廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件及其制備方法和應用與流程

本發明屬于建筑構件及廢物資源化利用領域，具體涉及廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件及其制備方法和應用。

背景技術：

隨著電子產品的日益普及以及其產品更新換代速度的加快，產生了大量的廢印刷電路板(WPCB)。WPCB含有多種有毒有害物質，按照《巴塞爾公約》附錄的規定，被列為危險廢物。WPCB中銅、金、銀等稀貴金屬的回收技術成熟，處理方法多樣，但無論采用那種處理方法，在稀貴金屬被分離提取后都會產生大量的非金屬殘渣(N-WPCB)。

N-WPCB成分復雜、污臟，主要成分是增強材料(玻璃纖維或紙)、樹脂，交聯劑、促進劑，還含有少量的鎘、汞、銅、鉛、錫等貴重金屬和溴化阻燃劑；其中已交聯的熱固性樹脂難于被熔化和溶解，不能像熱塑性材料重新再生造粒；其中的溴化阻燃劑是典型的持久性有機污染物和致癌物。實驗說明，無論N-WPCB的粒徑大小如何，當N-WPCB接觸有機類溶液，其中的溴化阻燃劑有可能溶出；N-WPCB粒徑越小，溴化阻燃劑的溶出率越大。這些特點使N-WPCB成為一類較難回收的危險廢物；實驗還說明，N-WPCB含量超過30％的的再生板材、木塑托盤、阻火劑、涂料、鋪路材料等再生產品，其中的有毒有害成分會浸出遷移、釋放、積累在環境中，對環境和人類健康有二次污染的潛在風險。

因而，這些性能不穩定的再生產品的應用受到嚴格限制，進一步增加了資源化利用N-WPCB開發產品的難度。如何開發更安全的N-WPCB再生產品，成為廢印刷電路板資源化急需解決的問題。

技術實現要素：

發明目的：本發明的目的是提供廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件，提出一個環境友好、利用N-WPCB和可持續發展的再生產品解決方案；本發明的另一目的是提供廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件的制備方法；本發明的另一目的是提供廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件的應用。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件，其由非金屬殘渣和高分子載體材料制成，其中，非金屬殘渣、高分子載體材料和助劑的重量份數為：非金屬殘渣為100份，高分子載體材料為20～250份，助劑為1～20份。

所述的高分子載體材料選自聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物塑料、不飽和聚酯樹脂、聚酰胺、合成橡膠或天然橡膠高分子聚合物和它們的再生材料中的任意一種或者幾種的組合。

所述的金屬殘渣選自機械粉碎、熱解法、溶劑回收、高溫高壓水熱分解方法處置印刷電路板形成的非金屬殘渣。

所述的助劑包括指增進極性N-WPCB與非極性高分子載體材料的粘接性和相容性的助劑：馬來酸酐接枝聚丙烯增容劑、硅烷偶聯劑；或包括提高廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件性能的助劑：聚丙烯、聚酰胺的β晶型成核劑；或滿足成型要求的助劑：鄰苯二甲酸酯增塑劑、聚乙烯蠟、石蠟、脂肪酸類、脂肪醇類、脂肪酸皂類、脂肪酸酯類和脂肪酰胺類等潤滑劑和脫模劑、不飽和聚酯過氧化苯甲酰固化劑。

將干燥的未改性/改性的35～200目的非金屬殘渣粉末與高分子載體材料、助劑等攪拌混合/混煉，然后采用現有的、通用的成型技術對配料成型，得到N-WPCB鋼筋、鋼筋網固定卡、馬凳和預埋用管材等不同形狀的建筑構件。

所述的建筑構件為鋼筋網的固定卡，由相連的在不同平面的兩個開口都朝外的C型槽體垂直交叉構成，鋼筋沿著C型槽體的開口被壓入C型槽中被固定，代替人工綁扎鋼筋。

所述的建筑構件為支撐鋼筋的馬凳/撐筋由一個開口朝外的C型槽體和四個支撐腿構成，鋼筋沿著C型槽體的開口被壓入C型槽中被固定，支撐住鋼筋。

所述的制備廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件的方法制備的建筑構件在建筑行業的應用。

有益效果：與現有技術相比，本發明的廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件，提出一個環境友好、利用N-WPCB和可持續發展的再生產品解決方案；本發明的另一目的是提供廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件的制備方法，將N-WPCB粉末與高分子材料復合，制備一系列N-WPCB建筑構件，使N-WPCB中的有害物質不僅被高分子材料固化，而且這些建筑構件被混凝土包裹在建筑結構中，得到長期、穩定、安全的處置和資源化利用；本發明的另一目的是提供廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件的應用。

附圖說明

圖1是鋼筋網的固定卡的結構示意圖；

圖2是支撐鋼筋的馬凳/撐筋的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件，將N-WPCB作為制備系列建筑構件的原料，與高分子載體材料復合制備綁扎鋼筋的N-WPCB建筑構件；例如，鋼筋網的固定卡、支撐鋼筋的馬凳/撐筋和預埋用的管材等不同形狀、不同用途的的建筑構件；其中，N-WPCB中的有害物質被高分子材料固化，這些N-WPCB建筑構件被包裹在混凝土中，避免N-WPCB再生產品可能帶來的二次環境生態風險問題。

如圖1所示，鋼筋網的固定卡，由相連的在不同平面的兩個開口都朝外的C型槽體1垂直交叉構成，鋼筋沿著C型槽體1的開口2被壓入C型槽3中被固定，代替人工綁扎鋼筋。

如圖2所示，支撐鋼筋的馬凳/撐筋由一個開口朝外的C型槽體1和四個支撐腿4構成，鋼筋沿著C型槽體的開口2被壓入C型槽3中被固定，支撐住鋼筋。

根據對鋼筋、鋼筋網用的固定卡、馬凳/撐筋和預埋用管材的力學等性能的要求和高分子載體材料的特性選擇高分子載體材料的類型，高分子載體材料選自聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)塑料、不飽和聚酯樹脂、聚酰胺(尼龍，PA)、合成橡膠或天然橡膠等高分子聚合物和它們的再生材料。

N-WPCB選自機械粉碎、熱解法、溶劑回收、高溫高壓水熱分解等方法處置印刷電路板形成的非金屬殘渣。

N-WPCB建筑構件的制備方法是將未改性、改性的、干燥的35～200目的N-WPCB粉末與高分子載體材料、助劑等攪拌混合/混煉，然后采用現有的、通用的成型技術對配料成型，得到N-WPCB鋼筋、鋼筋網固定卡、馬凳和預埋用管材等不同形狀的建筑構件。

根據對鋼筋、鋼筋網用的固定卡、馬凳/撐筋和預埋用管材的力學等性能的要求和高分子載體材料的成型等要求設計N-WPCB、高分子載體材料和助劑的配比，各組分的質量份數：N-WPCB為100份，高分子載體材料為20～250份，助劑為1～20份。助劑包括指增進極性N-WPCB與非極性高分子載體材料的粘接性和相容性的助劑、如馬來酸酐接枝聚丙烯增容劑、硅烷偶聯劑等；提高廢舊印刷電路板非金屬殘渣建筑構件性能的助劑，如聚丙烯、聚酰胺的β晶型成核劑；滿足成型要求的助劑，如鄰苯二甲酸酯增塑劑、聚乙烯蠟、石蠟、脂肪酸類、脂肪醇類、脂肪酸皂類、脂肪酸酯類和脂肪酰胺類等潤滑劑和脫模劑、不飽和聚酯過氧化苯甲酰固化劑。

實例一

將干燥的聚丙烯(PP，例如S700)粉料、2.5％馬來酸酐接枝聚丙烯(簡稱MAH-g-PP)和經過或沒有經過硅烷偶聯劑KH-550表面改性處理的5-40％的N-WPCB粉末、成型助劑等混合、塑煉10min～20min后，在擠出機中擠出造粒，再通過注射成型機注射成型；或將混煉好物料從高溫開煉機上取下，迅速放入一定大小的模具中,趁熱在壓力成型機上成型(模壓工藝條件為:熱壓溫度200℃，壓力10MPa,保持時間5min，室溫下冷壓3min)；得到一系列N-WPCB鋼筋、鋼筋網固定卡，馬凳和預埋式管材等不同形狀的建筑構件。

實例二

將干燥的35～100目N-WPCB粉料、不飽和聚酯(例如DS988型)和0.1～20助劑按一定配比，置于GH-100Y型高速混合機混合2～5min，將稱好的預混料填入鋼模具中,在15t液壓機上熱壓成型(模壓溫度為0～147℃，模壓壓強為6Mpa，模壓時間為2min)，得到一系列N-WPCB鋼筋、鋼筋網固定卡，馬凳等不同形狀的建筑構件。

助劑包括稀釋劑苯乙烯、引發劑過氧化環己酮、促進劑環烷酸鈷、潤滑劑石蠟。

實例三

先將尼龍6在80℃真空干燥烘箱中烘12h，按照PA6用量的5％～30％的、經過硅烷偶聯劑KH-560表面改性處理過的N-WPCB粉末加入到尼龍6中進行混合，混合均勻后利用雙螺桿擠出機熔融擠出，切粒；再通過注塑，擠塑，成型得到一系列N-WPCB鋼筋、鋼筋網固定卡，馬凳等不同形狀的建筑構件。擠出機各段溫度為200～220℃，螺桿轉速為90r/min。

實例四

將70份尼龍6(例如M2500I)、30份N-WPCB粉末、0～1.5份環氧樹脂E-44進行混合，混合均勻后利用雙螺桿擠出機熔融擠出，切粒；再通過注塑，擠塑，成型得到一系列N-WPCB鋼筋、鋼筋網固定卡、馬凳等不同形狀的建筑構件。

實例五

將15～45份的通用型不飽和聚酯和55～85份N-WPCB粉末進行混合、以及占樹脂質量分數4份的AR型過氧化苯甲酰固化劑置于高速混合機混合2min，將稱好的預混料填入鋼模具中,在147℃、6MPa條件下熱壓成型，得到一系列N-WPCB鋼筋、鋼筋網固定卡、馬凳等不同形狀的建筑構件。

實例六

按一定的配比，高密度聚乙烯HDPE或其再生粒、一定量的PE接枝物，如聚乙烯蠟、N-WPCB粉末準確稱量后，在高速混合機中攪拌均勻，然后通過平行雙螺桿擠出機進行擠出切粒；再通過注塑，擠塑，吹塑，旋轉成型制得一系列不同形狀和尺寸的N-WPCB鋼筋、鋼筋網固定卡、馬凳等建筑構件。

實例七

將質量比為30％～70％﹕70～30的N-WPCB粉末與聚氯乙烯和適量的增塑劑、潤滑劑、穩定劑一起混煉后，選擇壓制、擠出、注射方法加工成型，得到一系列N-WPCB鋼筋、鋼筋網固定卡，馬凳和預埋式管材等不同形狀的建筑構件。

實例八

N-WPCB的表面處理：首先制備醇水比為8:2的甲醇或酒精溶液，然后按照硅烷偶聯劑與甲醇溶液為4:6的體積比配制硅烷偶聯劑溶液，將混合好的硅烷偶聯劑溶液和N-WPCB粉末按照1：100的比例在高速混合機內混合20min，混合好后在烘箱內于80℃烘干1～2h，得到改性N-WPCB粉末。

廢印刷電路板中的非金屬殘渣成為制備系列建筑構件的主要原料，大比例使用，N-WPCB粉末填料加入量的質量分數為75％，所壓制復合材料的彎曲強度可達107Mpa，沖擊強度可達10KJ/m²，N-WPCB得到資源化利用，而且N-WPCB建筑構件的力學性能好；N-WPCB中的有害物質不僅被高分子載體材料固化，而且再被混凝土結構包裹，得到長期、穩定、安全的處置，避免N-WPCB再生產品可能帶來的二次環境生態風險問題。