn)生量最大的廢舊聚乙烯塑料和廢舊PCB，通過采用聚乙烯與多單體接枝共聚物作為界面改性劑進(jìn)行原位改性，改進(jìn)廢舊塑料與廢PCB粉之間的界面結(jié)合，同時(shí)通過加入復(fù)配抗氧劑抑制廢PCB粉中微量金屬對(duì)復(fù)合材料的催化老化作用，并通過加入除味劑解決復(fù)合材料散發(fā)難聞氣味的問題，從而制備出一種性能優(yōu)良、成本低、低碳、環(huán)保的廢PCB粉/廢舊聚乙烯塑料復(fù)合材料。本發(fā)明提供的采用廢印刷電路板填充廢舊塑料以增強(qiáng)廢舊塑料的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)通過廢PCB粉的表面處理和采用多單體接枝共聚物作為界面改性劑進(jìn)行原位改性，加強(qiáng)了廢舊塑料與廢PCB粉之間的界面結(jié)合，在回收廢PCB粉和廢舊塑料的同時(shí)，達(dá)到了增強(qiáng)廢舊塑料的目的；(2)采用復(fù)配抗氧劑抑制廢PCB粉中微量金屬對(duì)復(fù)合材料的催化老化作用，抗老化能力突出，解決了現(xiàn)有技術(shù)中廢PCB粉中殘留變價(jià)金屬加速材料老化的問題；(3)采用除味劑，可以有效解決廢PCB粉中樹脂分解導(dǎo)致復(fù)合材料散發(fā)難聞氣味的問題；(4)由于基體(廢舊塑料)和填料(廢PCB粉)均為回收料，因此回收加工制備復(fù)合材料的生產(chǎn)成本低，不僅有效解決了廢PCB粉和廢舊塑料的合理回收問題，而且還獲得了性能優(yōu)良的復(fù)合材料，且可以規(guī)?；a(chǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的采用廢印刷電路板填充廢舊塑料以增強(qiáng)廢舊塑料的方法包括以下步驟第一步對(duì)廢印刷電路板非金屬粉末進(jìn)行粉碎，過200目篩，并在105°C下干燥，除去表面吸附的水分；第二步按以下配方稱取原料，進(jìn)行攪拌混合廢舊聚乙烯塑料100份，廢印刷電路板非金屬粉末70份，聚乙烯與三單體(馬來酸酐(ΜΑΗ)、甲基丙烯酸甲酯(ΜΜΑ)、甲基丙烯酸丁酯(BA))的固相接枝共聚物6份，復(fù)配抗氧劑金屬鈍化劑N，N'-雙[β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]胼1. 8份與抗氧劑四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯1份，潤(rùn)滑劑一聚乙烯蠟1. 8份，除味劑一碳酸鎂7份；第三步將第二步所述混合物料在雙螺桿擠出機(jī)或其他混煉設(shè)備上于160 200°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行塑化、混煉，并實(shí)現(xiàn)原位界面改性，然后造粒或出片，最后通過成型設(shè)備加工成所需要的復(fù)合材料制品。比較實(shí)驗(yàn)同時(shí)制備不含PE-g-(MAH-MMA-BA)改性劑的廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料進(jìn)行性能對(duì)比。結(jié)果表明，用PE-g- (MAH-MMA-BA)原位改性的廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和缺口沖擊強(qiáng)度分別為24. 8MPa、34. 2MPa、1420MPa和 15. 16KPm_2，而未改性廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和缺口沖擊強(qiáng)度僅分別為 11. lMPa、19. 7MPa、1042MPa 和 9. 35KJ · πΓ2。實(shí)施例2 本實(shí)施例提供的采用廢印刷電路板填充廢舊塑料以增強(qiáng)廢舊塑料的方法包括以下步驟第一步對(duì)廢印刷電路板非金屬粉末進(jìn)行粉碎，過50目篩，并在110°C下干燥， 除去表面吸附的水分，然后加入表面改性劑一硅烷偶聯(lián)劑3-氨基丙基三乙氧基硅烷 (KH-550)，在60 80°C下與廢PCB粉一起攪拌1 3小時(shí)，使表面改性劑在廢PCB粉表面充分潤(rùn)濕，以提高廢PCB粉與廢舊聚乙烯塑料之間的相容性；第二步按以下配方稱取原料，進(jìn)行攪拌混合廢舊聚乙烯塑料100份，廢印刷電路板非金屬粉末5份，PE-g-(MAH-MM-BA) 1份， 復(fù)配抗氧劑(金屬鈍化劑N，N'-雙[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]胼與抗氧劑β-(3，5-二叔了基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯的復(fù)配物)0.5份，潤(rùn)滑劑一聚乙烯蠟1份，除味劑一碳酸鈉1份；第三步將第二步所述混合物料在雙螺桿擠出機(jī)或其他混煉設(shè)備上于160 200°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行塑化、混煉，并實(shí)現(xiàn)原位界面改性，然后造?；虺銎詈笸ㄟ^成型設(shè)備加工成所需要的復(fù)合材料制品。比較實(shí)驗(yàn)同時(shí)制備不經(jīng)KH550和PE-g-(MAH-MMA-BA)改性的廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料進(jìn)行性能對(duì)比。結(jié)果表明，用KH550進(jìn)行表面處理并用PE-g-(MAH-MMA-BA)原位改性的廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和缺口沖擊強(qiáng)度分別為23. 2MPa、31. 6MPa、1207MPa和38. 95KJ · πΓ2，而未改性廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和缺口沖擊強(qiáng)度僅分別為11. IMPa, 19. 7MPa、1042MPa和 9. 35KJ · πΓ2。實(shí)施例3:本實(shí)施例提供的采用廢印刷電路板填充廢舊塑料以增強(qiáng)廢舊塑料的方法包括以下步驟第一步對(duì)廢印刷電路板非金屬粉末進(jìn)行粉碎，過100目篩，并在80°C下干燥，除去表面吸附的水分，然后加入表面改性劑一鈦酸酯偶聯(lián)劑，在60 80°C下與廢PCB粉一起攪拌1 3小時(shí)，使表面改性劑在廢PCB粉表面充分潤(rùn)濕，以提高廢PCB粉與廢舊聚乙烯塑料之間的相容性；第二步按以下配方稱取原料，進(jìn)行攪拌混合廢舊聚乙烯塑料100份，第一步所得廢印刷電路板非金屬粉末100份， PE-g- (MAH-MMA-BA) 10份，復(fù)配抗氧劑金屬鈍化劑N，N'-雙[β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]胼與抗氧劑β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯按1 1 質(zhì)量比混合的復(fù)配物3份，潤(rùn)滑劑一聚乙烯蠟3份，除味劑一碳酸鈣10份；第三步將第二步所述混合物料在雙螺桿擠出機(jī)或其他混煉設(shè)備上于160 200°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行塑化、混煉，并實(shí)現(xiàn)原位界面改性，然后造?；虺銎?，最后通過成型設(shè)備加工成所需要的復(fù)合材料制品。比較實(shí)驗(yàn)同時(shí)制備不經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑表面處理和PE-g-(MAH-MMA-BA)改性的廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料進(jìn)行性能對(duì)比。結(jié)果表明，用KH550進(jìn)行表面處理并用PE-g-(MAH-MMA-BA) 原位改性的廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和缺口沖擊強(qiáng)度分別為25. 2MPa、38. 6MPa、1607]\ffa和13. 88KJ · πΓ2，而未改性廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和缺口沖擊強(qiáng)度僅分別為11. lMPa、19. 7MPa、1042MPa和 9. 35KJ · πΓ2。實(shí)施例4 本實(shí)施例提供的采用廢印刷電路板填充廢舊塑料以增強(qiáng)廢舊塑料的方法包括以下步驟第一步對(duì)廢印刷電路板非金屬粉末進(jìn)行粉碎，過100目篩，并在80°C下干燥，除去表面吸附的水分；第二步按以下配方稱取原料，進(jìn)行攪拌混合廢舊聚乙烯塑料100份，第一步所得廢印刷電路板非金屬粉末70份，端NCO基聚氨酯預(yù)聚物3. 6份，復(fù)配抗氧劑金屬鈍化劑N，N'-雙[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]胼1.8份與抗氧劑β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯1.0， 潤(rùn)滑劑一聚乙烯蠟1. 8份，除味劑一碳酸鈣10份；第三步將第二步所述混合物料在雙螺桿擠出機(jī)或其他混煉設(shè)備上于160 200°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行塑化、混煉，并實(shí)現(xiàn)原位界面改性，然后造?；虺銎詈笸ㄟ^成型設(shè)備加工成所需要的復(fù)合材料制品。比較實(shí)驗(yàn)同時(shí)制備不經(jīng)表面改性劑處理和聚氨酯預(yù)聚物改性的廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料進(jìn)行性能對(duì)比。結(jié)果表明，用聚氨酯預(yù)聚物原位改性的廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和缺口沖擊強(qiáng)度分別為15. 4MPa、24. 5MPaU060MPa 和11.56 υ·πΓ2，而未改性廢PCB/廢舊聚乙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和缺口沖擊強(qiáng)度分別為 11. lMPa、19. 7MPa、1042MPa 和 9. 35KJ · πΓ2。實(shí)施例5 本實(shí)施例提供的采用廢印刷電路板填充廢舊塑料以增強(qiáng)廢舊塑料的方法包括以下步驟第一步對(duì)廢印刷電路板非金屬粉末進(jìn)行粉碎，過100目篩，并在80°C下干燥，除去表面吸附的水分，然后加入表面改性劑一Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶聯(lián)劑KH560)，在60 80°C下與廢PCB粉一起攪拌1 3小時(shí)，使表面改性劑在廢PCB粉表面充分潤(rùn)濕，以提高廢PCB粉與廢舊聚乙烯塑料之間的相容性；第二步按以下配方稱取原料，進(jìn)行攪拌混合廢舊聚乙烯塑料100份，第一步所得廢印刷電路板非金屬粉末0 50份， PE-g- (MAH-MMA-BA) 6份，復(fù)配抗氧劑(金屬鈍化劑N，N'-雙[β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]胼與抗氧劑β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯的復(fù)配物)3份，潤(rùn)滑劑一聚乙烯蠟1. 8份，除味劑一碳酸鈣8份；第三步將第二步所述混合物料在雙螺桿擠出機(jī)或其他混煉設(shè)備上于160 200°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行塑化、混煉，并實(shí)現(xiàn)原位界面改性，然后造?；虺銎?，最后通過成型設(shè)備加工成所需要的復(fù)合材料制品。比較實(shí)驗(yàn)廢PCB粉/廢舊聚乙烯復(fù)合材料的性能見表1。由表可見，隨著廢PCB粉含量由 10%增加到50%，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量逐漸增加，而缺口沖擊強(qiáng)度逐漸減少，但當(dāng)廢PCB粉含量達(dá)到50%時(shí)，仍保持18. 43KJ · m_2的缺口沖擊強(qiáng)度。表1不同廢PCB粉含量的廢PCB粉/廢舊聚乙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種采用廢印刷電路板非金屬粉末增強(qiáng)廢舊聚乙烯塑料的方法，其特征在于包括以下步驟第一步對(duì)廢印刷電路板非金屬粉末進(jìn)行粉碎、過篩、干燥；第二步按以下配方稱取原料，進(jìn)行攪拌混合廢舊聚乙烯塑料100份，步驟一所得廢印刷電路板非金屬粉末5 100份，聚乙烯與多單體固相接枝共聚物或聚氨酯預(yù)聚物1 10份，復(fù)配抗氧劑0. 5 3份，潤(rùn)滑劑1 3份， 除味劑1 10份；第三步將第二步所述混合物料在160 200°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行塑化、混煉，并實(shí)現(xiàn)原位界面改性，然后造粒或出片，最后通過成型設(shè)備加工成所需要的復(fù)合材料制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用廢印刷電路板非金屬粉末增強(qiáng)廢舊聚乙烯塑料的方法， 其特征是，所述聚乙烯與多單體固相接枝共聚物是廢舊聚乙烯與馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯三種單體的接枝共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用廢印刷電路板非金屬粉末增強(qiáng)廢舊聚乙烯塑料的方法，其特征是，所述復(fù)配抗氧劑是金屬鈍化劑與抗氧劑的復(fù)配物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用廢印刷電路板非金屬粉末增強(qiáng)廢舊聚乙烯塑料的方法， 其特征是，所述復(fù)配抗氧劑是金屬鈍化劑N，N'-雙[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基) 丙酰]胼與抗氧劑四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或者 β -(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯的復(fù)配物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用廢印刷電路板非金屬粉末增強(qiáng)廢舊聚乙烯塑料的方法， 其特征是，所述除味劑是碳酸鹽類化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用廢印刷電路板非金屬粉末增強(qiáng)廢舊聚乙烯塑料的方法， 其特征是，在第一步驟中將廢舊印刷電路板非金屬粉末粉碎、過篩、干燥后，加入表面改性劑，在60 80°C下充分?jǐn)嚢鑼?shí)現(xiàn)表面改性，所述表面改性劑為硅烷偶聯(lián)劑3-氨基丙基三乙氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、 馬來酸酐、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或者一種以上的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用廢印刷電路板非金屬粉末增強(qiáng)廢舊聚乙烯塑料的方法， 其特征是，所述廢舊塑料是各種廢舊聚乙烯塑料，包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、乙烯與醋酸乙烯共聚物中的一種或一種以上的共混物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用廢印刷電路板非金屬粉末增強(qiáng)廢舊聚乙烯塑料的方法， 其特征是，在第一步驟中，經(jīng)研磨過篩后的廢舊印刷電路板非金屬粉的粒徑為50 200目。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采用廢印刷電路板非金屬粉末增強(qiáng)廢舊聚乙烯塑料的方法， 其特征是，在第一步驟中，所述廢舊印刷電路板非金屬粉末過篩后在80 110°C下干燥1 6h。
全文摘要
本發(fā)明涉及再生資源回收利用技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種采用廢印刷電路板填充廢舊塑料以增強(qiáng)廢舊塑料的方法。所述方法包括以下步驟(1)對(duì)廢PCB粉進(jìn)行粉碎、過篩、干燥；(2)按以下配方稱取原料，進(jìn)行攪拌混合廢舊聚乙烯塑料100份，廢PCB粉5～100份，聚乙烯與多單體固相接枝共聚物或聚氨酯預(yù)聚物1～10份，復(fù)配抗氧劑0.5～3份，潤(rùn)滑劑1～3份，除味劑1～10份；(3)將第二步所述混合物料于160～200℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行塑化、混煉，然后造粒或出片，最后通過成型設(shè)備加工成所需要的復(fù)合材料制品。本發(fā)明提供的方法在回收廢PCB粉和廢舊塑料的同時(shí)，達(dá)到了增強(qiáng)廢舊塑料的目的，制備出的廢PCB粉/廢舊聚乙烯塑料復(fù)合材料性能優(yōu)良、成本低，制備過程低碳環(huán)保。
文檔編號(hào)B09B3/00GK102225414SQ20111008103
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者何慧, 徐東軍, 王豐, 賈德民 申請(qǐng)人:廣州市萬綠達(dá)集團(tuán)有限公司