CN101358285B - 一种废弃环氧电路板上金属铜箔的剥离方法 - Google Patents

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Abstract

一种用含醇的稀硫酸水溶液从废弃环氧电路板上剥离金属铜箔的方法，采用硫酸、醇和水按比例复配的反应溶剂，在150～250℃下浸蚀环氧电路板粗颗粒。本方法的特点是：实现了环氧电路板在较粗的粒径范围内金属和非金属的充分解离；含醇的稀硫酸水溶液对电路板上的铜及贵金属没有腐蚀性；对树脂基体的作用以溶胀为主，解离下来的金属箔片背面没有非金属粘连，金属和非金属均有较高的回收价值，反应溶剂可反复使用。

Description

一种废弃环氧电路板上金属铜箔的剥离方法
技术领域
本发明涉及废弃环氧电路板的处理技术，特别是一种用含醇的稀硫酸水溶液从废弃环氧电路板上剥离金属铜箔的方法，属于资源回收技术领域。
技术背景
电子废弃物种类繁多，其中很大一部分可以通过“简单”拆卸回收，真正难以资源化回收的是那些拆分后形成的金属与非金属的复合物，如电路板。电路板几乎包含在所有的电子电器设备中，数量巨大。废弃电路板资源化的前提是使电路板中金属和非金属充分解离，而且解离单体的大小显著影响着后续分选过程和回收产品的质量。拆除元器件后的废电路板主要由强化树脂板和附着其上的铜箔等金属组成，其中最主要的基板材质为玻璃纤维增强的环氧树脂板，我国是全球第一大环氧树脂电路板生产国。电路板中金属与非金属结合紧密，一般需破碎成0.6mm以下的颗粒，金属与非金属之间方可充分解离，对于粒度这么小的单体颗粒，不容易实现金属和非金属的高效分选回收。此外，由于电路板硬度较高，韧性较强，因此对细碎机要求高，设备磨损严重，能耗大，容易发热产生有毒气体，如果粉碎严重，还会产生大量含玻璃纤维和树脂的粉尘。
近年有专利提出用超临界流体或有机溶剂分解废弃电路板中的热固性树脂，从而使附着其上的金属解离。如CN1818100A是将电路板预破碎成粒度为5～10mm的物料，在超临界水或丙酮中使基板树脂部分发生反应，从而使附着其上的金属彻底分离。超临界流体分离法工艺流程复杂，投资和运行费用高。日立化成工业公司是将环氧电路板在含有机溶剂和碱金属或磷化合物的处理液中，在加大气压及250℃条件下，使树脂固化物分解，最后将剩余的金属和玻璃纤维分离(特开2001-172426)。溶剂分解法工艺简便，但处理液成本高，树脂分解物的最佳回收利用方法尚在研究之中。
发明内容
本发明的目的是针对废弃环氧电路板资源化处理过程中的关键技术瓶颈—金属和非金属的高效分离问题，提出一种用含醇的稀硫酸水溶液处理废弃环氧电路板，剥离金属箔片的方法，实现在较粗的粒径范围内金属和非金属的充分解离，避免了细碎的能耗和对环境的污染，为提高资源回收率创造了有利条件。
本发明提出的用含醇的稀硫酸水溶液处理废弃环氧电路板，剥离金属箔片的方法包括如下步骤：
(1)将硫酸、醇和水按一定比例混合，配制反应溶剂；
(2)将去除了元器件的环氧电路板预破碎成小于20mm的颗粒，加入反应釜中，加入适量的反应溶剂，密封；
(3)加热升温至150～250℃，然后保温10～600分钟，使所述电路板颗粒中的树脂基体与金属箔片解离；
(4)待反应釜冷却至室温后，打开反应釜，对反应产物进行固液分离，得到完全分离的树脂基体和金属单体颗粒，水洗后待分选回收，液体经沉降过滤可反复使用。
本发明具有如下优点：硫酸、醇和水按一定比例混合配制的反应溶剂对电路板上的铜及贵金属没有腐蚀性。处理液对金属和树脂基体之间的界面结合力具有很强的破坏力，处理温度和压力远远低于超临界流体法。与含碱金属或磷化合物的有机溶剂分解法比，含醇的稀硫酸水溶液对树脂基体的分解能力很弱，以溶胀为主，解离下来的金属箔片背面没有非金属粘连，金属和非金属均有较高的回收价值，处理液可循环使用。本方法工艺简单，经济可行。
具体实施方式
实施例1
(1)将废旧的计算机主板(基板材质为玻璃纤维环氧树脂)上的元器件除去，破碎成大小为10～15mm的粗颗粒，取其中100个颗粒，加入到100ml的反应釜中；
(2)分别称取40克10％的硫酸水溶液和32克乙醇，将乙醇加入硫酸溶液中配制成反应溶剂，然后倒入反应釜中，密闭；
(3)将反应釜放入160℃烘箱中，保温240分钟后，取出，冷却到室温后打开反应釜；
(4)过滤分离反应产物得到固体颗粒与液体反应溶剂，并对得到的固体颗粒进行分离和水洗，最后分别得到金属颗粒与有机基体颗粒。
(5)结果：所有颗粒的树脂基板都与铜箔(或铜线)彻底分离，阻焊膜呈片状脱落到溶剂中，基板仍具有较高的强度，金属铜表面光亮，背面没有粘连的残余基体。
实施例2
(1)将因制造缺陷而报废的玻璃纤维环氧树脂电路板破碎成大小为5mm左右的粗颗粒，取其中60个颗粒，加入到50ml的反应釜中；
(2)分别称取20克10％的硫酸水溶液和16克乙醇，将乙醇加入硫酸溶液中配制成反应溶剂，然后倒入反应釜中，密闭；
(3)将反应釜放入210℃烘箱中，保温240分钟后，取出，冷却到室温后打开反应釜；
(4)结果：所有颗粒的树脂基板都与铜箔(或铜线)彻底分离，阻焊膜呈细小的片状进入溶剂中，基板溶胀变软，干燥后变硬，具有较高的强度，金属铜表面光亮，背面没有粘连的残余基体。
实施例3
(1)取例2中的颗粒60个，加入到50ml的反应釜中；
(2)分别称取20克10％的硫酸水溶液和4克乙醇，将乙醇加入硫酸溶液中配制成反应溶剂，然后倒入反应釜中，密闭；
(3)将反应釜放入210℃烘箱中，保温240分钟后，取出，冷却到室温后打开反应釜；
(4)结果：所有颗粒的树脂基板都与铜箔(或铜线)彻底分离，阻焊膜呈片状脱落到溶剂中，基板溶胀变软，干燥后变硬，具有较高的强度，金属铜表面光亮，背面没有粘连的残余基体。
实施例4
(1)取例2中的颗粒60个，加入到50ml的反应釜中；
(2)分别称取20克10％的硫酸水溶液和16克甲醇，将甲醇加入硫酸水溶液中配制成反应溶剂，然后倒入反应釜中，密闭；
(3)将反应釜放入210℃烘箱中，保温240分钟后，取出，冷却到室温后打开反应釜；
(4)结果：所有颗粒的树脂基板都与铜箔(或铜线)彻底分离，阻焊膜呈细小的片状进入溶剂中，基板溶胀变软，干燥后变硬，具有较高的强度，金属铜表面光亮，背面没有粘连的残余基体。
对比例1
(1)取例2中的颗粒30个，加入到50ml的反应釜中；
(2)分别称取20克10％的磷酸水溶液和16克乙醇，将乙醇加入磷酸水溶液中配制成反应溶剂，然后倒入反应釜中，密闭；
(3)将反应釜放入210℃烘箱中，保温240分钟后，取出，冷却到室温后打开反应釜；
(4)结果：所有颗粒上的铜箔(或铜线)都未与树脂基体解离，部分阻焊膜呈片状进入溶剂中。
对比例2
(1)取例2中的颗粒30个，加入到50ml的反应釜中；
(2)分别称取20克10％的氢氧化钠水溶液和16克乙醇，将乙醇加入氢氧化钠水溶液中配制成反应溶剂，然后倒入反应釜中，密闭；
(3)将反应釜放入210℃烘箱中，保温240分钟后，取出，冷却到室温后打开反应釜；
(4)结果：仅个别细的铜线从颗粒上脱落，大部分铜箔未与树脂基体解离，阻焊膜脱落进入溶剂中，基板变色、溶胀且强度很差，易碎。
对比例3
(1)取例2中的颗粒30个，加入到50ml的反应釜中；
(2)称取30克乙醇倒入反应釜中，密闭；
(3)将反应釜放入210℃烘箱中，保温240分钟后，取出，冷却到室温后打开反应釜；
(4)结果：仅个别细的铜线从颗粒上脱落，大部分铜箔未与树脂基体解离，阻焊膜脱落进入溶剂中，阻焊膜呈片状脱落进入溶剂中，基板溶胀。
对比例4
(1)取例2中的颗粒30个，加入到50ml的反应釜中；
(2)称取30克10％硫酸水溶液倒入反应釜中，密闭；
(3)将反应釜放入210℃烘箱中，保温240分钟后，取出，冷却到室温后打开反应釜；
(4)结果：仅个别细的铜线从颗粒上脱落，大部分铜箔未与树脂基体解离，阻焊膜大部分未脱落，基板溶胀，变色。

Claims (4)

1.一种废弃环氧电路板上金属铜箔的剥离方法，其特征是：
(A)将硫酸、醇和水按重量比5～15％硫酸、10～50％醇和水均匀混合，配制成反应溶剂，醇包括以下任何一种或几种的混合物：甲醇、乙醇、多元醇；
(B)将废弃环氧电路板预破碎成小颗粒，加入反应釜中，加入适量的反应溶剂，密封；
(C)加热升温至150～250℃，然后保温10～600分钟，使所述电路板颗粒中的树脂基体与金属铜箔解离；
(D)待反应釜冷却至室温后，开釜，对反应产物中的树脂基体与金属铜箔进行分离，最后经固液分离得到完全分离的树脂基体和金属铜箔颗粒。
2.根据权利要求1所述的废弃环氧电路板上金属铜箔的剥离方法，其特征是所述的反应溶剂的配制方法是：
(A)在搅拌下将浓硫酸加到水中，搅拌均匀；
(B)在搅拌下将醇与步骤(A)的硫酸水溶液混合，搅拌均匀。
3.根据权利要求1所述的废弃环氧电路板上金属铜箔的剥离方法，其特征是所述的废弃环氧电路板是使用后的废旧电路板或制造过程中报废的电路板，预破碎后产物颗粒小于20mm。
4.根据权利要求1所述的废弃环氧电路板上金属铜箔的剥离方法，其特征是所述的反应溶剂用量能够浸没过电路板颗粒。
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