採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法

2023-10-07 21:14:44 2

專利名稱：採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法
技術領域：
本發明主要涉及再生資源回收利用技術領域，具體涉及廢印刷電路板和廢舊聚丙烯塑料的回收再利用加工方法。
背景技術：
聚丙烯具有良好的綜合性能，生產成本較低，是產量僅次於聚乙烯和聚氯乙烯的大品種熱塑性塑料。但是，聚丙烯塑料存在韌性差、剛性和強度不足等缺點，難以滿足工程上的使用要求。通過共聚、共混、填充增強、納米複合、纖維增強等改性方法提高聚丙烯的性能以代替工程塑料是當前聚丙烯的發展趨勢之一。隨著聚丙烯生產和應用的發展，廢舊聚丙烯塑料數量越來越多，成為當前廢舊塑料的主要品種之一。通過各種改性手段提高廢舊聚丙烯的性能，特別是提高其模量、強度和韌性，是廢舊聚丙烯塑料高性能回收利用的關鍵問題。當前，由於科技的進步，電子產品的更新速度越來越快，電子垃圾越來越多，回收處理這些電子垃圾成為當前環境保護和資源再生領域的重要問題，其中廢印刷電路板 (PCB)的再生利用是電子垃圾處理的主要問題之一。目前廢PCB處理和回收利用方法的重點是回收銅和貴金屬，而對於廢PCB中重量比高達60 80%的非金屬成分(主要成分是短玻璃纖維、熱固性樹脂等)，迄今沒有合理有效的回收利用方法。由於廢舊聚丙烯和廢印刷電路板非金屬粉末(廢PCB粉)都是廢料，若能由它們製備一種性能優良的複合材料，無疑具有重要的經濟意義和社會意義。然而，由於廢PCB粉中的短玻纖和熱固性樹脂等與廢舊聚丙烯之間的相容性不好，容易引起廢聚丙烯的性能進一步下降，特別是引起聚丙烯的脆性進一步增大，因此，用廢PCB粉填充增強改生廢舊聚丙烯塑料必須解決以下問題(1)必須尋找適當的界面改性劑，使廢PCB粉中廢玻璃纖維和樹脂粒子與聚丙烯基體之間形成牢固的界面結合；(2)必須尋找適當的增韌方法提高廢PCB粉/廢舊聚丙烯複合材料的韌性。然而目前這些問題都沒有得到有效的解決。

發明內容
為了解決上述問題，本發明提供了一種可以規模化生產、採用廢舊印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢廢舊聚丙烯塑料的方法。本發明是這樣實現的一種採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法，包括第一步對廢印刷電路板非金屬粉末進行粉碎、過篩、乾燥，除去表面吸附的水分；第二步按以下配方稱取原料，進行攪拌混合，所述配方中的含量為重量份廢舊聚丙烯100份，廢印刷電路板非金屬粉末10 100份，功能化彈性體2 15份，功能化聚丙烯2 15份，復配抗氧劑0. 5 3份；第三步將第二步所得混合物料在雙螺杆擠出機或其他混煉設備上於180 220°C溫度範圍內進行塑化、混煉，並實現原位界面改性，然後造粒或出片，即得到增強增韌廢舊聚丙烯複合材料。優選的，所述功能化彈性體為馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠(EPDM-g-MAH)、馬來酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)、馬來酸酐接枝的天然橡膠(NR-g-MAH)、三元乙丙橡膠與馬來酸酐及甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物(EPDM-g-(MAH-MMA))中的一種或者一種以上的混合物。這些功能化彈性體可以購買，或參照中國發明專利ZL00117390. 1製備。優選的，所述功能化聚丙烯為馬來酸酐接枝的聚丙烯(PP-g-MAH)、甲基丙烯酸甲酯接枝的聚丙烯(PP-g-MMA)、丙烯酸接枝的聚丙烯(PP-g-AA)、聚丙烯與馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯三單體接枝物(PP-g-(MAH-MMA-BA))中的一種或者一種以上的混合物。這些功能化聚丙烯可以購買，或按照中國發明專利ZL00117390. 1製備。優選的，所述復配抗氧劑是金屬鈍化劑N，N'-雙[β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯]胼與抗氧劑四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或者β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯的復配物。本發明可以做進一步改進，在第一步驟中將廢舊印刷電路板非金屬粉末粉碎、過篩、乾燥後，加入表面改性劑，充分攪拌實現表面改性。優選的，所述表面改性劑為矽烷偶聯劑3-氨基丙基三乙氧基矽烷(ΚΗ550)、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(ΚΗ560)、y-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷(KH570) 中的一種或者一種以上的混合物。本發明提供的採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法具有以下優點和特色(1)同時採用功能化彈性體和功能化聚丙烯兩種界面改性劑，這兩種界面改性劑的支鏈能與廢PCB粉表面形成較強的結合，主鏈與廢舊聚丙烯有良好的相容性，因而在廢 PCB粉與廢舊聚丙烯基體之間形成良好的界面結合，促進廢PCB/廢舊聚丙烯複合材料力學性能的提高，其中功能化彈性體能對廢舊聚丙烯基體產生增韌作用，功能化聚丙烯能促進複合材料模量和強度的提高，因此，這兩種界面改性劑的並用能有效提高廢PCB/廢舊聚丙烯複合材料的綜合力學性能，達到同時增強增韌的效果；(2)採用復配抗氧劑，能有效抑制廢PCB粉中微量金屬對複合材料的催化老化作用，解決了現有技術中廢PCB粉中殘留變價金屬加速材料老化的問題；(3)由於廢舊聚丙烯和廢PCB粉均為廢料回收料，因此製備的廢PCB粉/聚丙烯複合材料的成本低，不僅有效解決了廢PCB粉和廢舊塑料的合理回收問題，還獲得了性能優良的複合材料，有利於規模化生產和應用。
具體實施例方式實施例1 本實施例提供的採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法包括以下步驟第一步對廢印刷電路板非金屬粉末(廢PCB粉)進行粉碎、過篩、乾燥，除去表面吸附的水分，然後加入表面改性劑3-氨基丙基三乙氧基矽烷(KH550)進行表面改性；第二步按以下配方(重量份)稱取原料，進行攪拌混合廢舊聚丙烯100份，表面改性劑——3-氨基丙基三乙氧基矽烷(KH550)處理過的廢印刷電路板非金屬粉末30份， 功能化彈性體——馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠(EPDM-g-MAH) 6份，功能化聚丙烯——聚丙烯與馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯三單體接枝物(PP-g-(MAH-MMA-BA))6份， 復配抗氧劑——金屬鈍化劑N，N'-雙[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯]胼(商品號為MD1024)與抗氧劑四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(商品號為抗氧劑1010)1 1配合2份；第三步將第二步所得混合物料在雙螺杆擠出機上180 220°C溫度範圍內進行塑化、混煉，並實現原位界面改性，然後造粒，即得到廢PCB粉增強增韌廢舊聚丙烯複合材料。該複合材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量和缺口衝擊強度分別為^.8MPa、 49. 5MPa、1875MPa 和 11. 80KJ/m2，而相應的不加 EPDM-g-MAH和 PP-g-(MAH-MMA-BA)的廢 PCB 粉/廢聚丙烯複合材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量和缺口衝擊強度分別為25. OMPa, 45. 6MPaU637MPa和4. 30KJ/m2，表明改性劑功能化彈性體和功能化聚丙烯的加入能使廢 PCB粉/廢聚丙烯複合材料的韌性、強度和模量均獲得顯著提高。實施例2 本實施例提供的採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法包括以下步驟第一步對廢印刷電路板非金屬粉末(廢PCB粉)進行粉碎、過篩、乾燥，除去表面吸附的水分，然後加入表面改性劑3-氨基丙基三乙氧基矽烷(KH560)進行表面改性；第二步按以下配方(重量份)稱取原料，進行攪拌混合廢舊聚丙烯100份，表面改性劑——Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(KH560)處理過的廢印刷電路板非金屬粉末50份，功能化彈性體——三元乙丙橡膠與馬來酸酐及甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物 (EPDM-g- (MAH-MMA)) 10份，功能化聚丙烯——馬來酸酐接枝的聚丙烯(PP_g_MAH) 10份，復配抗氧劑——金屬鈍化劑N，N'-雙[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯]胼(商品號為MD1024)與抗氧劑四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯 (商品號為抗氧劑1010)按照1.5 1配合2. 5份；第三步將第二步所得混合物料在雙螺杆擠出機上於180 220°C溫度範圍內進行塑化、混煉，並實現原位界面改性，然後造粒，即得到廢PCB粉增強增韌廢舊聚丙烯複合材料。該複合材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量和缺口衝擊強度分別為30.2MPa、 51. 5MPa、2050MPa 和 9. 77KJ/m2，而相應的不加 EPDM-g- (MAH-MMA)和 PP-g-MAH 的廢 PCB 粉/廢聚丙烯複合材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量和缺口衝擊強度分別為26. IMPa, 48. 6MPaU840MPa和3. 52KJ/m2，表明改性劑功能化彈性體和功能化聚丙烯的加入能使廢 PCB粉/廢聚丙烯複合材料的韌性、強度和模量均獲得顯著提高。實施例3 本實施例提供的採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法包括以下步驟
第一步對廢印刷電路板非金屬粉末(廢PCB粉)進行粉碎、過篩、乾燥，除去表面吸附的水分，然後加入表面改性劑甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷(ΚΗ570)進行表面改性；第二步按以下配方(重量份)稱取原料，進行攪拌混合廢舊聚丙烯100份，表面改性劑——Y-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷(ΚΗ570)處理過的廢印刷電路板非金屬粉末100份，功能化彈性體——馬來酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH) 15份，功能化聚丙烯——丙烯酸接枝的聚丙烯(PP-g_AA)15份，復配抗氧劑——金屬鈍化劑N，N'-雙 [β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯]胼(商品號為MD1024)與抗氧劑β_(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯(商品號為抗氧劑1076) 1 1配合3份；第三步將第二步所得混合物料在雙螺杆擠出機上於180 220°C溫度範圍內進行塑化、混煉，並實現原位界面改性，然後造粒，即得到廢PCB粉增強增韌廢舊聚丙烯複合材料。該複合材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量和缺口衝擊強度分別為27.8MPa、 44. 5MPa、2530MPa 和 7. 75KJ/m2,而相應的不加 POE-g-MAH 和 PP-g-AA 的廢 PCB 粉 / 廢聚丙烯複合材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量和缺口衝擊強度分別為22. 5MPa、40. 8MPa、 2080MPa和2. 78KJ/m2，表明改性劑功能化彈性體和功能化聚丙烯的加入能使廢PCB粉/廢聚丙烯複合材料的韌性、強度和模量均獲得顯著提高。實施例4 本實施例提供的採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法包括以下步驟第一步對廢印刷電路板非金屬粉末(廢PCB粉)進行粉碎、過篩、乾燥，除去表面吸附的水分；第二步按以下配方(重量份)稱取原料，進行攪拌混合廢舊聚丙烯100份，廢印刷電路板非金屬粉末10份，功能化彈性體一馬來酸酐接枝的天然橡膠(NR-g-MAH)2份， 功能化聚丙烯——甲基丙烯酸甲酯接枝的聚丙烯(PP-g_MMA)2份，復配抗氧劑一一金屬鈍化劑N，N'-雙[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯]胼(商品號為MD1024)與抗氧劑四[甲基-β_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基(商品號為抗氧劑1010)丙酸酯]季戊四醇酯的1 1混合物0.5份；第三步將第二步所得混合物料在開煉機上於180°C溫度進行塑化、混煉，並實現原位界面改性，然後在平板壓機上壓片，即得到增強增韌廢舊聚丙烯複合材料。該複合材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量和缺口衝擊強度分別為28. IMPa, 48. 5MPa、1680MPa 和 8. 35KJ/m2，而相應的不加 NR-g-MAH 和 PP-g-MMA 的廢 PCB 粉 / 廢聚丙烯複合材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量和缺口衝擊強度分別為25. 2MPa、45. OMPa, 1560MPa和5. 20KJ/m2，表明改性劑功能化彈性體和功能化聚丙烯的加入能使廢PCB粉/廢聚丙烯複合材料的韌性、強度和模量明顯提高。以上對本發明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用於幫助理解本發明實施例的原理；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明實施例，在具體實施方式
以及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法，其特徵在於， 所述方法包括第一步對廢印刷電路板非金屬粉末進行粉碎、過篩、乾燥，除去表面吸附的水分；第二步按以下配方稱取原料，進行攪拌混合，所述配方中的含量為重量份廢舊聚丙烯100份，廢印刷電路板非金屬粉末10 100份，功能化彈性體2 15份，功能化聚丙烯 2 15份，復配抗氧劑0. 5 3份；第三步將第二步所得混合物料於180 220°C溫度範圍內進行塑化、混煉，並實現原位界面改性，然後造粒或出片，即得到增強增韌廢舊聚丙烯複合材料。
2.如權利要求1所述的採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法，其特徵在於，所述功能化彈性體為馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠、馬來酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物、馬來酸酐接枝的天然橡膠、三元乙丙橡膠與馬來酸酐及甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物中的一種或者一種以上的混合物。
3.如權利要求1所述的採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法，其特徵在於，所述功能化聚丙烯為馬來酸酐接枝的聚丙烯、甲基丙烯酸甲酯接枝的聚丙烯、丙烯酸接枝的聚丙烯、聚丙烯與馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯三單體接枝物中的一種或者一種以上的混合物。
4.如權利要求1所述的採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法，其特徵在於，所述復配抗氧劑是金屬鈍化劑N，N'-雙[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯]胼與抗氧劑四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或者β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯的復配物。
5.如權利要求1所述的採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法，其特徵在於，在第一步驟中將廢舊印刷電路板非金屬粉末粉碎、過篩、乾燥後，加入表面改性劑，充分攪拌實現表面改性。
6.如權利要求5所述的採用廢印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢舊聚丙烯塑料的方法，其特徵在於，所述表面改性劑為矽烷偶聯劑3-氨基丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷、Y _(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷中的一種或者一種以上的混合物。
全文摘要
本發明涉及再生資源回收利用領域，公開了一種採用廢舊印刷電路板非金屬粉末增強增韌廢廢舊聚丙烯塑料的方法。所述方法包括1、對廢印刷電路板非金屬粉末進行粉碎、過篩、乾燥；2、稱取原料，進行攪拌混合廢舊聚丙烯、廢印刷電路板非金屬粉末、功能化彈性體、功能化聚丙烯、復配抗氧劑；3、將第二步所得混合物料在混煉設備上於180～220℃溫度範圍內進行塑化、混煉，然後造粒或出片，即得到增強增韌廢舊聚丙烯複合材料。本發明提供的方法在回收廢PCB粉和廢舊聚丙烯塑料的同時，達到了增強增韌廢舊聚丙烯塑料的目的，製備出的廢PCB粉/廢舊聚丙烯塑料複合材料性能優良、成本低，製備過程低碳環保。
文檔編號C08K5/134GK102226025SQ201110094260
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月14日 優先權日2011年4月14日
發明者何慧, 徐東軍, 蔣燦, 賈德民 申請人:廣州市萬綠達集團有限公司