一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料及其制備方法。該方法將廢舊PCB的非金屬粉末除掉大塊雜質(zhì)，再粉碎球磨2?10小時(shí)，干燥后制得非金屬粉。在100份不飽和聚酯樹(shù)脂中，加入非金屬粉5?50份，固化劑0.5?3份，促進(jìn)劑0.1?2份，消泡劑和分散劑0.05?0.2份。攪拌均勻后，超聲分散，并抽真空消泡，室溫固化2?4小時(shí)，60?80℃固化5?10小時(shí)，得復(fù)合材料。這種復(fù)合材料的制備實(shí)現(xiàn)了廢舊PCB非金屬粉的資源化利用。同時(shí)，復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能，材料來(lái)源途徑廣泛，成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù) 脂復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及廢舊印刷電路板回收利用領(lǐng)域，具體涉及一種廢舊印刷電路板非金屬 粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和電子電器產(chǎn)品更新速度的加快，電子廢棄物逐漸 成為困擾全球的環(huán)境問(wèn)題，作為電子產(chǎn)品的基本組成部分，印刷電路板(Printed circuit board，PCB)在通訊設(shè)備、家用電器等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但由于其組分相當(dāng)復(fù) 雜，也成為電子廢棄物中最難回收的部件。
[0003] 目前，由于經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)，對(duì)于廢PCB非金屬粉的回收主要集中于金屬部分，而 對(duì)于含量高達(dá)70%的非金屬部分，最常見(jiàn)的處理方法是焚燒和土壤填埋，這不僅是對(duì)資源的 一種浪費(fèi)，同時(shí)也對(duì)大氣和土壤造成嚴(yán)重的破壞。
[0004]最近，許多研究者開(kāi)始將廢PCB當(dāng)做一種填料制備改性瀝青、熱塑性復(fù)合材料及 熱固性復(fù)合材料，但將廢PCB粉用于室溫固化的不飽和聚酯體系還未見(jiàn)研究報(bào)道。
[0005] 由于不飽和聚酯是玻璃鋼制備的最常用原料，其成型工藝多在室溫下進(jìn)行，且用 量巨大。與高溫固化的不飽和聚酯復(fù)合材料相比，室溫固化復(fù)合材料更為簡(jiǎn)便、易操作，且 避免了高溫造成的焦燒斑等外表缺陷。所以我們研究制備了室溫固化的UPE/廢PCB粉復(fù)合 材料，以期實(shí)現(xiàn)廢PCB非金屬粉的高值化利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服當(dāng)前廢舊印刷電路板在回收過(guò)程中存在的資源浪費(fèi)和環(huán) 境污染等缺點(diǎn)，提供了一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合 材料及其制備方法，該方法是一種綠色、環(huán)保的循環(huán)利用方法。本發(fā)明利用廢舊印刷電路板 中的非金屬粉末對(duì)不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料進(jìn)行填充改性，制備了具有良好的力學(xué)性能、 熱穩(wěn)定性能的廢PCB/UPE復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了廢舊印刷電路板非金屬部分的高值化利用。
[0007] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0008] -種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的制備 方法，包括以下步驟： (1) 將廢舊PCB(印刷電路板)的非金屬粉末在干燥箱中干燥8-24小時(shí)，除掉大塊雜質(zhì)， 利用粉碎機(jī)和行星式球磨機(jī)對(duì)非金屬粉粉碎球磨2-10小時(shí)，然后過(guò)篩，制備出具有一定粒 徑的非金屬粉末； (2) 在100質(zhì)量份不飽和聚酯樹(shù)脂中，加入步驟(1)制得的非金屬粉末5-50質(zhì)量份，固化 劑〇. 5-3質(zhì)量份，促進(jìn)劑0.1-2質(zhì)量份，消泡劑0.05-0.2質(zhì)量份和分散劑0.05-0.2質(zhì)量份； (3) 利用高速攪拌機(jī)將步驟(2)所得混合物攪拌均勻，然后在超聲分散儀上超聲分散， 并用真空烘箱抽真空消泡，將得到的產(chǎn)物傾倒到聚四氟乙烯模具中，室溫固化2-4小時(shí)，再 在60-80 °C的烘箱內(nèi)固化5-10小時(shí)，制得所需的復(fù)合材料樣條。
[0009] 進(jìn)一步地，步驟（1)非金屬粉在球磨的時(shí)候加入非金屬粉質(zhì)量1%_10%的偶聯(lián)劑進(jìn) 行表面改性。
[0010] 進(jìn)一步地，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑。
[0011] 更進(jìn)一步地，所述偶聯(lián)劑為異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯，異丙基三(二 辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯，異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯，雙(二辛氧 基焦磷酸酯基）乙撐鈦酸酯，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，乙烯 基三乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧 基硅烷和γ -氨丙基三乙氧基硅烷等中的一種。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟(1)所制備出的非金屬粉末的目數(shù)為40-200。
[0013]進(jìn)一步地，步驟（2)所述的不飽和聚酯樹(shù)脂為鄰苯型、間苯型、對(duì)苯型和乙烯基酯 型不飽和聚酯樹(shù)脂等中的一種以上。
[0014] 進(jìn)一步地，步驟(2)所述的固化劑為過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化苯甲酰和過(guò)氧化環(huán)己酮 等中的一種或幾種。
[0015] 進(jìn)一步地，步驟(2)所述的促進(jìn)劑為環(huán)烷酸鈷和異辛酸鈷中的一種以上。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟(2)所述的消泡劑為ΒΥΚ消泡劑;所述的分散劑為ΒΥΚ分散劑。
[0017]進(jìn)一步地，步驟(2)所述非金屬粉的用量為5-20質(zhì)量份。
[0018] 由以上所述的制備方法制得的一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不 飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和特色： (1)將廢舊印刷電路板的非金屬部分作為補(bǔ)強(qiáng)填料按照一定比例加入到不飽和聚酯基 體中，實(shí)現(xiàn)了廢舊制品的資源化利用，節(jié)約了資源，減少了因土壤填埋或焚燒造成的環(huán)境污 染。
[0020] (2)制備的復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能，符合不飽和聚酯產(chǎn)品的性 能要求。
[0021] (3)材料來(lái)源途徑廣泛，成本低廉，成型工藝簡(jiǎn)單，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用， 此外，有效地保護(hù)了環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是廢PCB非金屬粉改性室溫固化不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的路線圖。
[0023] 圖2a、圖2b是不同粒徑的廢PCB非金屬粉末對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響曲線圖。
[0024] 圖3是添加不同份數(shù)廢PCB非金屬粉對(duì)不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料力學(xué)性能的影響 曲線圖，其中縱坐標(biāo)Stress為應(yīng)力，橫坐標(biāo)Strain為應(yīng)變。
[0025] 圖4是不飽和聚酯樹(shù)脂與添加 15phr廢PCB非金屬粉復(fù)合材料的熱重曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為了更好地?cái)⑹龊屠斫獗景l(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明， 但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
[0027] 實(shí)施例1 將廢印刷電路板非金屬粉粉碎5小時(shí)后，過(guò)40，60，80,100，150，200目數(shù)的篩子，并在 100°C下烘干;然后按照100g鄰苯型不飽和聚酯樹(shù)脂，10g-定粒徑的廢PCB粉，0.5g異辛酸 鈷促進(jìn)劑（cobait isooctanoate)，1 · 5g過(guò)氧化甲乙酮固化劑(MEKP)，0 · lg BYK消泡劑和 O.lg BYK分散劑稱(chēng)取原料，并按照?qǐng)D1所示線路，依次加入攪拌混勻，然后在超聲分散儀上 超聲分散30min，再真空烘箱消泡處理，倒入模具進(jìn)行常溫固化2小時(shí)，在70°C烘箱下固化5 小時(shí)，制備出復(fù)合材料測(cè)試樣條。圖2a、圖2b是加入不同目數(shù)的廢PCB非金屬粉后，拉伸強(qiáng)度 和彎曲強(qiáng)度的變化曲線圖，從圖中看出，隨著球磨粉碎時(shí)間的延長(zhǎng)，粒徑降低，材料的力學(xué) 性能明顯提尚。
[0028] 實(shí)施例2 將廢PCB非金屬粉粉碎，過(guò)200目篩子，然后分別加入5，10，15，20質(zhì)量份非金屬粉到 100質(zhì)量份(l〇〇g)鄰苯型不飽和聚酯中，固化劑過(guò)氧化甲乙酮，加入份數(shù)為2質(zhì)量份，促進(jìn)劑 異辛酸鈷，加入〇. 8質(zhì)量份，BYK消泡劑和BYK分散劑的加入量同實(shí)施例1，制備過(guò)程與固化工 藝也同實(shí)施例1，測(cè)試不同樣條的力學(xué)性能，隨著添加份數(shù)的增加，力學(xué)性能出現(xiàn)先增加后 降低的趨勢(shì)，應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖3所示。表1是加入廢PCB非金屬粉后材料的粘度變化，這說(shuō) 明隨著體系中，廢PCB非金屬粉加入量的增加，體系粘度增加，所以氣泡排出困難、出現(xiàn)較多 內(nèi)部缺陷，導(dǎo)致力學(xué)性能出現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，但作為廢物利用領(lǐng)域，加入15質(zhì)量份仍 對(duì)材料的力學(xué)性能基本沒(méi)有破壞，所以為了更大限度的實(shí)現(xiàn)廢PCB非金屬粉的循環(huán)利用，建 議在不飽和樹(shù)脂中添加15質(zhì)量份的廢PCB非金屬粉。
[0029] 表 1
實(shí)施例3 利用粉碎機(jī)或球磨機(jī)對(duì)廢PCB非金屬粉進(jìn)行粉碎2小時(shí)，然后過(guò)200目篩子，在100質(zhì)量 份(100g)191型不飽和聚酯基體中，加入15質(zhì)量份廢PCB非金屬粉，攪拌均勻后，在三輥研磨 機(jī)上研磨均勻，然后添加1.5質(zhì)量份過(guò)氧化甲乙酮、0.5質(zhì)量份促進(jìn)劑環(huán)烷酸鈷，0.05g BYK 消泡劑和〇. lg BYK分散劑，室溫固化兩小時(shí)，后70°C固化5小時(shí)，得到廢PCB/UPE復(fù)合材料試 樣。圖4是15質(zhì)量份廢PCB非金屬粉與基體材料的熱重曲線圖，從圖中看出，5%，10%，20%失重 對(duì)應(yīng)溫度都明顯升高，材料的耐熱性能大幅提高。這表明廢PCB非金屬粉能夠有效的限制分 子鏈的運(yùn)動(dòng)，顯著提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。
[0030] 實(shí)施例4 在PCB粉碎過(guò)程中，加入相對(duì)于廢PCB非金屬粉質(zhì)量3%的硅烷偶聯(lián)劑570( γ -甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷），在球磨的同時(shí)進(jìn)行表面改性，球磨三小時(shí)后，過(guò)200目篩子， 在60 °C真空烘箱干燥后，得到改性的廢PCB非金屬粉。在100質(zhì)量份（100g)鄰苯型不飽和聚 酯樹(shù)脂中，加入20質(zhì)量份偶聯(lián)劑改性的廢PCB非金屬粉，1.5質(zhì)量份過(guò)氧化甲乙酮，0.5質(zhì)量 份促進(jìn)劑環(huán)烷酸鈷，〇.〇5g BYK消泡劑和0. lg BYK分散劑，其它制備工藝同實(shí)施例3,得到改 性廢PCB填充的UPE復(fù)合材料(UPE/m-WPCB復(fù)合材料）。表2是關(guān)于未改性和改性PCB補(bǔ)強(qiáng)的 UPE復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和熱變形溫度。
[0031] 表2

從表中可以看出，廢PCB非金屬粉經(jīng)過(guò)表面改性后，力學(xué)性能和熱性能明顯提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的制備方 法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將廢舊PCB的非金屬粉末除掉大塊雜質(zhì)，利用粉碎機(jī)和行星式球磨機(jī)對(duì)非金屬粉 粉碎球磨2-10小時(shí)，然后在干燥箱中干燥8-24小時(shí)，過(guò)篩，制備出非金屬粉末； (2) 在100質(zhì)量份不飽和聚酯樹(shù)脂中，加入步驟（1)制得的非金屬粉末5-50質(zhì)量份，固化 劑〇. 5-3質(zhì)量份，促進(jìn)劑0.1-2質(zhì)量份，消泡劑0.05-0.2質(zhì)量份和分散劑0.05-0.2質(zhì)量份； (3) 利用高速攪拌機(jī)將步驟(2)所得混合物攪拌均勻，然后在超聲分散儀上超聲分散， 并用真空烘箱抽真空消泡，將得到的產(chǎn)物傾倒到聚四氟乙烯模具中，室溫固化2-4小時(shí)，再 在60-80 °C的烘箱內(nèi)固化5-10小時(shí)，制得復(fù)合材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù) 脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟（1)非金屬粉在球磨的時(shí)候加入非金屬粉質(zhì)量 1%-10%的偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù) 脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù) 脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸 酯，異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯，異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦 酸酯，雙(二辛氧基焦磷酸酯基）乙撐鈦酸酯，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三(β_甲氧基乙 氧基)硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-(2,3-環(huán)氧 丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù) 脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所制備出的非金屬粉末的目數(shù)為40-200。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù) 脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的不飽和聚酯樹(shù)脂為鄰苯型、間苯型、對(duì) 苯型和乙烯基酯型不飽和聚酯樹(shù)脂中的一種以上;所述的固化劑為過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化 苯甲酰和過(guò)氧化環(huán)己酮中的一種或幾種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù) 脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的促進(jìn)劑為環(huán)烷酸鈷和異辛酸鈷中的一 種以上。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù) 脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的消泡劑為ΒΥΚ消泡劑;所述的分散劑為 ΒΥΚ分散劑。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性的室溫固化不飽和聚酯樹(shù) 脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述非金屬粉末的用量為5-20質(zhì)量份。10. 由權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的制備方法制得的一種廢舊印刷電路板非金屬粉改性 的室溫固化不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】C08K9/06GK106009577SQ201610379601
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】賈志欣, 胡德超, 傅偉文, 羅遠(yuǎn)芳, 賈德民
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)