CN102161802A - 一种废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料及其制备方法，所述的复合材料的原料中含有：硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂；所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂的重量比为：10～30∶70～90∶2.8～3.6∶7～9∶0.14～0.18。所述的复合材料是将所述的原料经过物料预处理、混合造粒处理、注塑成型处理制备而成。本发明将废印刷电路板回收利用，有利于环保；本发明的弯曲强度、维卡软化强度(VST)高，具有阻燃性能，是良好的复合材料。

Description

一种废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料及其制备方法，所述的复合材料的原料中含有：硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂；所述的复合材料是将所述的原料经过物料预处理、混合造粒处理、注塑成型处理制备而成。

背景技术：

印刷电路板(PCB)是电子信息产品基本构件，种类众多。电视机、洗衣机等家用电器设备多为纸纤维浸酚醛树脂硬化而成的单面覆铜板(FR-14)。目前我国已经进入电子家电报废高峰期，据预测，2009年我国至少报废3718万台电视机、924万台电冰箱、1187万台洗衣机，这些报废家电中PCB约占3％，由此推测，纸基PCBs报废量巨大。废弃PCBs中金属约占30％，一直是资源化回收的重点；但是约70％的非金属因金属回收方法不同或被丢弃或被焚烧。在南方局部地区，非法焚烧废弃PCB回收金属过程产生的大量有机污染物被扩散到环境介质中，造成严重的环境污染。

用于PCBs生产的热固性树脂不能像热塑性材料一样重新再生造粒，如何有效使用是废PCBs资源化的难点。目前有关废PCBs废金属粉的应用主要集中在利用FR-4中含大量玻璃纤维作为填料用于制作建筑材料、热塑或热固塑料等。有关利用废纸基PCBs非金属粉基本性质、与热塑性树脂制作复合材料方面未见相关研究报道。所以，市场上需要一种由废纸基PCBs非金属粉与热塑性树脂制备而成的复合材料，实现废PCBs的资源化回收和进一步利用。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料及其制备方法，所述的复合材料的原料中含有：硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂；所述的复合材料是将所述的原料经过物料预处理、混合造粒处理、注塑成型处理制备而成。本发明将废印刷电路板回收利用，有利于环保；本发明的弯曲强度、维卡软化强度(VST)高，具有阻燃性能，是良好的复合材料。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

所述的复合材料的原料中含有：硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂；所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂的重量比为：10～30∶70～90∶2.8～3.6∶7～9∶0.14～0.18。

本发明的目的是由以下另一技术方案实现的：

一种废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料的制备方法，所述的复合材料的原料中含有：硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂；所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂的重量比为：10～30∶70～90∶2.8～3.6∶7～9∶0.14～0.18；制备方法为：

I.物料预处理：

A.所述的硅烷化印刷电路板非金属材料制备：

a.将废印刷电路板去除表面元器件，并进行粉碎处理、分选处理、收集过筛处理，得到印刷电路板非金属粉；所述的印刷电路板非金属粉的粒径为180目；

b.将硅烷类偶联剂与工业酒精按体积比1～5∶5～10；在室温混合20～30min，得到醇解后的硅烷类偶联剂；

c.将所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉混合后进行搅拌处理，得到混合粉末；所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉的重量比为1～5∶95～99；所述的搅拌处理中，时间为10～30min，转速1300～2000rpm/min；

d.将所述的混合粉末进行干燥处理，得到所述的硅烷化印刷电路板非金属材料；所述的干燥处理中，时间为1.5～3h，温度为50～100℃；

II.混合造粒：

按照上述配比将所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂进行混合，再进行造粒处理，得到粒料；所述的造粒处理中，8个段区的温度均在150～210℃范围内，螺杆转速为140～200rpm/min；

III.注塑成型：

将所述的粒料进行注塑成型处理，得到所述的废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料；所述的注塑成型处理中，4个段区温度均在180～220℃范围内。

本发明相比现有技术具有以下有益效果：

1.本发明将废印刷电路板回收利用，有利于环保；

2.本发明的弯曲强度、维卡软化强度(VST)高，具有阻燃性能，是良好的复合材料。

具体实施方式：

实施例1：

一种废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料的制备方法，所述的复合材料的原料中含有：硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂；所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂的重量比为：10～30∶70～90∶2.8～3.6∶7～9∶0.14～0.18；

所述的聚氯乙烯(PVC)，为SG-5型，购自河南神马氯碱发展有限责任公司；

所述的稳定剂为三盐基硫酸铅(3PbO.PbSO₄.H₂O)和二盐基亚磷酸铅(2PbO.2PbHPO₂.H₂O)，购自江都三洋公司；所述的三盐基硫酸铅与二盐基亚磷酸铅的重量比为1∶1；

所述的增塑剂为邻苯二甲酸丁二酯(DBP)，结构式为

为市场常规产品；

所述的润滑剂为硬脂酸(Hst)，购自国药集团化学试剂有限公司；

所述的复合材料的制备方法为：

I.物料预处理：

A.所述的硅烷化印刷电路板非金属材料制备：

a.将废印刷电路板去除表面元器件，并进行粉碎处理、分选处理、收集过筛处理，得到印刷电路板非金属粉；所述的印刷电路板非金属粉的粒径为180目；

所述的粉碎处理中，采用的设备为超微粉碎机(RT-25，台湾)破碎过筛；

所述的分选处理为静电分选，采用的设备为YD3040211I型高压电选机(外形尺寸900mm×872mm×2000mm，辊筒直径30cm，处理能力0.05～0.20t/h，传动功率0.6kW)；

所述的分选处理也可以采用几种方法结合处理使效果最优化，采用的设备为涡流分选机YW型涡电流金属(非铁)回收机，由长沙矿冶研究院生产；

b.将硅烷类偶联剂与工业酒精按体积比1～5∶5～10；在室温混合20～30min，得到醇解后的硅烷类偶联剂；所述的硅烷类偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，结构式为

KH-550型，购自南京曙光化工厂；

c.将所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉混合后进行搅拌处理，得到混合粉末；所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉的重量比为1～5∶95～99；所述的搅拌处理中，时间为10～30min，转速1300～2000rpm/min，采用的设备为高速搅拌机；

d.将所述的混合粉末进行干燥处理，得到所述的硅烷化印刷电路板非金属材料；所述的干燥处理中，时间为1.5～3h，温度为50～100℃；采用的设备为DZF-200型真空干燥箱，购自上海圣欣科学仪器有限公司；

II.混合造粒：

按照上述配比将所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、三盐基硫酸铅和二盐基亚磷酸铅、邻苯二甲酸丁二酯、硬脂酸进行混合，再进行造粒处理，得到粒料；所述的造粒处理中，8个段区的温度均在150～210℃范围内，螺杆转速为140～200rpm/min；采用的设备为ZSK-25WLE型双螺杆挤出机，购自德国WP公司；

III.注塑成型：

将所述的粒料进行注塑成型处理，得到所述的废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料；所述的注塑成型处理中，4个段区温度均在180～220℃范围内；采用的设备为JPH10型注塑机，购自上海生欣科学仪器有限公司。

本实施例所用重量单位为千克，也可以为克；

在本实施例中，所述的复合材料中的各原料可以在给出的配比范围内灵活组合，在此不一一枚举。

实施例2：

本实施例是在实施例1基础上的优选方案，所用原料(组分)的品质与实施例1相同；所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂的重量比为10∶90∶3.6∶9∶0.18。

本实施例的制备方法参见实施例1，区别在于：

I-A-b步骤中，将硅烷类偶联剂与工业酒精按体积比2∶8；在室温混合20min，得到醇解后的硅烷类偶联剂；

I-A-c步骤中，所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉的重量比为2∶98；所述的搅拌处理中，时间为20min，转速为1300rpm/min；

I-A-d步骤中，所述的干燥处理中，时间为1.5h，温度为50℃；

II步骤中，所述的造粒处理中，各段区的温度为150℃，螺杆转速为140rpm/min；

III步骤中，所述的注塑成型处理中，各段区的温度为180℃、180℃、180℃、180℃；

本实施例所用重量单位为千克，也可以为克。

本实施例中的复合材料的检测结果如下：

1.弯曲强度检测：

用电子万能材料试验机(LR30K，英国LIOYD公司)，依照GB/T1040-1992标准测定，室温下测试速率分别为50mm/min和10mm/min；本实施例的复合材料的弯曲强度为21.9MPa；

2.拉伸强度检测：

弯曲强度用电子万能材料试验机(LR30K，英国LIOYD公司)依照GB9341-2000标准测定，在室温下测试速率分别为50mm/min和10mm/min来测试。本实施例的复合材料的拉伸强度为22.3MPa；

3.维卡转化温度(VST)检测：

用热变形维卡软化点温度测定仪(XRW-300，承德金建检测仪器有限公司)，依照GB/T1643-2000标准测定，加热速率为50℃/h，荷载10N；本实施例的复合材料的维卡软化温度为66.5VST/℃；

实施例3：

本实施例是在实施例1基础上的优选方案，所用原料(组分)的品质与实施例1相同；所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂的重量比为20∶80∶3.2∶8∶0.16。

本实施例的制备方法参见实施例1；区别在于：

I-A-b步骤中，将硅烷类偶联剂与工业酒精按体积比3∶7，在室温混合25min，得到醇解后的硅烷类偶联剂；

I-A-c步骤中，所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉的重量比为3∶97；所述的搅拌处理中，时间为30min，转速为1600rpm/min，

I-A-d步骤中，所述的干燥处理中，时间为2h，温度为70℃；

II步骤中，所述的造粒处理中，各段区的温度为170℃，螺杆转速为160rpm/min；

III步骤中，所述的注塑成型处理中，各段区的温度为190℃、185℃、185℃、185℃；

本实施例所用重量单位为千克，也可以为克。

本实施例的检测方法和设备参见实施例2；本实施例中的复合材料的检测结果如下：本实施例的复合材料的弯曲强度为30.5MPa；拉伸强度22.6Mpa；维卡软化温度67.1℃。

实施例4：

本实施例是在实施例1基础上的优选方案，所用原料(组分)的品质与实施例1相同；所述的硅烷化印刷电路板非金属材料与聚氯乙烯树脂原料混合物的重量比为：30∶70∶2.8∶7∶0.14。

本实施例的制备方法参见实施例1；区别在于

I-A-b步骤中，将硅烷类偶联剂与工业酒精按体积比4∶6；在室温混合25min，得到醇解后的硅烷类偶联剂；

I-A-c步骤中，所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉的重量比为4∶96；所述的搅拌处理中，时间为20min，转速为1800rpm/min；

I-A-d步骤中，所述的干燥处理中，时间为3h，温度为100℃；

II步骤中，所述的造粒处理中，各段区的温度为190℃，螺杆转速为190rpm/min；

III步骤中，所述的注塑成型处理中，各段区的温度为195℃、190℃、180℃、190℃；

本实施例所用重量单位为千克，也可以为克。

本实施例的检测方法和设备参见实施例2；本实施例中的复合材料的检测结果如下：本实施例的复合材料的弯曲强度为35.6MPa；拉伸强度24.7Mpa；维卡软化温度67.2℃。

Claims (9)

1.一种废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述的复合材料的原料中含有：硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂；所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂的重量比为：10～30∶70～90∶2.8～3.6∶7～9∶0.14～0.18。

2.根据权利要求1所述的废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述的稳定剂为三盐基硫酸铅和二盐基亚磷酸铅，所述的三盐基硫酸铅与二盐基亚磷酸铅的重量比为1∶1；所述的增塑剂为邻苯二甲酸丁二酯，所述的润滑剂为硬脂酸。

3.根据权利要求2所述的废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂的重量比为10∶90∶3.6∶9∶0.18。

4.根据权利要求2所述的废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂的重量比为20∶80∶3.2∶8∶0.16。

5.根据权利要求2所述的废旧印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述的硅烷化印刷电路板非金属材料与聚氯乙烯树脂原料混合物的重量比为：30∶70∶2.8∶7∶0.14。

6.一种废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的复合材料的原料中含有：硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂；所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂的重量比为：10～30∶70～90∶2.8～3.6∶7～9∶0.14～0.18；制备方法为：

I.物料预处理：

A.所述的硅烷化印刷电路板非金属材料制备：

a.将废印刷电路板去除表面元器件，并进行粉碎处理、分选处理、收集过筛处理，得到印刷电路板非金属粉；所述的印刷电路板非金属粉的粒径为180目；

b.将硅烷类偶联剂与工业酒精按体积比1～5∶5～10；在室温混合 20～30min，得到醇解后的硅烷类偶联剂；

c.将所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉混合后进行搅拌处理，得到混合粉末；所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉的重量比为1～5∶95～99；所述的搅拌处理中，时间为10～30min，转速1300～2000rpm/min；

d.将所述的混合粉末进行干燥处理，得到所述的硅烷化印刷电路板非金属材料；所述的干燥处理中，时间为1.5～3h，温度为50～100℃；

II.混合造粒：

按照上述配比将所述的硅烷化印刷电路板非金属材料、聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂进行混合，再进行造粒处理，得到粒料；所述的造粒处理中，8个段区的温度均在150～210℃范围内，螺杆转速为140～200rpm/min；

III.注塑成型：

将所述的粒料进行注塑成型处理，得到所述的废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料；所述的注塑成型处理中，4个段区温度均在180～220℃范围内。

7.根据权利要求6所述的废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：

I-A-b步骤中，将硅烷类偶联剂与工业酒精按体积比2∶8；在室温混合20min，得到醇解后的硅烷类偶联剂；

I-A-c步骤中，所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉的重量比为2∶98；所述的搅拌处理中，时间为20min，转速为1300rpm/min；

I-A-d步骤中，所述的干燥处理中，时间为1.5h，温度为50℃；

II步骤中，所述的造粒处理中，各段区的温度为150℃，螺杆转速为140rpm/min；

III步骤中，所述的注塑成型处理中，各段区的温度为180℃、180℃、180℃、180℃。

8.根据权利要求6所述的废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：

I-A-b步骤中，将硅烷类偶联剂与工业酒精按体积比3∶7，在室温 混合25min，得到醇解后的硅烷类偶联剂；

I-A-c步骤中，所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉的重量比为3∶97；所述的搅拌处理中，时间为30min，转速为1600rpm/min，

I-A-d步骤中，所述的干燥处理中，时间为2h，温度为70℃；

II步骤中，所述的造粒处理中，各段区的温度为170℃，螺杆转速为160rpm/min；

III步骤中，所述的注塑成型处理中，各段区的温度为190℃、185℃、185℃、185℃。

9.根据权利要求6所述的废印刷电路板非金属粉/聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：

I-A-b步骤中，将硅烷类偶联剂与工业酒精按体积比4∶6；在室温混合25min，得到醇解后的硅烷类偶联剂；

I-A-c步骤中，所述的醇解后的硅烷类偶联剂与所述的印刷电路板非金属粉的重量比为4∶96；所述的搅拌处理中，时间为20min，转速为1800rpm/min；

I-A-d步骤中，所述的干燥处理中，时间为3h，温度为100℃；

II步骤中，所述的造粒处理中，各段区的温度为190℃，螺杆转速为190rpm/min；

III步骤中，所述的注塑成型处理中，各段区的温度为195℃、190℃、180℃、190℃。