一種利用廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強改性廢聚丙烯的再生複合材料及製備方法
2024-04-09 23:25:05
專利名稱：一種利用廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強改性廢聚丙烯的再生複合材料及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種再生材料，尤其是一種利用廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強改性廢聚丙烯的再生複合材料；本發明還涉及上述再生材料的製備方法。
背景技術：
隨著信息產業的高速發展，印刷線路板生產呈急劇增長之勢，目前我國已成為世界上最大的線路板生產國，產量位居世界第一。在我國，每年僅線路板生產企業中產生的邊角廢料重量即達40萬噸以上，再考慮到每年大量進口廢棄電器及中國大陸報廢電子產品 的拆解產生的廢舊線路板，則其總量將達100萬噸以上。因此，對廢舊線路板進行環保、可靠的回收再用，一方面可節約資源，另一方面也減少環境汙染，是電子信息產業發展的重要基礎條件。現有的研究多數側重於線路板中金屬成分的回收，較少涉及回收金屬後剩下的佔總量60%以上的線路板非金屬材料的回收利用。線路板非金屬材料中除了樹脂和玻璃纖維以外，還含有溴阻燃劑和少量重金屬，如若任意堆放、填埋或焚燒，不僅造成大量有用資源流失，還會對環境造成嚴重危害。因此，非金屬材料的合理回收利用是當前廢棄線路板資源化研究中亟待解決的新問題。近來人們開展了將廢棄物通過模壓工藝製成板材等新的資源，既回收利用廢棄物，又減少原始材料用量，是資源綜合利用的有效途徑。另一方面，聚丙烯(PP)是一種常見的高分子材料，具有較好的性能和廣泛的應用範圍，其廢棄量也在逐年增加，已經成為當前廢塑料的主要品種之一。廢聚丙烯的力學性能降低明顯，若能通過方便實用的改性方法提高其綜合性能，特別是力學性能，將使廢PP再生材料具有更好地應用前景。
發明內容
本發明的目的在於提供一種利用廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強改性廢聚丙烯的再生複合材料，不但可以有效的增強增韌廢聚丙烯，得到綜合性能優良的再生複合材料；而且充分廢物利用，節能減排。本發明的另一目的在於提供上述再生複合材料的製備方法，該方法工藝簡單，操作方便，成本低廉。本發明的目的可通過以下技術措施來實現一種廢棄線路板粉料改性廢聚丙烯的再生複合材料，包含以下重量份的原料廢聚丙烯100份；廢棄印刷線路板粉料100-300份；增容劑5-15份；抗氧劑1_2份；無鹼玻璃纖維5-15份。所述廢棄印刷線路板粉料為過100目以上粉末。所述增容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐(PP-g-MAH)、聚丙烯接枝丙烯酸(PP-g-AA)中的一種或兩種。
所述抗氧劑由四[￠-(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I : 1-1 3復配而成。本發明的另一個目的通過以下的技術措施來實現上述再生複合材料的製備方法，將上述廢聚丙烯、廢棄印刷線路板粉料、增容劑、抗氧劑按比例混合，從雙螺杆擠出機的主加料裝置加入共混料熔化，螺杆轉速控制為60r/min ;從擠出機加工第四區按比例加入無鹼玻璃纖維與熔化的混合物料共混，經擠出、牽引、冷卻、切粒，製成改性廢聚丙烯的再生複合材料。所述雙螺杆擠出機加工六區溫度依次設定為200°C，210°C，215°C，220°C，220°C，210。。。所述廢棄印刷線路板粉料為過100目以上粉末；經過靜電以及風選分離出金屬和非金屬粉末，選用非金屬粉末乾燥後，作為原料使用。
本發明中加入增容劑不但可以增加廢PP與廢棄線路板粉料的相容性，還能有效的增加廢PP與玻纖間的界面粘接，從而有效提升複合材料的衝擊、彎曲等性能，充分起到增韌增強作用；另外由於玻纖增強PP時需保證一定的長度，通過控制螺杆轉速、擠出溫度以及玻纖加入區間來協同控制玻纖的長度，更有效地提高複合材料性能。試驗結果顯示，按以上方法擠出加工，複合材料中玻纖較長普遍在0. 5mm以上，可以非常有效的增強增韌廢PP，最終得到綜合性能優良的再生複合材料。本發明與現有技術相比，主要優點如下(I)所用廢棄線路板粉料為過100目。較細的粉料更容易在PP基體中有效分散，但過細的粉末會消耗前期較大的破碎能量。經多次實驗驗證，100目左右的粉末配以適量的增容劑，可以很好的分散在PP基體中，且將線路板破碎成100目左右的細粉不至於消耗過大的破碎能；(2)本發明製得的再生複合材料中廢料的使用比例超過90% (其餘部分為各類助劑)，特別是以往難於處理的廢棄線路板粉料的添加比例最高可達70%左右，遠遠高於其他再生複合材料中廢料及廢棄線路板粉料的使用率，使其成本遠低於其他再生複合材料，加之其綜合性能優良，因此應用前景廣泛；(3)本發明則首次同時使用廢棄粉料和玻纖來改性增強廢舊PP ;由於玻纖增強PP時需保證一定的長度，在擠出造粒時為了避免玻纖過度斷裂，降低機器磨損，玻纖從第四區機筒中部加料口加入，並通過控制螺杆轉速、擠出溫度以及玻纖加入區間來協同控制玻纖的長度，更有效地提高複合材料性能；(4)為使PP達到較好的增強效果，現有通常需要添加一定比例的成本較高的增韌齊U，本發明並未添加其他增韌劑，真正做的低成本，高性能。(5)本不但解決了以往廢棄線路板非金屬粉料的難於處理的問題，也帶動了再生PP行業的發展，同時相關產品具有很強的市場競爭力，並且符合國家節能減排政策，具有很好的社會效益和經濟效益。
具體實施例方式實例一將廢舊線路板通過粉碎、過篩，得到過100目以上粉末。再利用常規的靜電以及風選過程分離出金屬和非金屬粉末，將非金屬粉末乾燥待用。將物料按以下配比混勻廢聚丙烯(PP) 100份、廢棄線路板粉料100份、增容劑PP-g-MAH 10份、抗氧劑四[P _(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I : I復配I份。雙螺杆擠出機螺杆擠出時，隨著螺杆轉速的升高，熔體在料筒中受到的剪切力增大，玻璃纖維與料筒和螺杆的摩擦力增加，導致大量纖維被螺杆絞斷，纖維的平均長度變小，但轉速太小又會影響混煉效果，綜合試驗，最後選定轉速為60r/min ;擠出加工溫度一般控制在熔點溫度以上、材料的分解溫度以下。PP的加工溫度一般為190-220°C，溫度過高會使PP降解，而玻璃纖維的熔化溫度在700°C左右。由於PP樹脂熔體是假塑性流體，溫度較低時，PP和玻纖對溫度的敏感性非常強。隨著溫度上升，PP的流動性增強，材料中玻纖的 平均長度也變長，因此將雙螺杆擠出機各加工區溫度主要控制在220°C左右，接近PP加工溫度的上限；另外，為了進一步降低擠出時玻纖的斷裂，從第四區才開始加入玻纖。具體製備如下將上述按重量份比例混勻的混合料從雙螺杆擠出機的主加料裝置加入共混並溶化，擠出機加工六區溫度依次設為200°C，210°C，215°C，220°C，220°C，210°C ;螺杆轉速控制為60r/min ;從擠出機加工第四區按比例加入15份無鹼玻璃纖維，與熔化的混合物料共混；經擠出、牽引、冷卻、切粒，製成廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強廢聚丙烯改性材料。實例二製備方法及步驟同實例一，物料配比改變如下廢PP100份、廢棄線路板粉料200份、增容劑PP-g_MAH15份、抗氧劑四[￠-(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I : 3復配2份。從擠出機加工第四區加入定量的10份無鹼玻璃纖維。實例三製備方法及步驟同實例一，物料配比改變如下廢PP100份、廢棄線路板粉料150份、增容劑PP-g-AA10份、抗氧劑四[￠-(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I : I復配I份。從擠出機加工第四區加入定量的8份無鹼玻璃纖維。實例四製備方法及步驟同實例一，物料配比改變如下廢PP100份、廢棄線路板粉料180份、增容劑PP-g_AA15份、抗氧劑四[￠-(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I : 3復配2份。從擠出機加工第四區加入定量的15份無鹼玻璃纖維。現將本發明材料的各項性能與中華人民共和國城鎮建設行業標準CJ/T 211-2005《聚合物基複合材料檢查井蓋》以及CJ/T 212-2005《聚合物基複合材料水箅》的規定性能進行對比如下
權利要求
1.一種利用廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強改性廢聚丙烯的再生複合材料，其特徵在於包含以下重量份的原料 廢聚丙烯100份；廢棄印刷線路板粉料100-300份；增容劑5-15份；抗氧劑1-2份；無鹼玻璃纖維5-15份。
2.根據權利要求I所述的再生複合材料，其特徵在於所述廢棄印刷線路板粉料為過100目以上粉末。
3.根據權利要求I所述的再生複合材料，其特徵在於所述增容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐(PP-g-MAH)、聚丙烯接枝丙烯酸(PP-g-AA)中的一種或兩種。
4.根據權利要求I所述的再生複合材料，其特徵在於所述抗氧劑由四[P_(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1:1-1: 3復配而成。
5.權利要求I所述再生複合材料的製備方法，其特徵在於將上述廢聚丙烯、廢棄印刷線路板粉料、增容劑、抗氧劑按比例混勻，從雙螺杆擠出機的主加料裝置加入共混料熔化，螺杆轉速控制為60r/min ;從第四區按比例加入無鹼玻璃纖維與熔化的混合物料共混，經擠出、牽引、冷卻、切粒，製成改性廢聚丙烯的再生複合材料。
6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述雙螺杆擠出機加工六區溫度依次設定為200°C，210°C，215°C，220°C，220°C，210°C。
7.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述廢棄印刷線路板粉料為過100目以上粉末；經過先靜電再風選分離出金屬和非金屬粉末，選用非金屬粉末乾燥後，作為原料使用。
全文摘要
本發明公開了一種利用廢棄線路板粉料/玻璃纖維增強改性廢聚丙烯的再生複合材料及製備方法，包含以下重量份的原料廢聚丙烯100份；廢棄印刷線路板粉料100-300份；增容劑5-15份；抗氧劑1-2份；無鹼玻璃纖維5-15份。將上述廢聚丙烯、廢棄印刷線路板粉料、增容劑、抗氧劑按比例混合，從雙螺杆擠出機的主加料裝置加入共混料熔化，螺杆轉速控制為60r/min；從擠出機加工第四區按比例加入無鹼玻璃纖維與熔化的混合物料共混，經擠出、牽引、冷卻、切粒，製成改性廢聚丙烯的再生複合材料。本發明不但可以有效的增強增韌廢聚丙烯，得到綜合性能優良的再生複合材料；而且充分廢物利用，節能減排。
文檔編號C08K7/14GK102675736SQ20121012717
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者丁磊, 萬超, 何麗嬌, 曹諾, 杜彬, 王玲, 王鵬程, 符永高, 胡嘉琦, 趙新, 鄧梅玲 申請人:中國電器科學研究院有限公司, 廣州電器科學研究院