CN104327374A - 废弃电路板非金属超细粉体及其与聚烯烃的复合材料和它们的制备方法 - Google Patents

废弃电路板非金属超细粉体及其与聚烯烃的复合材料和它们的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种废弃电路板非金属超细粉体的制备方法是将市售废弃电路板非金属粉加入固相力化学反应器中进行碾磨,碾磨过程中控制磨盘盘面温度为5-25℃,压力为15-25KN,转速为100-400转/分,碾磨10-20次即得平均体积粒径≤65μm,比表面积≥0.12m2/g,粒径分散度小于≤4的废弃电路板超细粉体。本发明公开的用该超细粉体与聚烯烃制备复合材料的方法是将该超细粉体先与市售废弃聚烯烃粒料、偶联剂、相容剂和聚烯烃蜡制成母料,然后再与市售废弃聚烯烃粒料按1-1.5:1共混均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出。本发明操作简便,回收成本低廉,易于规模化生产,所得复合材料的外观和性能大为提高,是废弃电路板非金属粉体的一条新的回收利用途径。

Description

废弃电路板非金属超细粉体及其与聚烯烃的复合材料和它们的制备方法
技术领域
本发明属于非金属粉回收材料及其回收方法技术领域,具体涉及一种废弃电路板非金属超细粉体及其与聚烯烃的复合材料和它们的制备方法
背景技术
印刷电路板(PCB)产业是电子电器行业的基础,其产量和用量都很巨大,2012年全球印制电路板产值已达543.10亿美元(国家统计年鉴,2013年)。我国是全球最大的印刷电路板的生产和消费国,约占40%(全球电子电路行业2013年年度报告)。每年我国废弃的印刷电路板(WPCB)超过50万吨(中国塑料行业2013年统计报告),WPCB中的金属材料回收技术已较为成熟,但其中的非金属材料部分是由玻纤以及交联环氧或不饱和树脂组成,约占总重量的50%,由于其不溶不熔,难以回收,一般通过堆放、焚烧或填埋处理,这不仅浪费大量可再回收资源,还对环境造成严重危害。如在我国广东清远地区,堆积如山的WPCB非金属粉(见图1)由于没有合适的方法处理,露天堆放在路边,给当地的环境造成严重的污染。因此,如何将其合理回收利用是国民经济持续发展亟待解决的问题。
在废旧电路板非金属材料的回收利用技术中,利用废弃电路板中的非金属粉制备复合材料是当前研究的热点和主流。如将废弃电路板非金属粉填充环氧树脂(CN1792618A)、聚氯乙烯(PVC)(Wang X,Guo Y,Liu J.et al,Journal of environmental management,2010,91:2505-2510),代替木粉制备酚醛复合材料(CN101037527A;Guo J,Rao Q,Xu Z.et al,Journalof Hazardous materials,2008,153:728-734)或作为增强填料增强聚酯(Hong S G,Su S H.etal/Journal of Environmental Science&Health Part A,1996,31:1345-1359)、聚丙烯(PP)(Zheng Y,Shen Z,Cai C,et al.Journal of Hazardous Materials,2009,163:600-606)等。但直接采用这些粉体来填充制备的复合材料存在以下问题:1)制品外观极差,难以被市场所接收。从利用WPCB制备的PP复合材料(PP/WPCB=7/3)可以看到,由于普通工业方法制备的WPCB非金属粉体粒径较大且分布较宽(大于300μm),故制备的复合材料分散较差,使得成型的制品表面有许多白色颗粒或黄斑,表面粗糙,外观极差(见图2)。2)制品力学性能差,强度低,性能不稳定,其实用性面临巨大的挑战。究其原因,是因为市售的WPCB非金属粉中存在大量粒径大于200um的玻纤的聚集体(见图3),且环氧或不饱和树脂紧密附着在玻纤表面(见图4),当这种粉体填充至PP经热塑加工后,这些聚集体仍不能良好分散,会在材料中形成白色颗粒或黄斑(见图5),严重影响材料的外观和力学性能。
针对现有WPCB非金属粉体填充制备的复合材料存在的问题,研究较多的是采用的高温热解的方法将WPCB非金属粉中的热固性树脂分解,将剩余的玻璃纤维作为填料填充聚合物制备复合材料(Zheng Y,Shen Z,Shulin Ma,Cai C,et al.Journal of Hazardousmaterials,2009,170:978-982),但热解过程产生大量有毒有害气体,对环境危害极大。将WPCB非金属粉进一步粉碎,再经表面处理填充至高分子基体制备复合材料是解决WPCB非金属粉回收利用难题的有效方法。但遗憾的是,目前尚无将市售WPCB非金属粉进行进一步超细粉碎改性研究的相关工作报道。
本发明人根据目前已工业化应用的超细粉碎技术——球磨粉碎和气流粉碎,用其对WPCB非金属粉进行了进一步粉碎,再经表面处理填充至高分子基体中来制备复合材料进行了对比研究,实验结果表明这两种处理技术仍存在问题。
图6是利用球磨粉碎的WPCB非金属粉的SEM照片,从该照片可以看到,球磨难以将WPCB非金属粉中包覆有环氧树脂的玻璃纤维聚集体粉碎,且其中的环氧或不饱和树脂颗粒也不能粉碎至更细,无疑采用这种球磨粉碎的WPCB非金属粉来填充制备相应的复合材料的话,仍会直接影响最终产品的外观,也就是说球磨粉碎仍不能解决WPCB制备复合材料存在的问题。究其原因,是由于球磨粉碎本身的原理造成的。球磨粉碎的原理是利用研磨体与球磨内壁之间的摩擦,使研磨颗粒受到冲击作用,使存在于该颗粒表面上固有的或新生成的裂纹扩张,进而导致其破碎或产生塑性变形,而该粉碎方式产生的冲击力还难以将包覆有环氧树脂的玻璃纤维聚集体和环氧或不饱和树脂颗粒粉碎。且球磨粉碎过程中,物料容易沾壁和沉底,造成物料粉碎不均匀。
而气流粉碎的原理是将干燥的压缩空气通过拉瓦尔喷嘴高速喷射入粉碎腔,在多股高压气流的交汇点处物料被反复碰撞、磨擦、剪切而被粉碎。该粉粹方式的主要作用力是冲击力和剪切力。图7是利用气流粉碎制备的WPCB非金属粉的SEM照片,从该照片可以看到,气流粉碎虽然可以粉碎WPCB中包覆有环氧树脂的玻璃纤维的聚集体,但不能粉碎具有一定韧性的环氧或不饱和树脂颗粒,无疑仍然会在一定程度上影响最终产品的外观和性能。另外,在气流粉碎过程中,WPCB中残余的铜粉(3-5wt%)因密度较大,极易沉积堵塞气流通道,造成设备生产效率降低,同时增加设备维修成本,并且工业化气流粉碎设备价格昂贵,成本较高。
发明内容
本发明目的是针对现有废弃电路板非金属粉体回收利用技术中存在的不足,首先提供一种废弃电路板非金属超细粉体的制备方法,该方法是一种通过固相力化学技术,高效、清洁、简便的制备WPCB非金属超细粉体的方法。
本发明的另一目的是提供一种由上述方法制备的废弃电路板非金属超细粉体。
本发明的第三个目的是提供用上述所得的废弃电路板非金属超细粉体与废弃聚烯烃来制备复合材料的方法。
本发明第四个目的是提供一种由上述方法制备的废弃电路板非金属超细粉体/聚烯烃复合材料。
本发明提供的废弃电路板非金属超细粉体的制备方法,其特征在于该方法是将市售废弃电路板非金属粉加入固相力化学反应器中进行碾磨,碾磨过程中通入冷却循环水,控制固相力化学反应器磨盘盘面温度为5-25℃,压力为15-25KN,转速为100-400转/分,循环研磨10-25次即得废弃电路板超细粉体。
以上方法所述的碾磨过程中控制固相力化学反应器磨盘盘面温度优选为5-15℃;压力优选为18-20KN;转速优选为200-400转/分;循环研磨优选15-20次。
以上方法所述的固相力化学反应器为本发明人已获专利权(ZL95242817.2)的磨盘型固相力化学反应器。
本发明提供的由上述方法制备的一种废弃电路板非金属超细粉体,其特征在于该废弃电路板非金属超细粉体的平均体积粒径≤65μm,比表面积≥0.12m2/g,粒径分散度小于≤4。
以上所述的废弃电路板非金属超细粉体的平均体积粒径优选为20~65μm,比表面积优选为0.12~0.22m2/g,粒径分散度优选为3.5~4。
本发明提供的一种废弃电路板非金属超细粉体/聚烯烃复合材料的制备方法,其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下:
1)先将偶联剂0.5-2wt%和废弃电路板超细粉体40-60wt%放入高速混合机混合均匀,然后再与市售废弃聚烯烃粒料30-45wt%、相容剂6-10wt%和聚烯烃蜡0-8wt%混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出制备母料;
2)将所得母料与市售废弃聚烯烃粒料按1-1.5:1共混均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚烯烃复合材料。
上述方法中所用的废弃电路板超细粉体优选为50-55wt%;所用的市售废弃聚烯烃粒料优选为30-36wt%;所用的相容剂优选为6-8wt%;所用的聚烯烃蜡优选为5-8wt%。
上述方法中所用的市售废弃聚烯烃粒料为市售废弃聚丙烯粒料、市售废弃聚乙烯粒料或市售废弃苯乙烯粒料中的任一种。
上述方法中所用的偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种。其中硅烷偶联剂优选KH550和KH560,钛酸酯偶联剂优选TTS和KR-41B。
上述方法中所用的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、高密度聚乙烯接枝马来酸酐、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐或聚烯烃弹性体接枝马来酸酐中的任一种。
上述方法中所用的聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或石蜡中的任一种。
本发明提供的由上述方法制备的废弃电路板非金属超细粉体/聚烯烃复合材料,其特征在于该复合材料是由以下组分经共混制得:
该复合材料外观光滑,加工性能与纯废弃聚烯烃接近,熔融指数与市售废弃电路板非金属粉制备的复合材料相比提高幅度大于30%,拉伸强度与市售废旧聚烯烃和市售废弃电路板非金属粉制备的复合材料相比提高幅度大于10%,弯曲模量提高幅度大于50%。
以上复合材料中所含的废弃电路板超细粉体优选25-33wt%;所含的市售废弃聚烯烃粒料优选58-68wt%;所含的相容剂优选3-4.8wt%;所含的聚烯烃蜡优选2.5-4.8wt%。
以上复合材料中所含的市售废弃聚烯烃粒料为市售废弃聚丙烯粒料、市售废弃聚乙烯粒料或市售废弃苯乙烯粒料中的任一种。
以上复合材料中所含的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、高密度聚乙烯接枝马来酸酐、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐或聚烯烃弹性体接枝马来酸酐中的任一种。
以上复合材料中所含的偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种。其中硅烷偶联剂优选KH550和KH560,钛酸酯偶联剂优选TTS和KR-41B。
以上复合材料中所含的聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或石蜡中的任一种。
本发明与现有技术相比,具有以下积极效果:
1、由于本发明提供的废弃电路板非金属超细粉体的制备方法不仅将市售废弃电路板非金属粉用能够提供强大挤压、剪切和环向应力作用的固相力化学技术进行碾磨处理,且还匹配了相应的碾磨处理条件,因而能使物料受到强烈的挤压、剪切作用,既能粉碎WPCB中包覆有环氧树脂的玻璃纤维的聚集体,又能粉碎具有一定韧性的环氧或不饱和树脂颗粒,为后续与其它高聚物材料复合以获得优良的外观和性能奠定了良好的基础。
2、由于本发明提供的废弃电路板非金属超细粉体的制备方法是用磨盘型固相力化学反应器对市售的废弃电路板非金属粉进行碾磨处理,因该设备强大的三维剪切力,可使玻璃纤维表面的环氧树脂完全剥离,因而有利于后续的玻璃纤维表面偶联剂处理,以增加玻璃纤维和基体聚烯烃树脂的粘结力,同时增加相容剂与玻璃纤维的接触面积,提高基体与玻璃纤维的相容性,最终使所得复合材料的力学性能提高。
3、由于本发明提供的复合材料的制备方法是采用两步法制备,即先将废弃电路板非金属粉体、增容剂聚烯烃接枝马来酸酐、润滑剂聚烯烃蜡共混制备母料,再将母料与废弃聚烯烃纯料共混制备高性能复合材料,因而使制备的复合材料中废弃电路板非金属粉体分散得更为均匀,与基体树脂相容更好,以进一步提高所得复合材料的力学性能。
4、由于本发明提供的废弃电路板非金属超细粉体的制备方法所采用的磨盘型固相力化学反应器价格相对于气流粉碎装置而言大为低廉,且也不存在如球磨粉碎过程中,物料容易沾壁和沉底,造成物料粉碎不均匀或在气流粉碎过程中,WPCB中残余的铜粉(3-5wt%)因密度较大,极易沉积堵塞气流通道,造成设备生产效率降低的问题,因而设备投资小,维修成本低,生产效率高。
5、本发明提供的方法不仅操作简便,回收成本低廉,易于规模化生产,且回收过程中无任何废弃物产生,无二次污染,同时也为废弃电路板非金属粉体提供了一条新的回收利用途径。
附图说明
图1为堆积如山的废弃印刷电路板(WPCB)的照片。
图2为堆积如山的废弃印刷电路板非金属粉的照片。
图3为用市售WPCB非金属粉与PP(30/70)制备的复合材料样条的外观形貌的照片。
图4为市售WPCB非金属粉中玻纤聚集体放大倍数为500的扫描电镜照片。
图5为市售WPCB非金属粉中环氧或不饱和树脂紧密附着在玻纤表面放大倍数为10000的扫描电镜照片。
图6为用市售WPCB非金属粉填充至PP(30/70)所得复合材料断面放大倍数为500的扫描电镜照片。
图7为用球磨粉碎技术粉碎后所得的WPCB非金属粉放大倍数100的扫描电镜照片。
图8为用气流粉碎技术粉碎后所得的WPCB非金属粉放大倍数100的扫描电镜照片。
图9为用本发明方法经固相力化学反应器碾磨粉碎后所得的WPCB非金属超细粉体放大倍数100的扫描电镜照片。
图10为为用本发明方法经固相力化学反应器碾磨粉碎后所得的WPCB非金属超细粉体玻璃纤维表面放大倍数10000的扫描电镜照片。
图11为纯PP、PP/WPCB(碾磨)复合材料和PP/WPCB(未碾磨)复合材料表观粘度与剪切速率的关系。
图12为市售废弃WPCB(未碾磨)制备WPCB/PP复合材料挤出条放大倍数100的外观扫描电镜照片。
图13为用本发明方法固相碾磨后所制备的PP/WPCB复合材料挤出条放大倍数100的外观扫描电镜照片。
图14为用本发明方法固相碾磨后所制备的PP/WPCB复合材料脆断面放大倍数500的扫描电镜照片。
图15为用本发明方法固相碾磨后所制备的PP/WPCB复合材料样条外观形貌的照片。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述,有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的技术熟练人员可以根据本发明作出一些非本质的改进和调整。
值得说明的是,以下实施例和对比例所得复合材料的拉伸、弯曲和冲击性能是分别按照GB/T1040.1-2006、GB/T9341-2008、GB/T1043.1-2008进行测试的,熔融指数是按照GB/T3682-2000进行测试的,其各性能提高的百分比分别是以纯废弃聚丙烯粒料的拉伸强度为32.3MPa、弯曲模量为1.7GPa、缺口冲击强度为2.6KJ/m2、熔融指数为3.9g/10min或纯废弃聚乙烯粒料的拉伸强度为22.4MPa、弯曲模量为0.33GPa、缺口冲击强度为20KJ/m2、熔融指数为4.6g/10min作为基准计算的。
实施例1
将市售废弃电路板非金属粉加入磨盘型固相力化学反应器中,碾磨过程中通入室温的冷却循环水,并控制磨盘盘面温度为5℃,压力为15KN,转速为100转/分,循环研磨10次即得废弃电路板超细粉体,该超细粉体的平均体积粒径为65μm,比表面积为0.12m2/g,粒径分散度为4。先将1.5wt%的KH550醇解和50wt%的上述超细粉体加入高速混合机高速混合5min,然后再与33.5wt%市售废弃聚丙烯粒料、10wt%聚丙烯接枝马来酸酐和5wt%聚丙烯蜡混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出制备母料;将母料与废弃聚丙烯按1:1共混均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚丙烯复合材料。该复合材料力学性能测试表明,其相对于废弃纯聚丙烯粒料的拉伸强度提高了15.6%,弯曲模量提高了82.5%,缺口冲击强度提高了11.2%,熔融指数相对于未研磨体系提高了40%。
实施例2
将市售废弃电路板非金属粉加入磨盘型固相力化学反应器中,碾磨过程中通入室温的冷却循环水,并控制磨盘盘面温度为25℃,压力为25KN,转速为250转/分,循环研磨25次即得废弃电路板超细粉体,该超细粉体的平均体积粒径为20μm,比表面积为0.22m2/g,粒径分散度为3.5。先将0.5wt%的KH550和0.5wt%的KH560混合醇解后和52wt%的上述超细粉体加入高速混合机高速混合5min,然后再与33wt%市售废弃聚丙烯粒料、6wt%聚丙烯接枝马来酸酐和8wt%聚丙烯蜡混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出制备母料;将母料与废弃聚丙烯按1:1共混均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚丙烯复合材料。该复合材料力学性能测试表明,其相对于废弃纯聚丙烯粒料的拉伸强度提高了11.4%,弯曲模量提高了62.5%,缺口冲击强度提高了11.2%,熔融指数相对于未研磨体系提高了35%。
实施例3
将市售废弃电路板非金属粉加入磨盘型固相力化学反应器中,碾磨过程中通入室温的冷却循环水,并控制磨盘盘面温度为15℃,压力为20KN,转速为250转/分,循环研磨15次即得废弃电路板超细粉体,该超细粉体的平均体积粒径为32μm,比表面积为0.18m2/g,粒径分散度为4。先将2wt%的KH550醇解后和60wt%的上述超细粉体加入高速混合机高速混合5min,然后再与30wt%市售废弃聚乙烯粒料、6wt%线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐和2wt%聚乙烯蜡混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出制备母料;将母料与废弃聚丙烯按1:1共混均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚乙烯复合材料。该复合材料力学性能测试表明,其相对于废弃纯聚乙烯粒料的拉伸强度提高了16.6%,弯曲模量提高了90.5%,缺口冲击强度提高了8.5%,熔融指数相对于未研磨体系提高了39%。
实施例4
将市售废弃电路板非金属粉加入磨盘型固相力化学反应器中,碾磨过程中通入室温的冷却循环水,并控制磨盘盘面温度为10℃,压力为18KN,转速为350转/分,循环研磨15次即得废弃电路板超细粉体,该超细粉体的平均体积粒径为32μm,比表面积为0.18m2/g,粒径分散度为4。先将1.2wt%的KH560醇解和55wt%的上述超细粉体加入高速混合机高速混合5min,然后再与35wt%市售废弃聚丙烯粒料和8.8wt%聚丙烯接枝马来酸酐混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出制备母料;将母料与废弃聚丙烯按1.2:1共混均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚丙烯复合材料。该复合材料力学性能测试表明,其相对于废弃纯聚丙烯粒料的拉伸强度提高了14.7%,弯曲模量提高了73.5%,缺口冲击强度提高了20.2%,熔融指数相对于未研磨体系提高了41%。
实施例5
将市售废弃电路板非金属粉加入磨盘型固相力化学反应器中,碾磨过程中通入室温的冷却循环水,并控制磨盘盘面温度为15℃,压力为19KN,转速为200转/分,循环研磨15次即得废弃电路板超细粉体,该超细粉体的平均体积粒径为31μm,比表面积为0.19m2/g,粒径分散度为3.9。先将1.5wt%的KH560醇解和40wt%的上述超细粉体加入高速混合机高速混合5min,然后再与45wt%市售废弃聚乙烯粒料、7.5wt%高密度聚乙烯接枝马来酸酐和6wt%聚乙烯蜡混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出制备母料;将母料与废弃聚丙烯按1:1共混均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚乙烯复合材料。该复合材料力学性能测试表明,其相对于废弃纯聚乙烯粒料的拉伸强度提高了20.7%,弯曲模量提高了53.1%,缺口冲击强度提高了15.2%,熔融指数相对于未研磨体系提高了34%。
实施例6
将市售废弃电路板非金属粉加入磨盘型固相力化学反应器中,碾磨过程中通入室温的冷却循环水,并控制磨盘盘面温度为15℃,压力为19KN,转速为200转/分,循环研磨15次即得废弃电路板超细粉体,该超细粉体的平均体积粒径为31μm,比表面积为0.19m2/g,粒径分散度为3.9。先将1.5wt%的TTS和42.5wt%的上述超细粉体加入高速混合机高速混合5min,然后再与42wt%市售废弃聚丙烯粒料和8wt%聚丙烯接枝马来酸酐6wt%聚丙烯蜡混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出制备母料;将母料与废弃聚丙烯按1.5:1共混均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚丙烯复合材料。该复合材料力学性能测试表明,其相对于废弃纯聚丙烯粒料的拉伸强度提高了14.6%,弯曲模量提高了53.2%,缺口冲击强度提高了25.2%,熔融指数相对于未研磨体系提高了36%。
实施例7
将市售废弃电路板非金属粉加入磨盘型固相力化学反应器中,碾磨过程中通入室温的冷却循环水,并控制磨盘盘面温度为25℃,压力为25KN,转速为250转/分,循环研磨25次即得废弃电路板超细粉体,该超细粉体的平均体积粒径为20μm,比表面积为0.22m2/g,粒径分散度为3.5。先将0.5wt%的KR-41B和50wt%的上述超细粉体加入高速混合机高速混合5min,然后再与36wt%市售废弃聚乙烯粒料、7wt%低密度聚乙烯接枝马来酸酐和6.5wt%聚乙烯蜡混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出制备母料;将母料与市售废弃聚乙烯粒料按1:1共混均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚乙烯复合材料。该复合材料力学性能测试表明,其相对于市售废弃纯聚乙烯粒料的拉伸强度提高了12.1%,弯曲模量提高了63.6%,缺口冲击强度提高了9.1%,熔融指数相对于未研磨体系提高了33%。
对比例1
先将1wt%的钛酸酯偶联剂KR-41B加入50wt%市售废弃电路板非金属粉体中高速混合5min,然后再与36wt%市售废弃聚乙烯粒料、7wt%的低密度聚乙烯接枝马来酸酐和6wt%聚乙烯蜡混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚乙烯复合材料。该复合材料力学性能测试表明,其相对于市售废弃纯聚乙烯粒料的拉伸强度提高了7.1%,弯曲模量提高了33.6%,缺口冲击强度降低了9.1%,熔融指数相对于纯废弃聚乙烯降低了45%。
对比例2
先将1wt%的钛酸酯偶联剂KR-41B加入50wt%经球磨后的废弃电路板非金属粉体高速混合5min,然后再与36wt%市售废弃聚乙烯粒料、7wt%的低密度聚乙烯接枝马来酸酐和6wt%聚乙烯蜡混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚乙烯复合材料。该复合材料力学性能测试表明,其相对于市售废弃纯聚乙烯粒料的拉伸强度提高了3.2%,弯曲模量降低了16.6%,缺口冲击强度降低了11.1%,熔融指数相对于纯废弃聚乙烯降低了25%。
对比例3
先将1wt%的钛酸酯偶联剂KR-41B加入50wt%经气流粉碎后的废弃电路板非金属粉体高速混合5min,然后再与36wt%市售废弃聚乙烯粒料、7wt%的低密度聚乙烯接枝马来酸酐和6wt%聚乙烯蜡混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚乙烯复合材料。该复合材料力学性能测试表明,其相对于市售废弃纯聚乙烯粒料的拉伸强度提高了8.4%,弯曲模量降低了12.0%,缺口冲击强度提高了3.8%,熔融指数相对于纯废弃聚乙烯降低了15%。

Claims (10)

1.一种废弃电路板非金属超细粉体的制备方法,其特征在于该方法是将市售废弃电路板非金属粉加入固相力化学反应器中进行碾磨,碾磨过程中通入冷却循环水,控制固相力化学反应器磨盘盘面温度为5-25℃,压力为15-25KN,转速为100-400转/分,循环研磨为10-25次即得废弃电路板超细粉体。
2.根据权利要求1所述的废弃电路板非金属超细粉体的制备方法,其特征在于该方法所述的碾磨过程中控制固相力化学反应器磨盘盘面温度为5-15℃;压力为18-20KN;转速为200-400转/分;循环研磨为15-20次。
3.一种由权利要求1所述方法制备的废弃电路板非金属超细粉体,其特征在于该废弃电路板非金属超细粉体的平均体积粒径≤65μm,比表面积≥0.12m2/g,粒径分散度小于≤4。
4.根据权利要求3所述的废弃电路板非金属超细粉体,其特征在于所述的废弃电路板非金属超细粉体的平均体积粒径为20~65μm,比表面积为0.12~0.22m2/g,粒径分散度为3.5~4。
5.一种废弃电路板非金属超细粉体/聚烯烃复合材料的制备方法,其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下:
1)先将偶联剂0.5-2wt%和废弃电路板超细粉体40-60wt%放入高速混合机混合均匀,然后再与市售废弃聚烯烃粒料30-45wt%、相容剂6-10wt%和聚烯烃蜡0-8wt%混合均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出制备母料;
2)将所得母料与市售废弃聚烯烃粒料按1-1.5:1共混均匀后经双螺杆挤出机在190-210℃挤出即可制得废弃电路板非金属超细粉体/聚烯烃复合材料。
6.根据权利要求5所述的废弃电路板非金属超细粉体/聚烯烃复合材料的制备方法,其特征在于该方法中所用的废弃电路板超细粉体为50-55wt%;所用的市售废弃聚烯烃粒料为30-36wt%;所用的相容剂为6-8wt%;所用的聚烯烃蜡为0-8wt%。
7.根据权利要求5或6所述的废弃电路板非金属超细粉体/聚烯烃复合材料的制备方法,其特征在于该方法中所用的偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种;所用的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、高密度聚乙烯接枝马来酸酐、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐或聚烯烃弹性体接枝马来酸酐中的任一种;所用的聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或石蜡中的任一种。
8.一种由上述方法制备的废弃电路板非金属超细粉体/聚烯烃复合材料,其特征在于该复合材料按重量份计是由以下组分经共混制得:
该复合材料外观光滑,加工性能与纯废弃聚烯烃接近,熔融指数与未碾磨市售废弃电路板非金属粉制备的复合材料相比提高幅度大于30%,拉伸强度与市售废旧聚烯烃粒料和市售废弃电路板非金属粉制备的复合材料相比提高幅度大于10%,弯曲模量提高幅度大于50%。
9.根据权利要求8所述的废弃电路板非金属超细粉体/聚烯烃复合材料,其特征在于该复合材料中所含的废弃电路板超细粉体为25-33wt%;所含的市售废弃聚烯烃粒料为58-68wt%;所含的相容剂为3-4.8wt%;所含的聚烯烃蜡为2.5-4.8wt%。
10.根据权利要求8或9所述的废弃电路板非金属超细粉体/聚烯烃复合材料,其特征在于该复合材料中所含的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、高密度聚乙烯接枝马来酸酐、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐或聚烯烃弹性体接枝马来酸酐中的任一种;所含的偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种;所含的聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或石蜡中的任一种。
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