CN107090155A - 一种利用印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料的方法，将经过破碎和分选后获得的废弃印刷电路板或印刷电路板边角料的非金属材料（N‑PCB），用于本体增强木塑复合材料。将热塑性塑料100份，N‑PCB粉10‑50份，生物质粉10‑40份，环氧树脂1‑5份，过氧化二异丙苯0.1‑0.5份，马来酸酐1‑3份，苯乙烯单体1‑3份经过计量和混合均匀后进行挤出造粒、注塑成型，制备出N‑PCB粉增强的木塑复合材料。本发明既可以解决N‑PCB材料处置及污染问题，又可以显著提升木塑复合材料的力学性能，从而扩展木塑复合材料的应用领域。

Description

一种利用印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料的方法
技术领域
本发明涉及一种增强型木塑复合材料的制备方法，尤其是涉及一种利用印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料的方法。
背景技术
废弃印刷电路板（PCB）是一种典型的电子废弃物，含有金属和非金属两大组分，其中金属组分包括铜、金、银等，约占其质量的30%；非金属组分包括环氧树脂、酚醛树脂、玻璃纤维等，约占其质量的70%。目前，物理回收法是被广泛采用回收废PCB的有效方法之一，其中金属材料的回收利用技术已经成熟。但是，由于非金属材料组分相对较低的回收价值，致使其研究比较滞后。废印刷电路板非金属粉末（N-PCB）主要成份为热固性树脂和玻璃纤维，其中玻璃纤维作为塑料优良的补强材料，具有较高的回收价值，而热固性树脂具有阻燃增效作用。若能有效再利用N-PCB粉，不仅可以防止资源的浪费，同时也有利于环境的保护。
木塑复合材料( WPC) 兼具木材和塑料的优点，并且可大量利用废旧塑料和木粉、秸杆、稻糠等农林业的废弃物，成本低廉，因此潜在的应用范围广阔，市场前景很好。但是，由聚丙烯（PP）或聚乙烯（PE）生产的木塑复合材料具有强度和硬度偏小、耐候性弱等问题。N-PCB中的玻璃纤维是一种优良的补强剂，可显著提高WPC的力学性能。但是，由于N-PCB粉和生物质粉都是强极性材料，而PP和PE树脂极性弱，导致N-PCB和生物质粉与树脂间相容性很差，从而影响 WPC性能。因此，增加N-PCB和生物质粉与树脂间的界面相容性，对于制备高性能的WPC是必要的。目前，中国专利CN101591459A、CN103897415A、CN103834100A和CN102516591A主要有以下两种方式用于改善N-PCB粉、生物质粉与PP、PE树脂的界面相容性：一是添加偶联剂，如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或异氰酸酯偶联剂的；二是添加高分子相容剂，如马来酸酐接枝的高聚物、丙烯酸-乙烯基单体共聚物等。利用偶联剂增容使用方便，过程简单，但是效果不佳。而利用大分子增容剂一般是先合成增容剂，再添加到木塑复合材料中进行增容，即分步增容。分步增容过程繁杂，成本较高；且由于大分子增容剂难以及时迁移到相界面，增容效果受到影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种成本较低的利用印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料的方法，可对印刷电路板非金属粉废物再利用，并且利用原位增容可显著提升木塑复合材料的力学性能。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种利用印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料的方法，包括以下步骤：
（1）按重量比，将热塑性塑料100份，N-PCB粉10-50份，生物质粉10-40份，环氧树脂1-5份，过氧化二异丙苯0.1-0.5份，马来酸酐1-3份，苯乙烯单体1-3份混合均匀；
（2）将步骤（1）中得到的混合物经双螺杆挤出机进行挤压造粒，得到N-PCB增强的木塑复合材料母粒料；
（3）将步骤（2）得到的母粒料经注塑成型机成型，得到印刷电路板非金属粉增强的木塑复合材料。
进一步，所述热塑性塑料为聚丙烯、聚乙烯中的至少一种。
进一步，所述N-PCB粉是指将废弃电路板经过破碎分选后获得的非金属材料碎材，再通过100目筛选后得到的非金属材料颗粒。
进一步，所述生物质粉为木粉、秸秆粉、棉杆粉中的一种或多种。
进一步，所述生物质粉的细度为80目全通过，生物质粉中的含水量低于10wt%。
进一步，所述环氧树脂为E44或E51中的至少一种。
本发明的优点是，利用原位增容的方式，直接将热塑性塑料、N-PCB粉、生物质粉、环氧树脂、过氧化二异丙苯、马来酸酐和苯乙烯单体反应挤出，使马来酸酐和树脂分子原位接枝，并随即与木粉和N-PCB表面羟基反应，实现木塑两相间的化学联结，而且环氧树脂的加入也可与与木粉和N-PCB表面羟基反应实现界面增容。通过反应挤出一步实现基体与填料两相间的反应增容，制备出高效增强的木塑复合材料。在挤出造粒过程中直接通过化学反应增加界面相容性制备出高效增强的木塑复合材料，不仅能有效再利用N-PCB粉、解决N-PCB材料处置及污染问题，而且还可以显著提升木塑复合材料的力学性能，同时也有利于环境的保护。
具体实施方式
以下结合具体实施例以更加详细地说明本发明。
所述塑料复合材料的拉伸性能的检测方法标准为GB/T 16421-1996检测方法。弯曲性能检测方法标准为GB/T9341-2000检测方法。冲击性能检测方法标准为GB/T1043-1993检测方法。
各实施例和对比例中，所述N-PCB粉是指将废弃电路板经过破碎分选后获得的非金属材料碎材，再通过100目筛选后得到的非金属材料颗粒。
所述生物质粉的细度为80目全通过，生物质粉中的含水量低于10wt%。
对比例1：
（1）按重量比，将高密度聚乙烯（HDPE）100份，N-PCB粉20份，木粉20份，环氧树脂（E44）5份混合均匀；
（2）将步骤（1）中得到的混合物采用双螺杆挤出机挤压造粒，挤出过程中各区段温度在140-190℃之间，螺杆转速8 Hz；得到N-PCB增强的木塑复合材料母粒料；
（3）将步骤（2）得到的母粒料经注塑成型机成型，制备N-PCB/木粉/HDPE木塑复合材料，注塑各区段温度在140-190℃之间。复合材料的力学性能如表1所示：
实施例1：
（1）按重量比，将高密度聚乙烯100份，N-PCB粉20份，木粉20份，环氧树脂（E44） 5份，过氧化二异丙苯0.3份，马来酸酐2份，苯乙烯单体2份混合均匀；
（2）将步骤（1）中得到的混合物采用双螺杆挤出机挤压造粒，挤出过程中各区段温度在140-190℃之间，螺杆转速8 Hz，得到N-PCB增强的木塑复合材料母粒料；
（3）将步骤（2）得到的母粒料经注塑成型机成型，注塑各区段温度在140-190℃之间。得到印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料。
复合材料的力学性能如表2所示：
实施例2：
（1）按重量比，将聚丙烯100份，N-PCB粉20份，秸秆粉20份，环氧树脂（E44）5份，过氧化二异丙苯0.3份，马来酸酐2份，苯乙烯单体2份混合均匀；
（2）将步骤（1）中得到的混合物经双螺杆挤出机进行挤压造粒，挤出过程中各区段温度在140-190℃之间，螺杆转速8 Hz；
（1）（3）将步骤（2）得到的母粒料经注塑成型机成型，注塑各区段温度在140-190℃之间，得到印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料。
复合材料的力学性能如表3所示：
实施例3：
（1）按重量比，将回收聚乙烯100份，N-PCB粉40份，秸秆粉20份，环氧树脂（E51）5份，过氧化二异丙苯0.3份，马来酸酐2份，苯乙烯单体2份混合均匀；（2）将步骤（1）中得到的混合物经双螺杆挤出机进行挤压造粒，挤出过程中各区段温度在140-190℃之间，螺杆转速8Hz；
（2）（3）将步骤（2）得到的母粒料经注塑成型机成型，注塑各区段温度在140-190℃之间，得到印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料。
复合材料的力学性能如表4所示：

Claims (5)

1.一种利用印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量比，将热塑性塑料100份，N-PCB粉10-50份，生物质粉10-40份，环氧树脂1-5份，过氧化二异丙苯0.1-0.5份，马来酸酐1-3份，苯乙烯单体1-3份混合均匀；
所述N-PCB粉是指将废弃电路板经过破碎分选后获得的非金属材料碎材，再通过100目筛选后得到的非金属材料颗粒；
（2）将步骤（1）中得到的混合物经双螺杆挤出机进行挤压造粒，得到N-PCB增强的木塑复合材料母粒料；
（3）将步骤（2）得到的母粒料经注塑成型机成型，得到印刷电路板非金属粉增强的木塑复合材料。
2.根据权利要求1所述的利用印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料的方法，其特征在于，所述热塑性塑料为聚丙烯、聚乙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的利用印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料的方法，其特征在于，所述生物质粉为木粉、秸秆粉、棉杆粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1或3所述的利用印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料的方法，其特征在于，所述生物质粉的细度为80目全通过，生物质粉中的含水量低于10wt%。
5.根据权利要求1或2所述的利用印刷电路板非金属粉增强木塑复合材料的方法，其特征在于，所述环氧树脂为E44或E51中的至少一种。
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