废旧印刷电路板基材填充聚丙烯复合材料的性能研究

摘要

随着科技的飞速发展和社会的进步，电子产品的更新速度加快，导致了大量的电子废旧垃圾的产生，而印刷电路板是各类电子产品中不可缺少的重要组成部分，数量巨大的废旧印刷电路板造成了严重的环境污染。当前对于废旧印刷电路板的回收大都注重于金属成分的回收，而对有着高回收价值的废旧电路板基材（WPCBB）则多采用焚烧填埋处理，造成了严重的资源浪费和污染。
　　本文首先研究了废旧印刷电路板基材(WPCBB)的成分组成和形貌，并以经表面处理的WPCBB作为增强材料，以聚丙烯（PP）作为基体树脂，采用熔融共混的方法制备PP/WPCBB复合材料，一方面实现了WPCBB的高值化回收，一方面减少了对环境的污染。
　　本文的主要研究结果如下：
　　1.WPCBB成分组成及形貌表征：
　　采用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、马弗炉烧结和扫描电镜(SEM)对WPCBB进行了成分组成和形貌表征，结果表明，WPCBB主要是由玻璃纤维和环氧、酚醛等热固性树脂组成，其玻纤直径约为8μm，玻纤的长度范围为180~360μm，平均长径比为35。
　　2.WPCBB含量对复合材料力学性能、动态力学性能的影响：
　　复合材料的力学性能随着WPCBB加入量的增加呈现先增大后减小的趋势，当WPCBB含量为20％时，复合材料的力学性能最优，冲击强度为4.5KJ/m2，弯曲强度为62.47MPa，拉伸强度为54.5MPa，相对于纯PP分别提高了70%、50%和30%。
　　由DMA分析可知，在测试温度范围内，相比于纯PP，复合材料的储能模量（M′）和损耗模量(M″)均有所增加，且储能模量（M′）随着温度的升高呈现下降趋势；损耗因子tanδ和玻璃化转变温度Tg均有所减小。
　　3.WPCBB含量对复合材料流变性能的影响：
　　随着WPCBB含量的增加，复合材料的熔融指数逐渐减小，黏度逐渐增大。添加了WPCBB之后，复合材料仍属于假塑性流体。在同一温度下，复合材料的非牛顿指数随着WPCBB含量的增加大致呈下降趋势；随温度的升高，复合材料的非牛顿指数逐渐增大。在同一剪切应力下，随着WPCBB含量的增加，复合材料的黏流活化能呈现先减小后增大的趋势，在WPCBB含量为20%时，黏流活化能最小；相对于温度的变化，复合材料的黏度对剪切应力的变化更为敏感。
　　4.WPCBB含量对复合材料结晶行为的影响：
　　WPCBB加入后，PP由单一的α晶型转变为α和β两种晶型并存，黑十字消光现象逐渐变得不明显，球晶结构遭到破坏，球晶数目增多尺寸减小最终消失。WPCBB的加入还提高了PP的结晶度和结晶速率，结晶起始温度有所提高，说明WPCBB起到了异相成核的作用。利用Avrami方程和Mo法可以很好地描述复合材料的等温结晶和非等温结晶动力学过程，并通过拟合得到了PP及PP/WPCBB复合材料的结晶动力学各项参数。

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1 绪 论

1.1 前 言

1.2 废旧印刷电路板基材的回收处理方法

1.3 WPCBB填充PP复合材料研究

1.4 本文的主要研究内容和意义

2.1 前 言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

3 PP/WPCBB复合材料力学性能的研究

3.1 前 言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

4 PP/WPCBB复合材料流变性能的研究

4.1 前 言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

5 PP/WPCBB复合材料结晶性能的研究

5.1 前 言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

参考文献

致谢