CN101722175A - 废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法及相关热塑性塑料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，包括步骤：(a)粉碎废弃印刷电路板非金属材料成废弃印刷电路板非金属颗粒；(b)改性处理废弃印刷电路板非金属颗粒的表面；(c)然后与聚烯烃塑料及热塑性塑料生产用加工助剂混和；(d)挤出造粒加工制成热塑性塑料，优选，废弃印刷电路板非金属颗粒的大小为40～80目，用量是聚烯烃塑料的0.3～1倍，采用硅烷或铝酸酯偶联剂改性处理，还提供了相关的热塑性塑料，构思巧妙，再生利用废弃印刷电路板非金属材料生产热塑性塑料，生产的热塑性塑料综合性能好、生产成本低，且可再次循环再生利用，从而有效节约资源、降低成本、减少对环境的污染，适于大规模推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及再生利用技术领域，特别涉及废弃印刷电路板非金属材料再生利用技术领域，具体是指一种废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法及相关热塑性塑料。
背景技术
废弃印刷电路板每年大约4万吨左右，而且逐年增长，是电子废弃物最复杂难处理的。现在废弃电路板回收中能对贵金属和铜等金属进行回收分离，这些金属占电路板的总含量的40％，其余的分离物为非金属粉末。这些非金属粉末来源为电路板的基板。电路板的基板材料为布、纸或玻璃布浸渍环氧树脂或酚醛树脂后加热层压而成，其中电脑、手机、电视机等的电路板均以绝缘纸浸渍酚醛树脂为主要材料热层压而成的。
塑料是一种高分子化学材料，以加热的性质的不同，可分为热塑性塑料与热固性塑料两种。热塑性塑料加热时***，甚至成为有一定流动性的粘稠物质，此时具有可塑性，可塑制成一定形状的制品，冷却后硬化定型。若再加热，它又***，再可加工成另一种形状，冷却后又定型。这种过程可反复多次。聚氯乙烯，聚烯烃，聚苯乙烯等都是热塑性塑料。热固性塑料在加工时，起初也会***，并具有一定的塑性，可制成一定形状的制件，但继续加热或加入固化剂后，则因伴随化学反应的发生而***(固化)，使形状固定下来，不再变化(即定型)。固化定型后的塑料质地坚硬而不溶于溶剂中，如再加热也不能软化和具有可塑性，温度过高就会发生分解。酚醛树脂，环氧树脂，脲醛树脂等都是热固性塑料。
热固性塑料的循环利用便成为一个全球性的问题，各国现有的技术和工艺以一次成型和一次使用为特征，在学术界，热固性塑料无法再塑也早已成定论。据估计，全球每年报废的热固性塑料有一百万吨以上，绝大多数报废的热固性塑料都进了填埋场。
因此，需要提供一种废弃印刷电路板非金属材料再生利用方法，从而有效节约资源、降低成本、减少对环境的污染。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法及相关热塑性塑料，该方法构思巧妙，再生利用废弃印刷电路板非金属材料生产热塑性塑料，生产的热塑性塑料综合性能好、生产成本低，且可再次循环再生利用，从而有效节约资源、降低成本、减少对环境的污染，适于大规模推广应用。
为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，其特点是，包括以下步骤：
(a)粉碎废弃印刷电路板非金属材料成废弃印刷电路板非金属颗粒；
(b)改性处理所述废弃印刷电路板非金属颗粒的表面；
(c)然后与聚烯烃塑料及热塑性塑料生产用加工助剂混和；
(d)挤出造粒加工制成所述热塑性塑料。
较佳地，在步骤(a)中，所述废弃印刷电路板非金属颗粒的大小为40～80目。
较佳地，在步骤(a)中，采用磨粉机粉碎所述废弃印刷电路板非金属材料。
较佳地，在步骤(b)中，采用硅烷偶联剂或或铝酸酯偶联剂改性处理所述的废弃印刷电路板非金属颗粒的表面。
较佳地，在步骤(c)中，所述聚烯烃塑料是聚丙烯或乙烯-丙烯共聚物。
较佳地，在步骤(c)中，所述热塑性塑料生产用加工助剂包括润滑剂、抗氧剂、增韧剂的一种或几种。
更佳地，所述润滑剂为聚乙烯腊；所述抗氧剂是酚类抗氧剂或硫类抗氧剂；所述增韧剂是乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)或丙烯-辛烯共聚物(MOPE)。
更进一步地，所述酚类抗氧剂是四[β-(3.5-2叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)；所述硫类抗氧剂是硫代二丙酸二月桂酯(DLTP)。
较佳地，在步骤(c)中，所述废弃印刷电路板非金属颗粒的用量是所述聚烯烃塑料用量的0.3～1倍。
较佳地，在步骤(d)中，采用平行双螺杆挤出机挤出造粒加工。
在本发明的第二方面，提供了一种热塑性塑料，其特点是，由上述的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法制造而成。
在本发明的第三方面，还提供了一种热塑性塑料，包括聚烯烃，其特点是，所述热塑性塑料还包括表面改性的废弃印刷电路板非金属颗粒，所述废弃印刷电路板非金属颗粒呈岛状包覆于所述聚烯烃的连续相中。
较佳地，所述印刷电路板非金属颗粒与所述聚烯烃之间通过化学键力牢固地结合在一起。
较佳地，所述废弃印刷电路板非金属颗粒的大小为40～80目。
较佳地，所述聚烯烃是聚丙烯或乙烯-丙烯共聚物。
较佳地，所述热塑性塑料还包括热塑性塑料生产用加工助剂。
更佳地，所述热塑性塑料生产用加工助剂包括润滑剂、抗氧剂、增韧剂的一种或几种。
较佳地，所述废弃印刷电路板非金属颗粒的用量是所述聚烯烃塑料用量的0.3～1倍。
(1)关于废弃印刷电路板非金属颗粒的细度
聚烯烃在制作工业部件和结构部件时，可添加填充材料，如滑石粉、碳酸钙粉等，以改进气尺寸稳定性、耐熔性等。由于这种材料的结构特征为岛状的填料颗粒包覆于聚烯烃的连续相中，作为分散相的填料颗粒的质点起着应力集中物的作用，降低了主体物的平均抗张强度，这些应力集中物使材料产生许多弱点。因此，这些填充物的粒径大小对材料的性能有着一定的影响。一般情况下，颗粒越细，产品的机械性能越优越。但颗粒粉碎得越细，粉碎过程中消耗的能量越高。实践中较佳的颗粒细度为40～80目。
(2)废弃印刷电路板非金属颗粒的用量
废弃印刷电路板非金属颗粒的用量越大，越有利于降低产品成本，越有利于废弃物的回收利用。但是，当废弃印刷电路板非金属颗粒的用量增加到一定程度后，各有关机械性能均开始明显下降。这里，当所述的聚烯烃塑料用量为100重量份时，废弃印刷电路板非金属颗粒的用量为30～100重量份较佳。这主要取决于材料的用途。
(3)废弃印刷电路板非金属颗粒的表面处理
填料对塑料的增强效果，取决于它们与树脂表面的分子间的相互作用力大小。如果填料表面是亲水性、有极性的，而所用聚合物有相等程度的极性，那么填料表面就容易浸润聚合物，且两者的相互作用力大。但对无极性的聚烯烃来说，填料如果不经过表面处理，则制品单纯是聚合物与填料的共混物，使力学性能反而降低。为了增强聚合物大分子与填料之间的相互作用力，就先要对填料进行表面处理。
这里是采用硅烷偶联剂处理，使废弃印刷电路板非金属颗粒得到表面改性，当然可以采用其它合适的表面改性剂。在分散的填料与聚烯烃连续相之间形成一种键桥，成为一种复合材料，从而提高了填料的作用。
(4)选用适当的聚烯烃体系
聚丙烯是非极性聚合物，具有优良的电绝缘性，不受湿度的影响(因它不吸水)，具有较好的耐热变型性，其制品能耐100℃以上的温度，具有优异的化学稳定性。丙烯与其它单体共聚制备的共聚物，可改进均聚聚丙烯树脂的耐冲击性、透明性、流动性。因此，本发明采用多种聚丙烯的共混改性料。
(5)加工助剂
A、抗氧剂的选择
由于聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃很容易被空气中的氧所氧化，当暴露在空气中，特别是受到光热的作用时，它们的性质就逐渐变坏。由于聚丙烯分子中存在叔碳原子，更易老化。因此对聚丙烯塑料的加工、储存和应用显得特别重要。抗氧剂的选择主要考虑与聚合物的相容性，降低热辉发性，减少对聚合物的污染性，并兼备游离基反应终止剂和过氧化物分解剂的性质，使用简单方便。选用游离基终止剂的酚类抗氧剂为主抗氧剂，过氧化物分解剂的硫类抗氧剂为辅助抗氧剂，它们的并用可显著提高抗氧化能力。
B、润滑剂的选择使用
使用少量聚乙烯腊润滑剂有助于减少聚合物与成型机械接触面以及聚合物分子链之间的摩擦力。
本发明具有如下有益效果：
1.本发明是将废弃印刷电路板回收的非金属材料再生利用，将非金属材料粉碎成适当的细度，表面进行改性处理后，与聚烯烃、加工助剂混和后，造粒加工制成热塑性塑料，构思巧妙，生产的热塑性塑料综合性能好、生产成本低，从而有效节约资源、降低成本、减少对环境的污染，适于大规模推广应用；
2.本发明的热塑性塑料中，废弃印刷电路板非金属颗粒呈岛状包覆于聚烯烃的连续相中，印刷电路板非金属颗粒与聚烯烃之间通过化学键力牢固地结合在一起，具有较高的机械强度；
3.本发明选用普通塑料加工的塑化挤出造粒生产工艺，生产工艺简单，能耗低，无环境污染；
4.本发明是针对循环利用废弃的印刷电路板提出的，按本发明工艺过程制作的产品可再次循环再生利用，进一步节约资源、降低成本、减少对环境的污染。
附图说明
图1为本发明的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法的一具体实施例的流程示意图。
具体实施方式
本发明将废弃印刷电路板回收的非金属材料再生利用，将非金属材料粉碎成适当的细度，表面进行改性处理后，与聚烯烃、加工助剂混和后，由通用的塑料混和及塑化造粒装置加工制成热塑性塑料，其生产流程可参见图1所示。
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
下列实施例1～7采用的工艺基本如下，不同的具体工艺参数请参见下表：
A、印刷电路板非金属材料的处理工艺
a.将回收的废弃印刷电路板非金属材料用磨粉机粉碎至细度为40～80目的废弃印刷电路板非金属颗粒；
b.将粉碎好的废弃印刷电路板非金属颗粒倒入高速混和机中，高速搅拌脱湿，当料温升到100℃时，加入偶联剂(如果采用的话)进行表面处理。将处理好的粉料冷却后包装备用。
B、把多种聚丙烯和增韧剂、抗氧剂、润滑剂分别称量后，倒入高速混和机进行搅拌。
C、分别把表面处理过的废弃印刷电路板非金属颗粒及混和后的聚丙烯粒料放入储料桶中，按一定的比例加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，挤出口模拉条，经冷却水槽冷却、切粒、震动筛过筛、鼓风干燥后，称量包装。
实施例1用100重量份聚烯烃塑料，100重量份细度为80目的非金属颗粒与其他辅助材料共混造粒后检测所得结果
实施例2用100重量份聚烯烃塑料，30重量份细度为80目的非金属颗粒与其他辅助材料共混造粒后检测所得结果
实施例3用100重量份聚烯烃塑料，67重量份细度为80目的非金属颗粒与其他辅助材料共混造粒后检测所得结果
实施例4用100重量份聚烯烃塑料，100重量份细度为40目的非金属颗粒与其他辅助材料共混造粒后检测所得结果
实施例5用100份聚烯烃塑料，30份细度为40目的非金属颗粒与其他辅助材料共混造粒后检测所得结果
在以上5个实施例中，配方中的塑料和辅助材料都是相一致的，非金属粉都是用3％硅烷偶联剂处理，区别在于非金属粉的细度和在塑料中的百分比。
实施例6用100重量份聚烯烃塑料，30重量份细度为80目的非金属颗粒加3％硅烷偶联剂处理后与其他辅助材料共混造粒后检测所得结果
实施例7用100重量份聚烯烃塑料，30重量份细度为80目的非金属颗粒加3％铝酸酯偶联剂处理后与其他辅助材料共混造粒后检测所得结果
在以上2个实例中，配方中的塑料、非金属颗粒的细度、百分比，偶联剂的份数和辅助材料都是相一致的，区别在于偶联剂的品种。
实施例8以北京福田卡车中段护板塑料为标准，做了一个配方，经检测结果如下：
| 项目 | 标准要求 | 测试结果 |
| MFR/g·(10min)-1 | 4～8 | 7.04 |
| 拉伸强度/MPa | ≥25 | 29.6 |
| 断裂拉伸率/ | ≥20 | 21.8 |
| 项目 | 标准要求 | 测试结果 |
| 冲击强度/J·m-1 | ≥80 | 41.4 |
| 硬度(HRR) | ≥70 | 90 |
| 热变形温度/℃ | ≥105 | 108 |
| 成型收缩率/ | 0.5～1.1 | 0.8 |
由此可见，实施例1～7生产出的新型复合热塑性塑料与其他普通聚烯烃塑料相比，具有表面硬度高、不易磨损、纵横相收缩率小、产品尺寸稳定性好等优点。用实施例1～7生产出的新型复合热塑性塑料均能进行挤出产品和注射产品的加工，已生产出多种款式的工业用托盘。用这种复合材料生产出的拼装型的工业用托盘具有：装配简单、运输成本低、表面硬度高不易损坏、维修方便、刚性与承载能力高于同类塑料托盘。
综上，本发明的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法构思巧妙，再生利用废弃印刷电路板非金属材料生产热塑性塑料，生产的热塑性塑料综合性能好、生产成本低，且可再次循环再生利用，从而有效节约资源、降低成本、减少对环境的污染，适于大规模推广应用。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (18)
1.一种废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)粉碎废弃印刷电路板非金属材料成废弃印刷电路板非金属颗粒；
(b)改性处理所述废弃印刷电路板非金属颗粒的表面；
(c)然后与聚烯烃塑料及热塑性塑料生产用加工助剂混和；
(d)挤出造粒加工制成所述热塑性塑料。
2.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述废弃印刷电路板非金属颗粒的大小为40～80目。
3.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，其特征在于，在步骤(a)中，采用磨粉机粉碎所述废弃印刷电路板非金属材料。
4.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，其特征在于，在步骤(b)中，采用硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂改性处理所述的废弃印刷电路板非金属颗粒的表面。
5.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述聚烯烃塑料是聚丙烯或乙烯-丙烯共聚物。
6.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述热塑性塑料生产用加工助剂包括润滑剂、抗氧剂、增韧剂的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯腊；所述抗氧剂是酚类抗氧剂或硫类抗氧剂；所述增韧剂是乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或丙烯-辛烯共聚物。
8.根据权利要求7所述的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，其特征在于，所述酚类抗氧剂是四[β-(3.5-2特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述硫类抗氧剂是硫化二丙酸双十二酯。
9.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述废弃印刷电路板非金属颗粒的用量是所述聚烯烃塑料用量的0.3～1倍。
10.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法，其特征在于，在步骤(d)中，采用平行双螺杆挤出机挤出造粒加工。
11.一种热塑性塑料，其特征在于，由权利要求1～10任一所述的废弃印刷电路板非金属材料再生利用生产热塑性塑料的方法制造而成。
12.一种热塑性塑料，包括聚烯烃，其特征在于，所述热塑性塑料还包括表面改性的废弃印刷电路板非金属颗粒，所述废弃印刷电路板非金属颗粒呈岛状包覆于所述聚烯烃的连续相中。
13.根据权利要求12所述的热塑性塑料，其特征在于，所述印刷电路板非金属颗粒与所述聚烯烃之间通过化学键力牢固地结合在一起。
14.根据权利要求12所述的热塑性塑料，其特征在于，所述废弃印刷电路板非金属颗粒的大小为40～80目。
15.根据权利要求12所述的热塑性塑料，其特征在于，所述聚烯烃是聚丙烯或乙烯-丙烯共聚物。
16.根据权利要求12所述的热塑性塑料，其特征在于，所述热塑性塑料还包括热塑性塑料生产用加工助剂。
17.根据权利要求16所述的热塑性塑料，其特征在于，所述热塑性塑料生产用加工助剂包括润滑剂、抗氧剂、增韧剂的一种或几种。
18.根据权利要求12所述的热塑性塑料，其特征在于，所述废弃印刷电路板非金属颗粒的用量是所述聚烯烃塑料用量的0.3～1倍。
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