废旧电路板非金属成分改性沥青及混合料试验研究

论文摘要

随着我国公路交通的迅速发展,对高等级公路沥青路面材料的要求越来越高,更多的改性沥青得以开发以解决沥青混合料性能不足的问题。与此同时,日益增长的废旧印刷电路板(printed circuit boards,简称PCBs)带来严重的环境污染,使得PCBs的回收再利用需要寻求更多的渠道。本课题通过回收的PCBs中非金属成分对基质沥青进行改性,对其改性沥青与沥青混合料的路用性能进行检测与评价研究。希望这一问题的研究能变废为宝,在开发出一种新型改性沥青材料的同时,提供一种解决废旧PCBs污染问题的环保、经济的方法,兼顾社会效应和经济效应。本文在参考国内外研究的基础上,采用理论、试验相结合的方法,研究废旧PCBs中非金属成分的化学机理与基本性质,了解现有改性沥青技术以及废旧PCBs回收利用现状及技术。根据上述研究基础,利用废旧PCBs中非金属粉末对沥青进行改性试验。试验包括改性沥青的加工工艺研究、改性沥青基本性能试验与流变性能试验、改性沥青混合料的路用性能试验。改性沥青的加工工艺研究对改性沥青制备过程中的非金属粉末添加量、细度、反应时间及反应温度进行了正交试验设计。从正交试验结果得到废旧PCBs非金属粉末的添加量与细度对改性沥青的影响是显著性的,并且随着PCBs非金属粉末添加量的增加、细度的减小,改性沥青的各项性能逐渐得到改善。由改性沥青的基本性能试验与流变性能试验可知:非金属粉末的添加使得沥青胶结料的软化点、粘度、车辙因子得到提高,针入度、延度降低,增强了沥青高温性能,降低了沥青温度敏感性;在低温性能和抗老化性能方面,非金属成分改性沥青相对基质沥青来说没有显著提升。通过改性沥青混合料性能试验也得到非金属成分改性沥青混合料的高温稳定性相比基质沥青有较大提升的结论。考虑到对改性沥青性能的影响及改性沥青制备的经济和技术程度,得出废旧PCBs非金属粉末添加量为8%时改性沥青综合性能最佳。另外,为了进一步提高废旧PCBs非金属粉末的利用率,以其作为矿粉填料应用进行了可行性试验研究,得到让人满意的效果,扩展了废旧PCBs非金属粉末的可利用范围。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 国内外研究与发展现状
• 1.2.1 废旧印刷电路板的回收与处理
• 1.2.2 改性沥青的研究现状
• 1.3 本课题的研究意义、主要内容及技术路线
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 技术路线
• 第二章 PCBs非金属成分的技术性能研究
• 2.1 印刷电路板的组成与分类
• 2.1.1 印刷电路板的组成
• 2.1.2 印刷电路板的分类
• 2.2 废旧印刷电路板的资源化方法研究
• 2.2.1 废旧印刷电路板的拆解
• 2.2.2 废旧印刷电路板的破碎原理
• 2.2.3 废旧印刷电路板的成分分离原理
• 2.3 废旧PCBs的破碎试验
• 2.3.1 试验原材料与破碎仪器
• 2.3.2 破碎试验
• 2.4 废旧PCBs粉末中非金属成分的分离试验
• 2.5 本章小结
• 第三章 废旧PCBs非金属成分改性沥青的制作工艺及影响因素分析
• 3.1 原材料的准备
• 3.1.1 基质沥青
• 3.1.2 废旧PCBs非金属成分粉末
• 3.2 制备工艺研究
• 3.3 非金属成分改性沥青的制备
• 3.4 正交试验因素分析
• 3.4.1 正交试验安排
• 3.4.2 正交试验结果
• 3.4.3 正交试验结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 添加PCBs非金属成分的改性沥青基本性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 废旧PCBs非金属粉末最佳细度的确定
• 4.3 改性沥青基本性能试验结果
• 4.4 温度敏感性分析
• 4.5 高温稳定性分析
• 4.5.1 软化点试验
• 4.5.2 当量软化点T800
• 4.6 低温性能分析
• 4.6.1 延度
• 4.6.2 当量脆点T1.2
• 4.7 抗老化性能分析
• 4.7.1 残留针入度比
• 4.7.2 残留延度
• 4.8 施工性能分析
• 4.9 本章小结
• 第五章 添加PCBs非金属成分的改性沥青流变性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 动态剪切流变试验
• 5.2.1 动态剪切流变仪
• 5.2.2 温度扫描试验
• 5.3 温度扫描结果与流变性能研究
• 5.3.1 温度对复数模量的影响
• 5.3.2 温度对相位角的影响
• 5.3.3 空白对比图
• 5.3.4 改性沥青高温性能研究
• 5.3.5 改性沥青粘度随温度的变化
• 5.4 废旧PCBs非金属粉末最佳添加量的确定
• 5.5 本章小结
• 第六章 添加PCBs非金属成分的改性沥青混合料试验研究
• 6.1 引言
• 6.2 材料性能
• 6.2.1 沥青与改性沥青
• 6.2.2 集料
• 6.2.3 矿粉
• 6.3 配合比设计
• 6.4 最佳沥青用量确定
• 6.5 非金属成分改性沥青混合料性能试验结果与评价
• 6.5.1 水稳定性
• 6.5.2 高温稳定性检验
• 6.5.3 低温性能
• 6.6 非金属粉末作为矿粉填料应用的可行性研究
• 6.6.1 非金属粉末用量对矿粉的影响
• 6.6.2 非金属粉末作为矿粉填料的理论依据
• 6.6.3 以非金属粉末作为矿粉填料的试验研究
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 1. 主要结论
• 2. 主要创新成果
• 3. 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢