專利名稱：廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法
廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法技術領域
本發明屬于固體廢棄物綜合利用技術領域，具體涉及一種廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法。
背景技術：
目前，對于廢舊線路板處置過程中非金屬材料的資源化利用，國內外目前尚缺乏有效的經濟手段，很大一部分非金屬材料被當作垃圾丟棄、焚燒或掩埋，不僅造成了嚴重的環境污染，而且導致有用資源的大量浪費。廢舊線路板中非金屬材料一般占60%以上，主要成分為玻璃纖維和熱固性環氧樹脂，若能充分利用這些材料，不僅可以緩解廢棄物處理壓力，還可以降低材料成本，具有重大的經濟意義和社會意義。
復合材料是目前材料領域最具有應用和發展前景的領域之一，也是廢舊塑料回收利用的主要途徑。廢舊線路板非金屬粉中的玻璃纖維是一種理想的增強材料，絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好，機械強度高，同時廢舊線路板非金屬粉的玻璃纖維是與固化了的環氧樹脂緊密結合在一起的復合顆粒，因此它和塑料有著很好的相容性。利用水熱法活化處理廢舊線路板非金屬粉能打斷非金屬粉中固化環氧樹脂的化學鍵產生新的活化點，從而使廢舊線路板非金屬粉產生新的活化基團，達到改善廢舊線路板非金屬粉與樹脂基體的界面結合性能的目的，從而進一步提高復合材料的整體性能。以廢舊線路板非金屬粉和廢舊塑料為原料制備的復合材料具有較理想的綜合性能，其技術的推廣應用，開辟了廢舊線路板非金屬粉和廢舊塑料回收利用的新領域，形成原料-產品-原料的封閉循環，實現了最高層次的廢舊材料資源化利用，不僅可以緩解廢棄物處理壓力，還可以降低材料成本，具有重大的經濟意義和社會意義。發明內容
本發明的目的在于提供一種廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法。
本發明提出的廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法，將干燥后的廢舊線路板非金屬粉進行水熱法活化處理，得到活化的廢舊線路板非金屬粉，再將活化的廢舊線路板非金屬粉和廢舊熱塑性樹脂回收料混合后在平行同向雙螺桿擠出機中擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。其具體步驟如下(1)在高壓反應釜中加入1 4X IO3g液化溶劑和1 IX IO3g催化劑，用玻璃棒攪拌1 30分鐘后，再加入1 IX IO3g干燥的廢舊線路板非金屬粉，用玻璃棒攪拌分散1 60分鐘后，在廣200°C下處理1分鐘 12小時后經去離子水稀釋洗滌，濾膜抽濾，反復洗滌至濾液呈中性，在25 120°C下干燥1 48小時，得到經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉；(2)將步驟⑴所得的經水熱法處理的廢舊線路板非金屬粉1 IX 10 和廢舊塑料回收料1 IX 10 —起加入高速混合機中，在轉子轉速為1 300r/min的條件下混合1 60分鐘后取出，得到預混料；(3)將步驟(2)所得的預混料1 IX IO3g和潤滑劑1 IX IO2g加入平行同向雙螺桿擠出機中，在溫度為廣200°C、螺桿轉速為1 200r/min的條件下擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料。
本發明中，步驟(1)中所述液化溶劑為水、苯酚、甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙醇、丁醇、四氫萘或十氫萘中的任一種或其多種組合。
本發明中，步驟(1)中所述催化劑為硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸、高氯酸、苯磺酸、乙二酸、醋酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀或碳酸鈉中的任一種或其多種組合。
本發明中，步驟(1)中所述廢舊線路板非金屬粉為通過將廢舊線路板破碎、粉碎磨成粉末再分離得到的非金屬粉末。
本發明中，步驟O)中所述的廢舊塑料回收料為廢舊聚乙烯回收料、廢舊聚丙烯回收料、廢舊聚氯乙烯回收料、廢舊聚苯乙烯回收料、廢舊聚甲基丙烯酸甲酯回收料、廢舊聚甲醛回收料、廢舊聚酰胺回收料、廢舊聚碳酸酯回收料、廢舊聚對苯二甲酸乙二醇酯回收料、廢舊聚對苯二甲酸丁二醇酯回收料、廢舊聚苯基硫醚、廢舊聚苯醚回收料或廢舊聚對苯二甲酸乙二醇酯回收料中的任一種或其多種組合。
本發明中，步驟(3)中所述的潤滑劑為石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸鋅或硬脂酸中的任一種或其多種組合。
本發明工藝簡單，利用水熱法活化處理廢舊線路板非金屬粉能打斷非金屬粉的化學鍵，產生新的活化點使廢舊線路板非金屬粉產生新的活化基團，達到改善廢舊線路板非金屬粉與樹脂基體的界面結合性能的目的，從而提高復合材料的整體性能。本發明制備的復合材料以廢舊線路板非金屬粉和廢舊塑料為原料，形成原料-產品-原料的封閉循環，實現了最高層次的廢舊材料資源化利用，不僅可以緩解廢棄物處理壓力，還可以降低材料成本，具有重大的經濟意義和社會意義。
圖1為實施例1給出的廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料沖擊斷面掃描電鏡圖。
具體實施方式
下面的實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。
實施例1 以水為液化溶液、硫酸為催化劑對廢舊線路板非金屬粉進行水熱法活化處理，得到經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉；再將以上經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉和廢舊聚乙烯回收料混合后在平行同向雙螺桿擠出機中擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
步驟(1)在高壓反應釜中加入800mL的水和80mL、90%重量濃度硫酸溶液，用玻璃棒攪拌10分鐘后，再加入干燥的廢舊線路板非金屬粉250g，用玻璃棒攪拌分散30分鐘后，在180°C下處理4小時后經去離子水稀釋洗滌，濾膜抽濾，反復洗滌至濾液呈中性，在 120°C下干燥6小時，得到經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉；步驟O)將步驟(1)所得的經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉200g和廢舊聚乙烯回收料800g —起加入高速混合機中，在高速混合機轉子轉速為150r/min的條件下混合30分鐘后取出，得到預混料；步驟(3)將步驟( 所得的預混料IOOOg和潤滑劑石蠟IOg加入平行同向雙螺桿擠出機中，在溫度為180°C、螺桿轉速為70r/min的條件下擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
力學性能測試結果表明廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料的沖擊強度為8KJ. πΓ2，彎曲強度為70MPa，彎曲模量為6GPa。
圖1給出廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料沖擊斷面掃描電鏡圖。
實施例2 以水為液化溶液、氫氧化鉀為催化劑對廢舊線路板非金屬粉進行水熱法活化處理，得到經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉；再將以上經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉和廢舊聚丙烯回收料混合后在平行同向雙螺桿擠出機中擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
步驟(1)在高壓反應釜中加入900mL的水和90g的氫氧化鉀，用玻璃棒攪拌20分鐘后，再加入干燥的廢舊線路板非金屬粉300g，用玻璃棒攪拌分散20分鐘后，在160°C下處理6小時后經去離子水稀釋洗滌，濾膜抽濾，反復洗滌至濾液呈中性，在10(TC下干燥6小時，得到經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉；步驟O)將步驟(1)所得的經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉250g和廢舊聚丙烯回收料750g —起加入高速混合機中，在高速混合機轉子轉速為120r/min的條件下混合40分鐘后取出，得到預混料；步驟(3)將步驟( 所得的預混料IOOOg和潤滑劑石蠟IOg加入平行同向雙螺桿擠出機中，在溫度為160°C、螺桿轉速為80r/min的條件下擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
力學性能測試結果表明廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料的沖擊強度為9KJ. m-2，彎曲強度為75MPa，彎曲模量為8GPa。
實施例3 以水為液化溶液、碳酸鉀為催化劑對廢舊線路板非金屬粉進行水熱法活化處理，得到經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉；再將以上經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉和廢舊聚氯乙烯回收料混合后在平行同向雙螺桿擠出機中擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
步驟(1)在高壓反應釜中加入600mL的水和60g的碳酸鉀，用玻璃棒攪拌20分鐘后，再加入干燥的廢舊線路板非金屬粉200g，用玻璃棒攪拌分散30分鐘后，在170°C下處理 5小時后經去離子水稀釋洗滌，濾膜抽濾，反復洗滌至濾液呈中性，在110°C下干燥5小時， 得到經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉；步驟O)將步驟(1)所得的經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉150g和廢舊聚氯乙烯回收料850g —起加入高速混合機中，在高速混合機轉子轉速為120r/min的條件下混合40分鐘后取出，得到預混料；步驟(3)將步驟( 所得的預混料IOOOg和潤滑劑石蠟15g加入平行同向雙螺桿擠出機中，在溫度為160°C、螺桿轉速為80r/min的條件下擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
力學性能測試結果表明廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料的沖擊強度為7KJ. m-2，彎曲強度為72MPa，彎曲模量為7GPa。
實施例4 以水為液化溶液、硝酸為催化劑對廢舊線路板非金屬粉進行水熱法活化處理，得到經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉；再將以上經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉和廢舊聚苯乙烯回收料混合后在平行同向雙螺桿擠出機中擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
步驟(1)在高壓反應釜中加入800mL的水和80mL、90%重量濃度硝酸溶液，用玻璃棒攪拌20分鐘后，再加入干燥的廢舊線路板非金屬粉200g，用玻璃棒攪拌分散45分鐘后，在160°C下處理6小時后經去離子水稀釋洗滌，濾膜抽濾，反復洗滌至濾液呈中性，在 115°C下干燥6小時，得到經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉；步驟O)將步驟(1)所得的經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉150g和廢舊聚苯乙烯回收料850g —起加入高速混合機中，在高速混合機轉子轉速為150r/min的條件下混合60分鐘后取出，得到預混料；步驟(3)將步驟( 所得的預混料IOOOg和潤滑劑石蠟12g加入平行同向雙螺桿擠出機中，在溫度為170°C、螺桿轉速為130r/min的條件下擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
力學性能測試結果表明廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料的沖擊強度為lIJ.m-2，彎曲強度為lOOMPa，彎曲模量為8GPa。
實施例5 以苯酚為液化溶液、硫酸為催化劑對廢舊線路板非金屬粉進行水熱法活化處理，得到經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉；再將以上經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉和廢舊聚乙烯回收料混合后在平行同向雙螺桿擠出機中擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
步驟(1)在高壓反應釜中加入1200g的苯酚和100mL、90%重量濃度硫酸溶液，用玻璃棒攪拌20分鐘后，再加入干燥的廢舊線路板非金屬粉300g，用玻璃棒攪拌分散25分鐘后，在160°C下處理6小時后經去離子水稀釋洗滌，濾膜抽濾，反復洗滌至濾液呈中性，在 120°C下干燥5小時，得到經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉；步驟O)將步驟(1)所得的經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉250g和廢舊聚乙烯回收料750g —起加入高速混合機中，在高速混合機轉子轉速為130r/min的條件下混合40分鐘后取出，得到預混料；步驟⑶將步驟⑵所得的預混料IOOOg和潤滑劑聚乙烯蠟12g加入平行同向雙螺桿擠出機中，在溫度為180°C、螺桿轉速為120r/min的條件下擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
力學性能測試結果表明廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料的沖擊強度為9KJ. m-2，彎曲強度為80MPa，彎曲模量為7GPa。
實施例6 以無水乙醇為液化溶液、氫氧化鈉為催化劑對廢舊線路板非金屬粉進行水熱法活化處理，得到經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉；再將以上經水熱法活化的廢舊線路板非金屬粉和廢舊聚丙烯回收料混合后在平行同向雙螺桿擠出機中擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
步驟(1)在高壓反應釜中加入900mL無水乙醇和IOOg的氫氧化鈉，用玻璃棒攪拌20分鐘后，再加入干燥的廢舊線路板非金屬粉300g，用玻璃棒攪拌分散35分鐘后，在170°C下處理5小時后經去離子水稀釋洗滌，濾膜抽濾，反復洗滌至濾液呈中性，在100°C下干燥6小時，得到經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉；步驟O)將步驟(1)所得的經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉250g和廢舊聚丙烯回收料750g —起加入高速混合機中，在高速混合機轉子轉速為120r/min的條件下混合30分鐘后取出，得到預混料；步驟(3)將步驟( 所得的預混料800g和潤滑劑硬脂酸8g加入平行同向雙螺桿擠出機中，在溫度為180°C、螺桿轉速為140r/min的條件下擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。
力學性能測試結果表明廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料的沖擊強度為10KJ.m-2，彎曲強度為83MPa，彎曲模量為lOGPa。
上述對實施例的描述是為了便于該技術領域的普通技術人員理解和應用本發明。 熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施實例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例， 本領域技術人員根據本發明的揭示，對本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)在高壓反應釜中加入1 4X103g液化溶劑和1 IX IO3g催化劑，用玻璃棒攪拌1 30分鐘后，再加入1 IX IO3g干燥的廢舊線路板非金屬粉，用玻璃棒攪拌分散1 60分鐘后，在廣200°C下處理1分鐘 12小時后經去離子水稀釋洗滌，濾膜抽濾，反復洗滌至濾液呈中性，在25 120°C下干燥1 48小時，得到經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉；(2)將步驟(1)所得的經水熱法活化處理的廢舊線路板非金屬粉1 IXIO3g和廢舊塑料回收料1 IX IO3g —起加入高速混合機中，在轉子轉速為1 300r/min的條件下混合1 60分鐘后取出，得到預混料；(3)將步驟(2)所得的預混料1 IXIO3g和潤滑劑1 IX IO2g加入平行同向雙螺桿擠出機中，在溫度為廣200°C、螺桿轉速為1 200r/min的條件下擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料。
2.根據權利要求1所述的廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述液化溶劑為水、苯酚、甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙醇、丁醇、 四氫萘或十氫萘中的任一種或其多種組合。
3.根據權利要求1所述的廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述催化劑為硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸、高氯酸、苯磺酸、乙二酸、醋酸、 氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀或碳酸鈉中的任一種或其多種組合。
4.根據權利要求1所述的廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述廢舊線路板非金屬粉為通過將廢舊線路板破碎、粉碎磨成粉末再分離得到的非金屬粉末。
5.根據權利要求1所述的廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法，其特征在于步驟O)中所述的廢舊塑料回收料為廢舊聚乙烯回收料、廢舊聚丙烯回收料、廢舊聚氯乙烯回收料、廢舊聚苯乙烯回收料、廢舊聚甲基丙烯酸甲酯回收料、廢舊聚甲醛回收料、廢舊聚酰胺回收料、廢舊聚碳酸酯回收料、廢舊聚對苯二甲酸乙二醇酯回收料、廢舊聚對苯二甲酸丁二醇酯回收料、廢舊聚苯基硫醚、廢舊聚苯醚回收料或廢舊聚對苯二甲酸乙二醇酯回收料中的任一種或其多種組合。
6.根據權利要求1所述的廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的潤滑劑為石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸鋅或硬脂酸中的任一種或其多種組合。
全文摘要
本發明涉及一種廢舊線路板非金屬粉改性廢舊塑料復合材料的制備方法。本發明將干燥后的廢舊線路板非金屬粉進行水熱法活化處理，得到活化的廢舊線路板非金屬粉，再將活化的廢舊線路板非金屬粉和廢舊塑料回收料混合后在平行同向雙螺桿擠出機中擠出成型，得到廢舊線路板非金屬粉填充改性廢舊塑料復合材料。本發明工藝簡單，利用水熱法活化處理廢舊線路板非金屬粉能打斷非金屬粉的化學鍵，產生新的活化點使廢舊線路板非金屬粉產生新的活化基團，達到改善廢舊線路板非金屬粉與樹脂基體的界面結合性能的目的，提高復合材料的整體性能。本發明以廢舊線路板非金屬粉和廢舊塑料回收料為原料，實現了廢舊材料資源化利用，同時降低材料成本，具有重大的經濟意義和社會意義。
文檔編號C08J11/16GK102516592SQ20111035800
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者李啟勝, 王宗明, 邱軍 申請人:同濟大學