利用廢棄印刷電路板製備木塑複合材料的方法
2023-08-10 01:42:06 1
專利名稱：利用廢棄印刷電路板製備木塑複合材料的方法
技術領域：
本發明涉及的是一種複合材料技術領域的工業廢棄物回收製備方法，具體是 一種利用廢棄印刷電路板製備木塑複合材料的方法。
背景技術：
廢棄印刷電路板(PCB)是電子垃圾的一種，其中含有銅、金、銀、鈀等十幾 種回收價值較高的金屬，如廢舊手機電路板中的金屬含量為金280g/t、銀 2kg/t、銅1000g/t、鈀100g/t。金屬的價值是廢棄電路板回收行業的主要經濟 驅動力，研究者研究的重點也主要集中在廢棄印刷電路板中稀貴金屬及有價金屬 的回收上，而忽視非金屬的回收和再利用問題。
目前，多採用破碎的方法分離印刷電路板中的金屬和非金屬，主要回收其中 的金屬，而廢棄印刷電路板中的非金屬材料作為垃圾丟掉。印刷電路板中的非金 屬材料主要是以玻璃纖維、環氧類和酚醛類樹脂組成的混合物。其中環氧類和酚 醛類樹脂為熱固性樹脂，難於熔化和溶解；玻璃纖維熱值較低，無法使用焚燒的 方法來處理。填埋是目前大規模處理廢舊印刷電路板的主要方法，但把它當作垃 圾丟掉，會造成大量的資源浪費和環境汙染。文獻《印刷電路板廢棄物的熱解及 其產物分析》(孫路石，陸繼東等，《燃料化學學報》2002年第3期)和文獻《印 刷電路板基材的熱解實驗研究》(彭科等，《環境汙染治理技術與設備》2004年 第5期)介紹了用熱解方法處理廢舊印刷電路板。該方法主要是使PCB中的高分 子有材料裂解成小分子烷烴，合理回收後可作燃料和化工原料使用；同時PCB中 玻璃纖維等無機物大多不發生變化，還是以固體廢棄物形式存在。由於在PCB中 含少量的高分子有機材料，並且在熱解過程中產生很多的有害氣體(如多溴二苯 醚可生成多溴代二苯並二惡烷及多溴代二苯並呋喃)。因此，該方法存在成本高、 工藝複雜，造成二次環境汙染等問題，並不是處理廢棄印刷電路板中非金屬材料 的最理想方法。
木塑複合材料是指釆用木質型材料和熱塑性塑料(含回收塑料)，經混煉加工製成的新型綠色環保材料。木塑複合材料具有美觀、低維護、防潮防腐蝕性等 特點，被廣泛地應用於鋪板、鐵路軌枕及園林景觀等領域。木粉作為木質型材料 中的一種，是生產木塑複合材料的主要原材料之一。
經過對現有技術的檢索發現，專利公開號為CN1857884A的專利公開了一種 木塑複合材料及其板材的製備方法。該方法中的木質型材料的添加量為60 75%， 並且要求對木質型材料進行乾燥，使其含水率《2%。木質型材料的大量使用必將 造成木材資源的枯竭及木塑複合材料防腐蝕性能的降低。另外，乾燥所需的大量 能耗，也會增加生產工藝的成本。因此，尋找木粉的替代材料來保護木材資源及 降低生產成本已成為木塑複合材料生產廠家的當務之急。
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種利用廢棄印刷電路板製備木 塑複合材料的方法，將經過破碎和分選後獲得的廢棄電路板非金屬材料作為原材 料，代替部分木粉用於木塑複合材料的生產，將廢棄電路板非金屬材料顆粒與熱 塑性塑料、木粉、潤滑劑混合均勻，混煉到合適的程度後經冷卻、造粒，即得到 環保型木塑複合材料。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下步驟
第一步、按重量比例將熱塑性塑料25 35份、廢棄電路板非金屬材料顆粒 15 40份、木粉30 60、接枝相容劑2 4份、潤滑劑1 2份以及偶聯劑0. 3 0.6份進行混合塑煉處理，製成木塑粒子；
所述的熱塑性塑料為回收穫得的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、等聚烯烴、聚 苯乙烯(PS)或聚氯乙烯(PVC)中的一種或其組合。
所述的廢棄電路板非金屬材料顆粒是指將廢棄電路板經過破碎分選後獲得 的非金屬材料碎材，再通過80目篩選後得到的非金屬材料顆粒。
所述的木粉的細度為80目全通過，該木粉中的水分含量小於2%。
所述的接枝相容劑為聚烯烴(PP、 PE)接枝馬來酸酐、乙烯-乙酸乙烯共聚 樹脂接枝馬來酸酐或聚烯烴彈性體POE接枝馬來酸酐所得到的接枝共聚物中的 一種或其組合。
所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸醯胺、硬脂酸丁脂、 乙撐雙硬脂酸醯胺或甲撐雙硬脂酸醯胺中的一種或其組合。所述的偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑或矽垸偶聯劑中的一種或其組合。
所述的混合塑煉處理是指通過高速混料機混料後經雙螺杆造粒機進行塑煉 造粒。
第二步、將木塑粒子送入擠出機進行擠出成型處理，然後再經冷卻定型後制 成木塑複合材料。
所述的擠出成型處理是指設置擠出機的主電機轉速為15r/min，加料電機轉 速7 8r/min，擠出機熔體壓力9 12MPa，機頭溫度180。C,擠出速度500 700腿/miric
本發明製備所得的木塑複合材料兼具木材和塑料性能的優點，產品強度高、 耐酸鹼腐蝕、二次加工性好，可鋸、可釘、可鑽、可刨。本發明加工工藝簡單， 在按規定配方和擠出成型條件下，可連續生產出木塑複合材料產品。
具體實施例方式
下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下 進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限 於下述的實施例。
實施例1
原料組分以重量計為高密度聚乙烯(HDPE)回收料35份，廢棄電路板非金 屬材料顆粒30份，木粉30份，接枝接枝馬來酸酐2.5份，硬脂酸鋅2份，鈦 酸酯偶聯劑0.5份。
第一步、先將木粉、廢棄電路板非金屬材料顆粒和塑料顆粒按比例進行混合 著色後，然後在混合體中加入其它助劑，由高速混料機高溫改性，使各組分相溶 成一體，再經螺杆造粒機造粒生成木塑粒子。
第二步、設置擠出機的主電機轉速為15r/min，加料電機轉速7r/min，擠出 機熔體壓力9MPa，機頭溫度18(TC，擠出速度500mm/min，將木塑粒子由雙螺杆 擠出機擠出成型，冷卻後即成木塑複合材料。
經測試，所得木塑複合材料的硬度(Hd)為65，吸水厚度膨脹率％為0. 29， 靜曲強度MPa為22. 5，彈性模量MPa為3620，無缺口衝擊強度KJ/nf為4. 2， 握螺釘力N為1590。上述數據中硬度根據GB/T 9342-1988的規定測得；吸水厚度膨脹率根據GB/T 17657-1999中4. 5的規定進行，在水中浸泡時間為24h;靜曲強度和彈性模量根據GB/T 17657-1999中4. 9的規定測得；無缺口衝擊強度根據GB/T 1034中規定測得；握螺釘力根據GB/T 17657-1999中4. 10的規定測得。
實施例2
原料組分以重量計為高密度聚乙烯(HDPE) 30份，廢棄電路板非金屬材料顆粒25份，木粉40份，接枝接枝馬來酸酐2.5份，硬脂酸2份，鋁酸酯偶聯劑0. 5份。
第一步、將木粉、廢棄電路板非金屬材料顆粒和塑料顆粒按比例進行混合著色後，然後在混合體中加入其它助劑，由高速混料機高溫改性，使各組分相溶成一體，再經螺杆造粒機造粒生成木塑粒子。
第二步、設置擠出機的主電機轉速為15r/min，加料電機轉速8r/min，擠出機熔體壓力12MPa，機頭溫度180°C，擠出速度700mm/min，將木塑粒子由雙螺杆擠出機擠出成型，經冷卻製成木塑複合材料。
經測試，所得木塑複合材料的硬度(Hd)為72，吸水厚度膨脹率％為0.2，靜曲強度MPa為21. 6，彈性模量MPa為3390，無缺口衝擊強度KJ/m2為3. 9，握螺釘力N為1678。測試方法同實施例1。
實施例性能檢測結果匯總如下表1:
技術指標實施例1實施例2
硬度>586572
吸收厚度膨脹率，°/。《10. 290.2
靜曲強度，MPa》2022. 521. 6
彈性模量，MPa》180036203390
無缺口衝擊，KJ/m2-4.23.9
握螺釘力，N》80015901678
如表1所示，本實施例製備所得的木塑複合材料與現有技術相比具有高強度、耐酸鹼腐蝕的特性，同時製備步驟簡單無需特殊設備即可完成。
權利要求
1、一種利用廢棄印刷電路板製備木塑複合材料的方法，其特徵在於，包括以下步驟第一步、按重量比例將熱塑性塑料25～35份、廢棄電路板非金屬材料顆粒15～40份、木粉30～60、接枝相容劑2～4份、潤滑劑1～2份、偶聯劑0.3～0.6份以及有機顏料1～2份進行混合塑煉處理，製成木塑粒子；第二步、將木塑粒子送入擠出機進行擠出成型處理，然後再經冷卻定型後製成木塑複合材料。
2、 根據權利要求1所述的木塑複合材料的製備方法，其特徵是，所述的熱塑性塑料為回收穫得的聚乙烯、聚丙烯、等聚烯烴、聚苯乙烯或聚氯乙烯中的一種或其組合。
3、 根據權利要求1所述的木塑複合材料的製備方法，其特徵是，所述的廢棄電路板非金屬材料顆粒是指將廢棄電路板經過破碎分選後獲得的非金屬材料碎材，再通過80目篩選後得到的非金屬材料顆粒。
4、 根據權利要求1所述的木塑複合材料的製備方法，其特徵是，所述的木粉的細度為80目全通過，該木粉中的水分含量小於8%。
5、 根據權利要求1所述的木塑複合材料的製備方法，其特徵是，所述的接枝相容劑為聚烯烴接枝馬來酸酐、乙烯-乙酸乙烯共聚樹脂接枝馬來酸酐或聚烯烴彈性體接枝馬來酸酐所得到的接枝共聚物中的一種或其組合。
6、 根據權利要求1所述的木塑複合材料的製備方法，其特徵是，所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸醯胺、硬脂酸丁脂、乙撐雙硬脂酸醯胺或甲撐雙硬脂酸醯胺中的 一種或其組合。
7、 根據權利要求1所述的木塑複合材料的製備方法，其特徵是，所述的偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑或矽垸偶聯劑中的一種或其組合。
8、 根據權利要求1所述的木塑複合材料的製備方法，其特徵是，所述的混合塑煉處理是指通過高速混料機混料後經雙螺杆造粒機進行塑煉造粒。
全文摘要
本發明公開了一種工業廢棄物回收技術領域的利用廢棄印刷電路板製備木塑複合材料的方法，將經過破碎和分選後獲得的廢棄電路板非金屬材料作為原材料，代替部分木粉用於生產木塑複合材料。將熱塑性塑料25-35份，廢棄電路板非金屬材料顆粒15-40份，木粉30-60份，接枝相容劑2-4份，潤滑劑1-2份，偶聯劑0.3-0.6份經過計量、混合和塑煉製成便於成型的木塑粒子，然後將木塑粒子送入擠出機進行擠出成型，經冷卻定型後切割成型。本發明既可以解決廢棄電路板非金屬材料的處置及汙染問題，也可以降低木塑複合材料的生產成本。
文檔編號C08L23/12GK101591459SQ20091005431
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月2日 優先權日2009年7月2日
發明者施迎春, 許振明, 傑 郭 申請人:上海交通大學