废环氧树脂复合材料性能优化研究

摘要

随着电子产品的大量使用，电子废弃物的产生量与日俱增，相应的印刷线路板废弃物的量也迅速增长，而印刷线路板中非金属成分的含量达到60％以上，其中热固性环氧树脂占到了很大的比重，若能将这些非金属成分完全利用，不仅可以缓解废弃物处理压力，防止二次污染，还可以降低材料成本，具有相当的经济和环保效益。
　　本文在课题组以往研究的基础上进一步优化废环氧树脂复合材料配方，采用红外分析、电感耦合等离子体发射光谱分析等方法对反应机理进行了探讨，探索了碳纳米管材料改善复合材料性能的可行性，并对制得的废环氧树脂复合材料进行了一系列综合性能的测试，得出以下结论：
　　（1）通过比对废环氧树脂（W-EP）、PVC以及W-EP/PVC复合材料的红外光谱图，推测两种物质之间发生了接枝反应，固化环氧树脂基体中的环氧基、烷基均与PVC分子发生了不同程度的基团反应。
　　（2）在对废环氧树脂原料进行预处理过程中，添加一定比例的碳纳米管材料（CNTS），探讨了其复合材料性能优化的可行性。结果表明，复合材料的力学性能随CNTS添加量的提高表现出先上升后下降的趋势，当CNTS的添加量为0.2%时，材料的力学性能达到最优，此时弯曲强度为94.37MPa，拉伸强度为43.0MPa，冲击强度为13.88KJ/㎡，分别较未添加CNTS时提高了30%、17.49%、4.13%。当 CNTS添加量一定时，通过控制不同的超声处理时间对 CNTS与W-EP混合材料进行预处理，发现制备的复合材料力学强度随超声时间的增加表现出先上升后下降的趋势，当超声时间为0.5h时，力学性能最优。
　　（3）采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP—AES）对废环氧树脂原料中的重金属成分做了分析，其中Cu、Zn、Ni、Pb、Cr的浸出率分别为1.2148mg/L、1.3092mg/L、0.013mg/L、0.12mg/L、0.005mg/L，远小于GB5085.3-2007《危险废物鉴定提取毒性的识别标准》中100 mg/L、100mg/L、5 mg/L、5 mg/L、15 mg/L的限值要求，说明材料的重金属含量满足标准要求。
　　（4）甲醛释放量是复合材料用于室内建材的一项非常重要的指标，本文通过干燥器法对制得的复合材料的甲醛释放量进行了测试。结果表明，本论文实验制备的复合材料的甲醛释放量为0.536mg/L远小于《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》（GB18580—2001）中饰面人造板、胶合板、装饰单板贴面胶合板和细木工板等E1级所对应的1.5mg/L标准限值要求，可直接作为室内建材使用。
　　（5）采用《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》(GB/T17657-2013)的方法，对制得的复合材料的吸水厚度膨胀率、尺寸稳定性和内结合强度进行了测试。结果表明，本实验制备的复合材料吸水厚度膨胀率为0.57%、尺寸稳定性为0.07%，分别满足GB/T7911-2013《热固性树脂浸渍纸高压装饰层积板（HPL）》中3%和0.25%的限值要求。而内结合强度为2.013MPa满足GB/T18102-2007《浸渍纸层压木质地板》中0.8MPa的限值要求。
　　本研究不仅提高了废环氧树脂复合材料的综合性能，而且还探讨了利用废弃环氧树脂制得的再生材料用作室内装饰板材的可行性，具有一定的实际意义。

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1 绪论

1.1 废弃热固性树脂的产生及特点

1.2 废弃热固性树脂的处置

1.3 热固性树脂的再生利用研究现状

1.4 复合材料改性的研究

1.5 课题研究意义及价值

1.6 本课题的研究内容

2 复合材料的制备与性能优化分析

2.1 实验材料

2.2 实验仪器与设备

2.3 实验方法

2.4 性能分析

3 废EP与PVC接枝反应机理及性能优化方法的探究

3.1 接枝反应分析

3.2 CNTS对复合材料性能优化的研究

3.3 小结

4 CNTS优化的复合材料综合性能分析

4.1 原料中金属含量及重金属浸出率分析

4.2 复合材料的力学性能分析

4.3 甲醛释放量测定

4.4 其它性能分析

4.5 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士期间论文的发表情况

致谢