CN101007436A - 废旧印刷电路板中非金属材料的再利用方法 - Google Patents

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Abstract

一种废旧印刷电路板中非金属材料的再利用方法属于废弃电子产品资源回收再利用技术领域。废旧印刷电路板作为一种典型的电子废弃物，其基板材料中含有50％以上的非金属材料，处理不当将造成环境污染和资源浪费。针对此种情况，本发明首先将废旧印刷电路板非金属粉末与废旧热塑性塑料粉末混合均匀后放入成型模具中压实，然后将模具加热至130℃～180℃，加热过程中逐渐增加压力，在30MPa～50MPa压力下保温5～10分钟，关掉电源，冷却后卸载压力，起模得到再生板材。该方法对粉末粒度要求低，成型温度低，避免了阻燃剂的挥发和分解，是一种环保、高效的回收方法，得到的板材吸水率低，硬度高，可用作装饰材料。

Description

废旧印刷电路板中非金属材料的再利用方法
技术领域
属于废弃电子产品资源回收再利用技术领域，以保障电子产业的无污染可持续发展。
背景技术
本发明是一种针对目前大量废旧印刷电路板产生的非金属材料——热固性塑料、玻璃纤维复合材料的研究开发的回收处理方法。废旧电子电器的资源化已成为全球共同关注的问题。据统计，我国电子废弃物的增长速度比生活垃圾快3倍，一台电脑的使用寿命从过去的10年缩短为4年，手机不到2年就会被淘汰，目前电冰箱社会保有量已达1.2亿台，洗衣机1.7亿台，电视机4亿台，电脑1600万台，从2004年我国每年有500万台电视机、400万台冰箱、600万台洗衣机需报废，电子废弃物的资源化处理迫在眉睫。
废旧印刷电路板作为一种典型的电子废弃物，其资源化研究已经成为当前电子垃圾处理的热点问题。现有的回收方法多侧重电路板中金属的回收，较少涉及占总量50％以上的非金属成分的资源化和无害化。非金属物料除了少数用作填料外，更多是作为垃圾填埋，不仅树脂和玻璃纤维等有价物质得不到充分利用而流失，而且其中的阻燃剂、残余金属等有害物质也易通过各种途径污染环境。
目前国内废旧电路板中非金属材料的回收资源化处理专利技术相关的主要有：(1)废旧印刷电路板基板材料颗粒再生板材的制造方法(200510023786.x公开日2005年10月5日)，该专利采用的方法是首先将废旧印刷电路板的基板材料颗粒与固化剂混合均匀，放在成型模具，其中固化剂采用电玉粉、废旧聚乙烯塑料或它们的混合物，基板材料颗粒与固化剂的混合物料中，基板材料颗粒重量百分比为90％～100％，固化剂的重量百分比为0～10％，然后将模具加热至150℃～300℃在模具加热过程中逐渐增加压力，并在20Mpa～70Mpa下保温10min～15min，关掉电源，待冷却到100℃以下，卸载压力、起模。该专利实例中加热温度均在200℃以上，实例三中高达280℃，没有考虑到废旧印刷电路板基材中阻燃剂的存在，常用的含卤阻燃剂因其阻燃特性，当温度较高时会发生分解释放出有害气体，危害环境和人体健康；另外，该专利强调的固化剂只涉及到电玉粉和废旧聚乙烯或其混合物，有很大的局限性。(2)废印刷电路板中非金属材料的利用方法(200510083981.1公开日2005年11月23日)，该专利采用的方法是：首先采用筛分和气流分级设备对废旧印刷电路板非金属粉进行分级处理，根据使用要求分为不同的粒度段，粒度范围在10目～400目可调；然后通过颗粒表面改性处理工艺，对第一级分离得到的非金属进行表面处理，在其表面包覆0.5％～5％质量份数的改性剂，得到复合材料用的非金属粉填料；将质量百分比为10％～70％的非金属粉填料添加到基体材料中，在搅拌机中混合，混合过程中加入0.5％～5％的助剂，混合均匀后通过成型工艺，获得废旧印刷电路板非金属粉填充的复合材料。该专利中所利用的表面改性处理技术增加了回收的难度、成本和周期，另外，该专利实例中利用的只是200目～400目的细粉末，首先这样会造成对大颗粒粉末的浪费，另外要得到细粉末需要较长的粉碎时间，这样一方面将会破坏纤维间的链段，消耗大量的能量，另一方面粉尘和阻燃剂的释放量都会很大，造成环境污染或控制污染成本增加。
发明内容
基于以上技术的不足，本发明旨在发明一种低成本、环保型的废旧印刷电路板中非金属材料的回收处理方法。
本发明的方法中，首先将废旧印刷电路板非金属粉末与废旧热塑性塑料粉混合均匀后放入成型模具中压实，其中非金属粉质量百分比为50％～90％，废旧热塑性塑料粉末质量百分比为10％～50％，粉末粒径≤10目；将模具加热至130～180℃，加热过程中逐渐增加压力，在30～50Mpa压力下保温5～10分钟，关掉电源，冷却后卸载压力，起模得到再生板材。
本方法的优点：(1)不仅对废旧印刷电路板非金属材料进行了再利用，同时也使废旧热塑性塑料粉末得到了充分有效的利用；(2)对粉末的粒度要求不高；(3)成型温度较低，避免了回收过程中阻燃剂分解污染环境。
本发明选择方法的原理
废旧印刷电路板基板材料一般由热固性塑料-环氧树脂来制造。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，环氧基团能与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三维网状结构的热固性聚合物。用于线路板基材的环氧树脂复合材料是由环氧树脂(主要是缩水甘油醚类环氧树脂)、交联剂(主要是胺类交联剂和酸酐类交联剂)、交联促进剂和其它组分(包括无机填料，如玻璃纤维、阻燃剂、改进剂和稀释剂等)组成，将它们浇注到特定的模具内，在一定的温度下环氧树脂末端的环氧基团与交联剂反应，交联固化成型，得到线路板基材。另外印刷电路板基材中往往使用了阻燃剂，主要为含溴阻燃剂，如十溴二苯醚、八溴醚、四溴双酚A、六溴环十二烷等，这些化合物在焚化炉中升温或降温至300℃～500℃时，极易形成对人体极为有害的物质——多溴代二苯并二恶英(Polybro-minateddibenzo-p-dioxine，简称PBDD)和多溴代二苯并呋喃(Polybrominateddibenzofuran，简称PBDF)，二恶英能改变健康生物群体及其后代的内分泌功能，具有致癌、致畸、致突变效应和生殖毒性，在环境中极难降解，是近期倍受重视的一类环境污染物，所以对废弃印刷电路板的回收处理不能采用过高的温度。
废旧热塑性塑料制品中很多种都采用熔融再生法回收，比如电子电器产品塑料外壳、办公文具等，此过程中需要将塑料制品粉碎，粉碎过程中也会产生塑料粉末。这些粉末质轻、附着力强，而且其中含有胶、纸屑等多种非金属杂质，难以去除。若对这些粉末进行挤出或注射成型，粉末将会附着在料筒上，难以下料，且与颗粒物料熔融不均匀，另外，非金属杂质与外壳塑料的相容性差，将大大降低再生制品的性能。但是，这些热塑性塑料粉末加热时会软化、熔融，可以充当粘结剂，在压力作用下将热固性塑料粉末粘连在一起，得到再生板材。
具体实施方式
下面通过具体的处理实例，来说明本发明的技术方案和效果。
实例1
将经过10目筛网筛分的质量百分比为80％的废旧印刷电路板非金属粉末与质量百分比为20％的废旧聚碳酸酯塑料粉末混合均匀，然后装入模具中压实，模具加热温度为180℃，加热过程中逐渐加压至50MPa，保温10分钟后关闭电源进行冷却，冷却后卸载压力、开模。测得板材24h吸水率为4.2％，吸水厚度膨胀率为1.4％，邵氏硬度为84.6HD。
实例2
将经过10目筛网筛分的质量百分比为90％的废旧印刷电路板非金属粉与质量百分比为10％的废旧PC/ABS塑料合金粉末混合均匀后放入模具中压实。模具加热温度为170℃，加热过程中逐渐增加压力至50Mpa，保温8分钟后关闭电源进行冷却，冷却后卸载压力、开模。测得板材24h吸水率为5.5％，吸水厚度膨胀率为2.1％，邵氏硬度为80.5HD。
实例3
将经过10目筛网筛分的质量百分比为50％的废旧印刷电路板非金属粉和重量百分比为50％的废旧ABS塑料粉末混合均匀后放入模具中压实，模具加热温度150℃，加热过程中逐渐增加压力至30Mpa，保温5分钟后关闭电源进行冷却，冷却后卸载压力，起模。测得其24h吸水率3.9％，吸水厚度膨胀率0.9％，邵氏硬度为79.2HD。
实例4
将经过10目筛网筛分的质量百分比为70％的废旧印刷电路板非金属粉与重量百分比为30％的废旧高抗冲聚苯乙烯塑料粉末混合均匀后放入模具中压实，模具加热温度150℃，加热过程中逐渐增加压力至40Mpa，保温10分钟后关闭电源进行冷却，冷却后卸载压力，起模。测得其24h吸水率4.1％，吸水厚度膨胀率2.2％，邵氏硬度为75.2HD。
实例5
将经过将经过10目筛网筛分的质量百分比为60％的废旧印刷电路板非金属粉与重量百分比为40％的废旧聚乙烯塑料粉末混合均匀后放入模具中压实，模具加热温度130℃，加热过程中逐渐增加压力至30Mpa，保温5分钟后关闭电源进行冷却，冷却后卸载压力，起模。测得其24h吸水率3.4％，吸水厚度膨胀率1.9％，邵氏硬度为75.0HD。
表1  各种板材的吸水性能(资料)
  项目   中密度纤维板(特级标准)     木材/回收pp复合板     稻壳/木材复合板
  吸水率(％)   ≤15     -     -
  吸水膨胀率(％)   -     4-13     6-11
表2  各种树脂-木材复合材料的邵氏硬度(资料)
木材种类     椴木     红松     榆木     桦木
邵氏硬度     63     60     66     81
本发明实施例中得到得板材吸水膨胀率低，硬度高，可用作装饰性材料。

Claims (1)

1.一种废旧印刷电路板中非金属材料的再利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将废旧印刷电路板非金属粉末与废旧热塑性塑料粉混合均匀后放入成型模具中压实，其中非金属粉质量百分比为50％～90％，废旧热塑性塑料粉末质量百分比为10％～50％，粉末粒径≤10目；将模具加热至130～180℃，加热过程中逐渐增加压力，在30～50Mpa压力下保温5～10分钟，关掉电源，冷却后卸载压力，起模得到再生板材。
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