一種有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種化學處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]印刷電路板(Printed Circuit Boards，簡稱PCB)是電子產品中必不可少的最基本元器件，從電子手表到計算機、家用電器、通信設備都含有印刷電路板。隨著生活水平的提高，家用電器從最初的奢侈品到現在的必需品，家用電器的保有量逐年增加，而且隨著科技的快速發展，電子產品的更新換代速度加快，電子產品的使用年限越來越短，導致廢舊電子產品數量逐年增加，其增長速度已超過其他固體廢棄物，成為增長速度最快的固體廢棄物。
[0003]廢棄PCB主要來源于:一是報廢的各種電子電器產品；二是在PCB生產過程中產生的大量邊角料以及不合格品。邊角料和不合格品大約占PCB生產總量的10?20%，因而每年就這一項將產生數量龐大的廢棄PCB。另外，還有一些走私的廢棄PCB。
[0004]我國是印刷線路板的生產大國，每年產生大量的廢棄邊角料，同時我國也是電器大國，每年報廢的家用電器產品數量龐大，因而我國每年產生大量的廢棄PCB。廢棄PCB中含有多種金屬，具有較高的回收價值。經過拆解、破碎、分選等步驟，將金屬回收再利用，剩下大量的非金屬粉末成為二次污染物。
[0005]大規模處置這些非金屬粉末的傳統方法是填埋和焚燒。填埋不僅占用寶貴的土地資源，而且會污染環境。焚燒會產生大量的有毒物質，特別是多溴代二苯并二惡英和多溴代二苯并呋喃，這些有毒物質是由于含溴的PCB基板在燃燒過程中產生的。
[0006]由于廢棄PCB非金屬基板是玻璃纖維增強的熱固性環氧樹脂，不溶不熔，難以用常規回收廢塑料的方法回收利用。目前關于廢棄PCB非金屬基板資源化利用的研究主要有熱解法、化學分解法、超臨界法、填充法及其他方法。填充法是用廢棄PCB非金屬粉末作為填料，制備建筑材料、復合材料(特別是高分子復合材料)是目前最受關注的一個研究領域。但是用非金屬粉末填充改性高分子材料的一個難點是需要對非金屬粉深度粉碎，一般需要粉碎到很細小的顆粒如180目(CN102161798、CN102161802、CN102675736)才有應用價值。廢棄PCB非金屬基板由于特殊的三維網狀結構而難以深度破碎。在強有力的破碎過程中，不僅消耗過多的能量，增加成本，而且產生噪聲、大量粉塵和有毒有害物質，造成二次污染。另外，用廢棄PCB非金屬粉改性高分子材料制備復合材料的另一個缺點是導致復合材料的韌性大大降低，使復合材料的適用范圍受限。
【發明內容】
[0007]為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料及其制備方法，本發明所使用的廢棄PCB非金屬粉為回收金屬后殘留的非金屬粉末，無需二次破碎，對環境友好;通過本發明方法不但可以有效地得到綜合性能優良的聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料，而且其資源化廢棄PCB非金屬粉時，直接利用回收金屬后的殘留非金屬粉，克服因深度粉碎帶來的二次環境污染。
[0008]本發明的目的是由以下技術方案實現的。
[0009]本發明提供一種有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料，所述復合材料的配方中包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉、相容劑、潤滑劑和抗氧劑；所述聚對苯二甲酸乙二醇酯、有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉、相容劑、潤滑劑和抗氧劑的重量比為(45?74):(10?50): (5?35):(0.5?3):(0.5?2)0
[0010]本發明中，所述的相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐PP-g-MAH、P0E接枝馬來酸酐POE-g-MAH或聚乙烯接枝馬來酸酐PE-G-MAH中的一種或兩種;所述的潤滑劑為聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、液體石蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣或N，N’一乙撐雙硬脂酰胺中的一種或兩種;所述的抗氧劑由四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亞磷酸三[2.4-二叔丁基苯基]酯以重量比1: (I?3)復配而成。
[0011 ]本發明中，所述有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉的制備方法如下:
①按重量體積比1:(3?8) g/mL，將粒徑為20目?180目的廢棄印刷線路板非金屬粉加入到摩爾濃度為1?811101/1的無機酸中，在50°(3?95°(3的溫度下反應0.5?30小時，反應結束后過濾，用水將非金屬粉洗至中性，干燥，得到無機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉；
②將無機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉和有機酸按照重量比為(88?94):(6?12)于高速攪拌機中高速混合，混合后干燥，得到有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉;其中:所述的有機酸為乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、葵酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸中的一種或兩種；所述的高速混合速度為1500?2000rpm/min，時間為12?35min；混合后干燥溫度為100?140°C，時間為2?12小時。
[0012]本發明中，步驟①中，所述的粒徑為20目?180目的廢棄印刷線路板非金屬粉由帶有元器件的廢棄印刷線路板或線路板生產過程產生的邊角料經過粉碎、分選和過篩處理獲得;所述的無機酸為硫酸、鹽酸或硝酸中的一種或兩種。
[0013]本發明還提供一種有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉/據對苯二甲酸乙二醇酯復合材料的制備方法，具體步驟如下:
(一)制備有機酸處理棄印刷線路板非金屬粉
①按重量體積比1:(3?8) g/mL，將粒徑為20目?180目的廢棄印刷線路板非金屬粉加入到摩爾濃度為1?811101/1的無機酸中，在50°(3?95°(3的溫度下反應0.5?30小時，反應結束后過濾，用水將非金屬粉洗至中性，干燥，得到無機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉；
②將無機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉和有機酸按照重量比為(88?94):(6?12)于高速攪拌機中高速混合，混合后干燥，得到有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉;其中:所述的有機酸為乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、葵酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸中的一種或兩者；所述的高速混合速度為1500?2000rpm/min，時間為12?35min；混合后干燥溫度為100?140°C，時間為2?12小時；
(二)擠出造粒
首先將所述的據對苯二甲酸乙二醇酯、有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉、相容劑、潤滑劑、抗氧劑按比例混合，經過擠出造粒，得到復合材料粒料;再將所述的復合材料粒料進行干燥處理，得到干燥后的復合材料粒料；其中:所述的擠出造粒過程中，各個段區的溫度均在220?270°e范圍內，螺桿轉速為100?200rpm/min;所述的復合材料粒料干燥處理溫度為90?140°C，時間為6?30小時；
(三)注塑成型
將干燥后的復合材料粒料進行注塑成型，得到有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉/聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料;所述的注塑成型各段區溫度為220?270°C。
[0014]本發明中，制備有機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉時，無機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉和有機酸的重量比優選為(88?94): (6?12)。
[0015]上述制備方法中，步驟(一)中，無機酸處理廢棄印刷線路板非金屬粉后的濾液循環使用。
[0016]上述制備方法中，步驟(二)中，干燥處理復合材料粒料的溫度為90?140°C，時間為6?30小時。
[0017]本發明與現有技術相比，具有以下優點:
①本發明所用廢棄印刷線路板非金屬粉末為回收金屬后殘留的非金屬粉末，無需二次粉碎，不會因深度粉碎而增加成本和產生有毒有害物質、粉塵及噪聲。
[0018]②本發明方法工藝簡單，能有效將廢棄印刷線路板非金屬粉資源化。
[0019]③本發明使用的無機酸回收并循環使用，不造成二次污染。
【具體實施方式】
[0020]以下結合實施例對本發明進行詳細描述，但下列實施例并不用于限制本發明，下列實施例中的相容劑、抗氧劑混合原料也可選用市售類似性能的產品，凡是沒有其他的任何未背離本發明的精神實