CN101275013A - 以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料及制备方法。将从废印刷电路板中分离得到的玻璃纤维片切割成尺寸在1～4厘米的玻璃纤维块，将得到的玻璃纤维块与改性剂共混后再与高分子基体材料混合，同时加入抗氧剂后熔融共混；得到以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料；其中复合材料中的废印刷电路板中的玻璃纤维块为4～45wt％；改性剂为0～2wt％；高分子基体材料为50～95wt％；抗氧剂为0.1～5wt％。本发明的复合材料有效地降低了材料的制造成本，能够对废印刷电路板中的玻璃纤维非金属材料进行全部的有效利用，且能耗低，无污染，工艺简单可行。

Description

以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料及制备方法
技术领域
本发明属于废印刷电路板的回收利用，特别涉及以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料及制备方法。
背景技术
印刷电路板一般由玻璃纤维布基底材料与金属铜(铜箔、铜线等)、印刷电路等构成，同时印刷电路板中的铜箔、铜线等表面均有一层高分子膜材料。其中含有的金属资源：铜(12.5％)、镍(1％)、锡(3％)、铅(5％)、金(0.025％)、银(0.1％)、钯(0.01％)；非金属资源：塑料、聚酯、玻璃纤维等。电子垃圾中提炼的黄金能够直接得到含金(银)量可达到2号金(银)标准，金的纯度达到99％，因此废弃的电路板成为公司和个人获取利益的目标。但是由于目前处理和利用的物理方法和化学方法，均存在缺陷和不足，导致了现有废弃电路板有价组分利用时，也成为环境污染的主要根源。
目前的物理方法是借助废弃电路板粉碎后不同物质在密度、磁性方面的差异，利用气体、流体、重力、磁力等达到分离的目的，但只能回收70～80％的金属，未能完全解决金属与非金属的分离难题，同时，粉碎的结果使有价玻璃纤维成为无法利用的废弃物，也使后继的金属与非金属处理复杂化；至于借助液氮、超临界技术的破碎或粉碎、分离技术，从经济效益来看，其科学探索的意义可能更大于实际应用需要。
化学方法方面，早在20世纪70年代西方发达国家采用强酸等湿法冶金方法，分离提取金属铜和贵金属。如英国的JAHSON MATSHEY电子公司在70年代末就开始研究从印刷电路板上回收贵金属即电子废弃物-手工分选-粉碎-筛分-分选-金属富集深加工-湿法冶金工艺。80年代后由于环保意识的增强和电子废弃物中回收贵金属有利可图，许多科研工作者相继从事这方面的研究，取得了长足的进展。例如西德中央固体物理与材料研究所与20世纪90年代推出的硝酸-盐酸/氯气联合渗取工艺，预先将影响后继贵金属提取的其它金属进行分离。加拿大魁北克省诺兰达矿产公司则在1972年开始回收电子废弃物，并将筛选后的电子废弃物与铜精矿混合进行冶炼，获利不菲。
而火法冶金方法所采用的高温熔融处理技术电路板，导致高分子基体在燃烧过程中会产生很多有毒物质(如二噁英)，造成严重的大气污染。
总体看，湿法冶金方法难于避免大量或者难于处理的废液的产生，容易导致二次污染甚至三次或者长期污染(如铅进入环境导致的污染)，大量酸液或者化学物质回收再生成本问题等；机械粉碎方法总体上讲，噪音大、金属与非金属分离不彻底，贵金属由相对富集变得更加分散，机械设备复杂成本高。
可参考的主要文献：
1.周全法、朱雯。废电脑及其配件中金的回收。中国资源综合利用，2003年，(7)：31～35。
2.Sum，Elaine Y.L.，Recovery of Matals from ElectronicScrap，JOM，1991，43(4)：53～61。
发明内容
本发明的目的在于解决目前在分离回收废印刷电路板中的玻璃纤维布与金属(如铜箔、铜线等)时造成的环境污染问题，特别是对只回收金属(如铜箔、铜线等)材料，而抛弃废印刷电路板中非金属材料对环境造成的污染问题，提供一种以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料，实现以废印刷电路板中的玻璃纤维高值化的利用。
本发明的再一目的在于提供一种以废印刷电路板中的玻璃纤维增强高分子材料的制备方法。
本发明的以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料的组成为：
废印刷电路板中的玻璃纤维块为4～45wt％；改性剂为0～2wt％；高分子基体材料为50～95wt％；抗氧剂为0.1～5wt％。
所述的玻璃纤维块长和宽的尺寸均在1～4厘米。
所述的改性剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂(如钛酸甲酯、钛酸乙酯、钛酸丙酯、钛酸丁酯、直到钛酸酯中的酯为十八酯或它们之间不同比例的混合物等)、铝酸酯偶联剂或它们的混合物等。
所述的高分子基体材料是各类聚酰胺、聚酯或它们的混合物等。
所述的聚酰胺是聚酰胺66、聚酰胺6、聚酰胺610或它们的混合物等；所述的聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或它们的混合物等。
所述的抗氧剂是抗氧剂1010、抗氧剂3114、抗氧剂330、抗氧剂1729、抗氧剂201或它们的混合物等。
本发明的以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料的制备方法包括以下步骤：
1)将从废印刷电路板中分离得到的玻璃纤维片切割成玻璃纤维块；
2)将步骤1)得到的玻璃纤维块与改性剂共混后再与高分子基体材料混合得到混合材料；
3)将抗氧剂加入到步骤2)得到的混合材料中进行熔融共混，得到以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料；其中复合材料中的废印刷电路板中的玻璃纤维块为4～45wt％；改性剂为0～2wt％；高分子基体材料为50～95wt％；抗氧剂为0.1～5wt％。
所述的玻璃纤维块长和宽的尺寸均在1～4厘米。
本发明将废印刷电路板中的玻璃纤维作为增强材料与高分子基体材料熔融共混，制得玻璃纤维增强高分子复合材料。本发明的以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料有效地降低了材料的成本，同时改善了材料的性能。本发明能够对废印刷电路板中的玻璃纤维非金属材料进行全部的有效利用，且能耗低，无污染，工艺简单可行，具有通用性，能在现有生产条件下进行增强材料的生产，具有很好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
实施例1。
1)将从废印刷电路板中分离得到的玻璃纤维片切割成长和宽尺寸均在2厘米的玻璃纤维块；
2)将步骤1)得到的玻璃纤维块与钛酸甲脂共混进行表面处理后再与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合得到混合材料；
3)将抗氧剂1010加入到步骤2)得到的混合材料中进行熔融共混，得到以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料；其中复合材料中的废印刷电路板中的玻璃纤维块为30wt％；钛酸甲脂为0.8wt％；聚对苯二甲酸乙二醇酯为68wt％；抗氧剂1010为1.2wt％。
实施例2.
1)将从废印刷电路板中分离得到的玻璃纤维片切割成长4厘米，宽为1厘米的玻璃纤维块；
2)将步骤1)得到的玻璃纤维块与钛酸十八酯共混进行表面处理后再与聚酰胺66混合得到混合材料；
3)将抗氧剂3114加入到步骤2)得到的混合材料中进行熔融共混，得到以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料；其中复合材料中的废印刷电路板中的玻璃纤维块为30wt％；钛酸十八酯为1.8wt％；聚酰胺66为65wt％；抗氧剂3114为3.2wt％。混合材料的性能见表1。
表1.
  测试项目  单位   性能   测试方法
  悬臂梁缺口冲击  kJ/m2   16   GB/T1843-1996
  拉伸强度  MPa   180   GB/T1040-1992
  弯曲强度  MPa   200   GB/T9341-2000
  弯曲模量  MPa   8000   GB/T9341-2000
  热变形温度(1.82MPa)  ℃   255   GB/T1634-79
实施例3.
1)将从废印刷电路板中分离得到的玻璃纤维片切割成长和宽尺寸均在1厘米的玻璃纤维块；
2)将步骤1)得到的玻璃纤维块与钛酸甲酯和钛酸丁酯的混合物共混进行表面处理后再与聚酰胺6混合得到混合材料；
3)将抗氧剂3114和抗氧剂330的混合物加入到步骤2)得到的混合材料中进行熔融共混，得到以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料；其中复合材料中的废印刷电路板中的玻璃纤维块为30wt％；钛酸甲酯和钛酸丁酯的混合物为0.5wt％；聚酰胺6为64.5wt％；抗氧剂3114和抗氧剂330的混合物为5wt％。混合材料的性能见表2。
表2.
  测试项目   单位   性能   测试方法
  悬臂梁缺口冲击   kJ/m2   14   GB/T1843-1996
  拉伸强度   MPa   150   GB/T1040-1992
  弯曲强度   MPa   180   GB/T9341-2000
  弯曲模量   MPa   6000   GB/T9341-2000
  热变形温度(1.82MPa)   ℃   210   GB/T1634-79
实施例4.
1)将从废印刷电路板中分离得到的玻璃纤维片切割成长和宽尺寸均在2厘米的玻璃纤维块；
2)将步骤1)得到的玻璃纤维块与γ-氨丙基三乙氧基硅烷共混进行表面处理后再与聚酰胺6混合得到混合材料；
3)将抗氧剂1729加入到步骤2)得到的混合材料中进行熔融共混，得到以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料；其中复合材料中的废印刷电路板中的玻璃纤维块为12wt％；γ-氨丙基三乙氧基硅烷为2wt％；聚酰胺6为85wt％；抗氧剂1729为1wt％。
实施例5.
1)将从废印刷电路板中分离得到的玻璃纤维片切割成长和宽尺寸均在2厘米的玻璃纤维块；
2)将步骤1)得到的玻璃纤维块与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合得到混合材料；
3)将抗氧剂1010加入到步骤2)得到的混合材料中进行熔融共混，得到以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料；其中复合材料中的废印刷电路板中的玻璃纤维块为4wt％；聚对苯二甲酸乙二醇酯为95wt％；抗氧剂1010为1wt％。

Claims (8)

1.一种以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料，其特征是，所述的复合材料的组成为：
废印刷电路板中的玻璃纤维块为4～45wt％；改性剂为0～2wt％；高分子基体材料为50～95wt％；抗氧剂为0.1～5wt％。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征是：所述的玻璃纤维块长和宽的尺寸均在1～4厘米。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征是：所述的改性剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征是：所述的高分子基体材料是聚酰胺、聚酯或它们的混合物。
5.根据权利要求4所述的复合材料，其特征是：所述的聚酰胺是聚酰胺66、聚酰胺6、聚酰胺610或它们的混合物。
6根据权利要求4所述的复合材料，其特征是：所述的聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或它们的混合物。
7.根据权利要求1所述的复合材料，其特征是：所述的抗氧剂是抗氧剂1010、抗氧剂3114、抗氧剂330、抗氧剂1729、抗氧剂201或它们的混合物。
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的复合材料的制备方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
1)将从废印刷电路板中分离得到的玻璃纤维片切割成玻璃纤维块；
2)将步骤1)得到的玻璃纤维块与改性剂共混后再与高分子基体材料混合得到混合材料；
3)将抗氧剂加入到步骤2)得到的混合材料中进行熔融共混，得到以废印刷电路板中的玻璃纤维增强的复合材料；其中复合材料中的废印刷电路板中的玻璃纤维块为4～45wt％；改性剂为0～2wt％；高分子基体材料为50～95wt％；抗氧剂为0.1～5wt％。
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