废弃线路板非金属部分制备复合材料研究

摘要

废弃印刷线路板非金属材料(non-metallicmaterialsrecycledfromwasteprintedcircuitboards，WPCBN)是一种热固性材料，其中含有热固性树脂、玻璃纤维以及少量金属等。本文以WPCBN作为填料，聚丙烯(PP)、废保险杠聚丙烯(WPP)或废窗框聚氯乙烯(WPVC)为基体，采用挤出注塑工艺制备了几种复合材料。
　　对WPCBN填充PP复合材料的力学性能进行了研究。结果表明，细粒径的WPCBN填充效果较优，WPCBN粒径≤150μm时，制得的材料力学性能较好;复合材料的拉伸、冲击强度随WPCBN填充量的增加而减小，弯曲性能反之。材料最大分解速率温度(Tmax)、氧指数(OI)和维卡软化点温度(VST)均随WPCBN用量增加而增大，说明复合材料的阻燃性能和热稳定性得到改善。WPCBN粒径≤150μm，用量为30phr时，WPP/WPCBN复合材料的VST提高了5℃，OI提高了15％。
　　使用硅烷偶联剂(KH550)以及马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)优化了WPP/WPCBN复合材料性能。通过红外光谱研究了WPCBN粉体以及复合材料改性前后官能团结构的变化，并用扫描电子显微镜分析复合材料冲击断面形貌的差异，探讨了复合材料改性机理及断裂机理。结果表明，MAPP/KH550质量比为100/30条件下，KH550为1.5phr，MAPP为9phr时，复合材料的拉伸、弯曲强度最高，分别达到26.78MPa、32.38MPa，其增幅分别为48.8％、37.5％。WPP/WPCBN与NPP/WPCBN相比，拉伸、弯曲强度分别下降16.8％、20.4％，冲击强度提高10.6％。经过系列性能优化，以WPP为基体，WPCBN为填料制备复合材料基本接近PP为基体制备的复合材料。
　　以WPP与WPVC共混聚合物为基体，WPCBN为填料制备复合材料。考察了WPCBN以及MAPP对复合材料力学性能的影响，WPCBN对WPP与WPVC两相的分散有促进作用，实验结果表明MAPP的加入使复合材料的拉伸、弯曲、冲击性能有较大幅度的提高。当MAPP用量为6phr时，冲击强度和弯曲模量达到最大值5.53kJ/m2和2459.81MPa。MAPP用量为9phr时，拉伸强度和弯曲强度达最大值26.57MPa和39.043MPa。WPP/WPVC/WPCBN与WPP/WPCBN复合材料相比，其阻燃性能、弯曲强度、弯曲模量的最大增幅分别为20.69％、31.85％和17.39％。

目录

摘要

1 文献综述

1．1 电子废弃物及其资源环境问题

1．1．1 电子废弃物的分类与组成

1．1．2 电子废弃物带来的环境风险

1．1．3 电子废弃物的可回收资源性

1．2 电子废弃物的处理与处置现状

1．2．1 国内外电子废弃物现状

1．2．2 国内外电子废弃物的管理与回收利用

1．3 废弃印刷线路板处理资源化研究现状

1．3．1 废弃印刷线路板概述

1．3．2 废弃印刷线路板非金属组分回收处理现状

1．4 复合材料的相关理论

1．4．1 复合材料的界面形成

1．4．2 界面结合理论

1．5 研究内容与创新点

1．5．1 研究内容

1．5．2 课题的创新点

2 实验材料和方法

2．1 复合材料制备及方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验设备及测试仪器

2．1．4 复合材料的分析及测试方法

2．2 实验材料分析

2．2．1 实验原料外观

2．2．1 电镜分析

2．2．2 红外光谱分析

2．3 可行性分析

3 聚丙烯／废线路板非金属复合材料的性能分析

3．1 PP／WPCBN复合材料的性能分析

3．1．1 WPCBN粒径对复合材料力学性能的影响

3．1．2 WPCBN添加量对复合材料力学性能的影响

3．2 WPP／WPCBN复合材料的性能分析

3．2．1 WPCBN添加量对复合材料力学性能的影响

3．2．2 WPP／WPCBN复合材料的阻燃性能

3．2．3 WPP／WPCBN复合材料的耐热性能

3．3 本章小结

4 废聚丙烯／废线路板非金属复合材料力学性能改善

4．1 硅烷偶联剂改性

4．1．1 硅烷偶联剂改性机理

4．1．2 WPCBN的表面处理方法

4．1．3 改性后WPCBN的红外图谱分析

4．1．4 KH550对WPP／WPCBN复合材料性能的影响

4．1．5 KH550对复合材料微观形貌的影响

4．2 马来酸酐接枝聚丙烯对复合材料性能的影响

4．2．1 实验部分

4．2．2 复合材料的红外图谱分析

4．2．3 WPP／WPCBN复合材料断面形态分析

4．3 PP／WPCBN与WPP／WPCBN复合材料性能比较

4．4 本章小结

5 聚丙烯／聚氯乙烯／废线路板非金属复合材料性能研究

5．1 实验工艺流程

5．2 WPP／WPVC共混聚合物的微观形貌

5．3 WPCBN用量对WPP／WPVC复合材料性能的影响

5．4 MAPP对WPP／WPVC／WPCBN复合材料性能的影响

5．5 WPP／WPVC／WPCBN复合材料的微观形貌

5．6 WPP／WPVC／WPCBN复合材料的燃烧性能

5．7 小结

6 结论与展望

参考文献

致谢

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