CN110591297B - 一种纳米复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米复合材料及其制备方法。其制备方法包括以下步骤：步骤1：将热固性环氧树脂废弃物破碎、分选，收集非金属粉；步骤2：将非金属粉加入无机酸中于60～100℃加热20～100小时；步骤3：过滤，收集滤液，调节滤液pH值，然后加入纳米颗粒，搅拌1～3小时，得到环氧树脂纳米复合材料。本发明通过一步法直接回收滤液中环氧树脂，滤液可循环使用，无二次污染，对环境友好，而且制备的纳米复合材料具有更高的附加值。

Description

一种纳米复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及热固性环氧树脂废弃物中环氧树脂的回收技术领域，具体涉及一种纳米复合材料及其制备方法。
背景技术
由于环氧树脂具有绝缘性能高、结构强度大和密封性能好等独特的优点，广泛应用于多个领域，如电子电器、电力工业、风力发电、化学工业、航天航空、土木建筑、体育用品等。热固性环氧树脂产品俗称玻璃钢，特殊的三维网状结构使其具有不溶不熔的特性，难以用常规的回收塑料的方法回收。大量的热固性环氧树脂废弃物由于难以回收而堆积在某个角落，或直接填埋，导致大量资源的浪费。
环氧树脂一个重要应用领域是电子电器工业。印刷线路板（PCB）基板是玻璃纤维增强的环氧树脂复合材料，具有三维网状结构。PCB是电子工业的基础，是电子产品的主要零部件，承担着元器件的连接和固定，小到电子表大到航天飞机都离不开印刷线路板（PCB）。我国是印刷线路板的生产大国，产量居世界前列。在电子废弃物中含有大量的废弃PCB，特别是家用电器。随着科技的发展和生活水平的提高，电子产品更新周期加快，生命周期缩短，导致大量废弃PCB的产生。
由于废弃PCB中含有大量的有价金属和重金属，不仅具有回收价值，而且随意丢弃对环境的污染非常严重。因而，在热固性环氧树脂废弃物中，废弃PCB最受科研工作者的关注。目前，关于废弃PCB资源化研究最多的是金属的回收，而废弃PCB中金属的回收也比较成熟。据统计，带有元器件的线路板大约含40%金属、30%塑料和30%陶瓷；而拆除元器件的线路板大约含有28%的金属、72%的非金属材料。在回收金属后将产生大量的废弃非金属基板或非金属粉。目前处置这些非金属粉的方法主要是填埋，不仅占有土地，而且浪费资源、污染环境。
目前，关于其他领域的热固性环氧树脂废弃物资源化的研究较少。这些领域的废弃物由于大部分不含金属而直接填埋。
在我们以前的专利CN101407596B公布了一种化学方法回收废弃印刷线路板非金属粉中环氧树脂的方法。该方法是用萃取法回收滤液中的环氧树脂。该方法需要消耗大量萃取剂以及产生较多废液，过程比较繁琐，成本较高。为减少环氧树脂回收产生二次污染，减少回收成本，增加回收环氧树脂的经济价值，减少废液的产生，本发明直接用纳米颗粒将滤液中的环氧树脂沉淀析出。该方法直接制备环氧树脂纳米复合材料，简化回收过程，减少污染物排放，得到应用范围更加广泛、附加值更高的纳米复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以热固性环氧树脂废弃物为原料，经过分解后制备环氧树脂纳米复合材料的方法。该方法简化了环氧树脂的回收过程，降低了回收成本，同时将回收环氧树脂制备成一种新的复合材料，赋予回收环氧树脂更大的应用价值和应用领域。
为了达到上述目的，本发明提供了一种纳米复合材料的制备方法，该方法包含：
步骤1，将热固性环氧树脂废弃物粉碎、分选，回收非金属粉；
步骤2，将非金属粉加入到无机酸中，加热至60～100℃，反应20～100小时；反应结束后过滤，收集滤液，调节滤液的pH值为0～3；其中，非金属粉的重量：无机酸的体积为1 g：3～10mL，无机酸的浓度为5～10mol/L；
步骤3，在搅拌和超声的共同作用下，向滤液中加入纳米颗粒，加完后继续搅拌1～3小时，此时环氧树脂纳米复合材料沉淀析出，过滤，水洗至中性，干燥，得到环氧树脂纳米复合材料；其中，纳米颗粒的加入量为每100mL滤液中加入纳米颗粒0.1～10g。
本发明中，步骤１中，热固性环氧树脂废弃物来源于电子工业、电力工业、风力发电行业，包括电子行业的废弃印刷线路板、电力行业的热固性环氧树脂绝缘管废弃物、风力发电机组的叶片废弃物。
本发明中，步骤2中，无机酸选自硫酸、盐酸、硝酸或磷酸中的一种或两种的混合。无机酸作为分解剂，分解热固性环氧树脂废弃物中的热固性环氧树脂，使之溶于无机酸溶液中。
本发明中，步骤2中，无机酸的浓度为5～7mol/L，加热至80~95℃，反应30~40h。
本发明中，步骤3中，纳米颗粒选自纳米二氧化钛、纳米纤维素、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、富勒烯、碳纳米管、纳米石墨、氧化石墨烯或石墨烯中的一种或多种组合。利用纳米颗粒与滤液中的环氧树脂作用，使环氧树脂从滤液中沉淀分离；同时纳米颗粒也能较好地分散在环氧树脂中，避免纳米颗粒团聚。
本发明中，步骤3中，纳米颗粒的加入量为每100mL滤液中加入纳米颗粒0.2～3g。
本发明还提供 一种根据上述的纳米复合材料的制备方法得到的纳米复合材料。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
Figure 748435DEST_PATH_IMAGE001
本发明直接将热固性环氧树脂废弃物分解反应后的滤液中的环氧树脂制备成纳米复合材料，一步法回收环氧树脂，减少回收步骤和成本。
Figure 757849DEST_PATH_IMAGE002
滤液可以循环使用，不造成二次污染。
Figure 385401DEST_PATH_IMAGE003
与萃取法相比较，本发明不仅步骤少，而且避免使用大量的有机萃取剂，不仅节约成本，而且对环境友好。
Figure 521985DEST_PATH_IMAGE004
本发明制备的纳米复合材料具有更高的附加值，应用范围更广。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
废弃印刷线路板经过粉碎和分选后收集非金属粉。取120g非金属粉加入到360mL6mol/L的硝酸和磷酸（摩尔比4：1）的混合溶液中，90℃加热40小时，过滤，调节滤液pH=2；往滤液中加入3g碳纳米管，超声并搅拌3小时，过滤，洗至中性，干燥，得到碳纳米管纳米复合材料。
实施例2
废弃印刷线路板经过粉碎和分选后收集非金属粉。取200g非金属粉加入到600mL7mol/L的硝酸溶液中，85℃加热35小时，过滤，调节滤液的pH=0；往滤液中加入2g石墨烯，超声并搅拌1小时，过滤，洗至中性，干燥，得到石墨烯纳米复合材料。
实施例3
废弃印刷线路板经过粉碎和分选后收集非金属粉。取150g非金属粉加入到750mL5mol/L的硝酸溶液中，95℃加热33小时，过滤，调节滤液的pH=3；往滤液中加入1g氧化石墨烯和1g纳米二氧化钛，超声并搅拌3小时，过滤，洗至中性，干燥，得到氧化石墨烯/二氧化钛纳米复合材料。
综上所述，本发明将热固性环氧树脂废弃物经粉碎、分选而得到的非金属粉在无机酸中加热一定时间后过滤，调节滤液的pH至适当值，然后加入纳米颗粒，在超声和搅拌的共同作用下得到纳米复合材料。本发明提供了一种连续制备环氧树脂纳米复合材料的方法，操作简便，无需将滤液中的环氧树脂分离出来，减少了有机溶剂的使用，滤液可以循环使用；制备的纳米复合材料附加值高，应用范围更加广泛。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包含：
步骤1，将热固性环氧树脂废弃物粉碎、分选，回收非金属粉；
步骤2，将非金属粉加入到无机酸中，加热至60～100℃，反应20～100小时；反应结束后过滤，收集滤液，调节滤液的pH值为0～3；其中，非金属粉的重量：无机酸的体积为1 g：3～10mL，无机酸的浓度为5～10mol/L；
步骤3，在搅拌和超声的共同作用下，向滤液中加入纳米颗粒，加完后继续搅拌1～3小时，此时环氧树脂纳米复合材料沉淀析出，过滤，水洗至中性，干燥，得到环氧树脂纳米复合材料；其中，纳米颗粒的加入量为每100mL滤液中加入纳米颗粒0.1～10g，纳米颗粒选自纳米二氧化钛、纳米纤维素、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、富勒烯、碳纳米管、纳米石墨、氧化石墨烯或石墨烯中的一种或多种组合。
2.如权利要求1所述的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，热固性环氧树脂废弃物来源于电子工业、电力工业、风力发电行业，包括电子行业的废弃印刷线路板、电力行业的热固性环氧树脂绝缘管废弃物、风力发电机组的叶片废弃物。
3.如权利要求1所述的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，无机酸选自硫酸、盐酸、硝酸或磷酸中的一种或两种的混合。
4.如权利要求1所述的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，无机酸的浓度为5～7mol/L，加热至80~95℃，反应30~40h。
5.如权利要求1所述的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，纳米颗粒的加入量为每100mL滤液中加入纳米颗粒0.2～3g。
6.一种根据权利要求1-5中任意一项所述的纳米复合材料的制备方法得到的纳米复合材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112980049B (zh) * 2021-03-24 2023-04-25 重庆澳彩新材料股份有限公司 印刷电路板非金属粉原位除铜杂化改性方法及复合材料

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004115744A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Sumitomo Bakelite Co Ltd フェノール系樹脂複合材料の製造方法
CN101407596A (zh) * 2008-09-25 2009-04-15 上海第二工业大学 从废弃印刷线路板的非金属粉末中回收环氧树脂和玻璃纤维的方法
CN102229700A (zh) * 2011-05-19 2011-11-02 安徽善孚新材料科技有限公司 一种环氧树脂纳米蒙脱土复合材料及其制备方法
CN104829870A (zh) * 2015-05-13 2015-08-12 苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司 一种改性纳米二氧化硅、其制备方法及应用
CN108219085A (zh) * 2017-12-12 2018-06-29 常州市万昌化工有限公司 一种高抗冲击耐水型环氧树脂增韧剂的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004115744A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Sumitomo Bakelite Co Ltd フェノール系樹脂複合材料の製造方法
CN101407596A (zh) * 2008-09-25 2009-04-15 上海第二工业大学 从废弃印刷线路板的非金属粉末中回收环氧树脂和玻璃纤维的方法
CN102229700A (zh) * 2011-05-19 2011-11-02 安徽善孚新材料科技有限公司 一种环氧树脂纳米蒙脱土复合材料及其制备方法
CN104829870A (zh) * 2015-05-13 2015-08-12 苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司 一种改性纳米二氧化硅、其制备方法及应用
CN108219085A (zh) * 2017-12-12 2018-06-29 常州市万昌化工有限公司 一种高抗冲击耐水型环氧树脂增韧剂的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Progress in the Preparation of Composites Based on the Nonmetallic Fractions Recycled from Waste Printed Circuit Boards;Weiqiao Liu et al.;《Advanced Materials Research》;20101111;第160-162卷;518-523 *
Recycling of epoxy resin compounds for moulding electronic components;MASATOSHI IJI;《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE》;19981231;第33卷;45-53 *

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