废弃电路板非金属材料填充不饱和聚酯团状模塑料及改性沥青研究

论文摘要

由于技术革新和市场刺激,电器设备和电子产品的淘汰速度不断加快,这使得电子废弃物的无害化处理和资源化问题越来越重要和紧迫。印刷电路板（printed circuit boards,PCBs）是所有电子产品的基本组成部件,因此废弃印刷电路板是电子垃圾中的一个重要分支。电路板中含有许多有害重金属和溴化阻燃剂,如果处理不当将会对土壤和地下水造成严重的污染,严重损害人类和其他生物的健康。由于电路板回收的直接驱动利益主要是贵金属,占电路板约70wt%的非金属材料却没有得到合理的处理或回收。大部分的电路板非金属材料都被当成城市垃圾填埋、焚烧或被任意堆置。但是,焚烧会产生大量毒害气体,填埋和堆置会侵占大量宝贵的土地、提高电路板的回收成本、浪费有用的资源。因此,本文根据“减量化、资源化、再利用”的固体废弃物处理原则,采用机械物理法回收利用废弃电路板非金属材料,将废弃电路板经过二级破碎、高压静电分选后的非金属粉作为原料来制备不饱和聚酯团状模塑料（unsaturated polyester bulk molding compound, UP-BMC）和改性沥青。研究不同的成型温度和成型时间等制备工艺对新型不饱和聚酯团状模塑料的性能影响;研究不同粒径和不同添加量的非金属粉末对不饱和聚酯模塑料性能的影响;考察不同粒径和不同添加量的非金属粉末对改性沥青料性能的影响,分析改性沥青的高温和低温性能改善程度,探讨改性沥青的非金属粉最佳加入量和粒径。混合废弃电路板非金属粉粒径分布并不非常连续,粒径主要集中在50μm至91μm之间以及125μm至150μm之间,含量分别达到58 wt%和25 wt%。非金属粉的热解稳定温度为323°C,最高降解速率对应温度为343°C,800°C的热解残余率为33.4 wt%。非金属粉填充不饱和聚酯团状模塑料的最佳成型工艺条件为:上、下压头的加热温度分别为140°C和135°C,加压时间为5 min。非金属粉填充不饱和聚酯团状模塑料的冲击强度和弯曲强度都存在一个极大值,且极大值对应的非金属粉含量都为20 wt %。洛氏硬度随着非金属粉含量增加出现两个极大值,一个对应于10 wt %,另一个对应于30 wt %。当粒径为<0.07 mm、含量为20 wt %时冲击强度、弯曲强度分别达到极大值6.4 kJ/m2和68.8 MPa,洛氏硬度则为89.0 HRM。通过对非金属粉填充不饱和聚酯团状模塑料的SEM图分析得出,玻璃纤维都主要以单根的形式均匀地分散在材料中,非金属粉与树脂基体的界面粘结较好,与不饱和聚酯有较好的相容性。当非金属粉含量为25wt%,粒径为0.07-0.09 mm时,改性沥青的综合性能最好,其具体性能指标为135°C黏度为1225 cP,25°C针入度为53.7 dmm,软化点为54°C,15°C延度为43.5 cm,60°C的车辙因子G*/sinδ为3995.27 Pa,极限使用温度为69.4°C,所有这些指标都说明沥青的性能得到较大的提高和改善。因此,本文实现了废弃电路板非金属材料在不同领域内的再利用,从而为非金属材料引起的环境问题提供了新颖的解决方法,达到了节约资源和能源、保护环境的“节能减排”目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 废弃印刷电路板的危害性与资源性
• 1.3 废弃印刷电路板回收技术现状
• 1.3.1 火法冶金技术
• 1.3.2 湿法冶金
• 1.3.3 生物方法回收贵金属
• 1.3.4 机械处理法
• 1.4 废弃电路板非金属材料的资源化方法概述
• 1.4.1 机械物理方法
• 1.4.2 化学方法
• 1.5 废弃电路板非金属材料的机械物理法回收最新研究
• 1.5.1 酚醛模塑料
• 1.5.2 聚丙烯复合材料
• 1.6 本课题研究目的与内容
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 研究方法与技术路线
• 2.1 研究方法
• 2.1.1 废弃电路板的破碎及高压静电分选
• 2.1.2 废弃电路板非金属材料填充不饱和聚酯团状模塑料
• 2.1.3 废弃电路板非金属粉改性沥青
• 2.2 原材料
• 2.3 主要设备
• 2.4 性能检测
• 2.4.1 无缺口冲击强度
• 2.4.2 弯曲强度
• 2.4.3 洛氏硬度
• 2.4.4 扫描电子显微镜（SEM）分析
• 第三章 废弃电路板非金属材料的特性研究
• 3.1 印刷电路板概况
• 3.2 印刷电路板非金属粉的特性
• 3.2.1 非金属粉的粒径分布
• 3.2.2 非金属粉微观形貌分析
• 3.2.3 非金属粉热性能分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 废弃电路板非金属材料填充不饱和聚酯团状模塑料
• 4.1 不饱和聚酯团状模塑料的组成
• 4.1.1 不饱和聚酯树脂
• 4.1.2 填料
• 4.1.3 增强材料
• 4.1.4 交联剂
• 4.1.5 引发剂
• 4.1.6 脱模剂
• 4.1.7 着色剂
• 4.2 废弃电路板非金属粉填充不饱和聚酯团状模塑料的制备
• 4.2.1 料团的制备机理
• 4.2.2 不饱和聚酯团状模塑料成型固化机理
• 4.3 不饱和聚酯团状模塑料成型工艺条件的研究
• 4.3.1 模压成型工作温度
• 4.3.2 模压成型工作时间
• 4.4 非金属粉的粒径及含量对不饱和聚酯团状模塑料的影响
• 4.4.1 非金属粉的粒径及含量对不饱和聚酯团状模塑料的成型性能的影响
• 4.4.2 非金属粉的粒径及含量对不饱和聚酯团状模塑料的机械性能的影响
• 4.5 非金属粉填充不饱和聚酯团状模塑料的形貌分析
• 4.6 非金属粉填充不饱和聚酯团状模塑料的应用前景展望
• 4.7 本章小结
• 第五章 废弃电路板非金属材料改性沥青
• 5.1 非金属粉改性沥青的制备
• 5.2 非金属粉改性沥青的性能检测
• 5.2.1 传统性能的检测
• 5.2.2 流变性能的检测
• 5.3 非金属粉改性沥青的性能分析
• 5.3.1 传统性能的分析
• 5.3.2 流变性能的分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文和申请专利情况