一种利用覆铜板残渣资源化再利用的方法

摘要

本发明公开了一种利用覆铜板残渣资源化再利用的方法，包括以下步骤：按覆铜板残渣重量计，将覆铜板残渣放入质量百分比浓度为0.1~1.0%的硫酸溶液中浸泡2~5小时，加入0.5~1.5%有机硅过氧化物偶联剂和0.5~1.5% KH570偶联剂，再浸泡0.5~2小时，然后将覆铜板残渣进行脱水后，在100~120℃烘干1~2小时，得到预处理后的覆铜板残渣；按重量百分比计，将预处理后的覆铜板残渣40~70%、碳酸钙粉料10~20%和树脂10~40%搅拌混合均匀，经成型，固化，切割，抛光，制得新型板材。本发明不仅可促进覆铜板残渣的综合利用，变废为宝，还可制得弯曲强度高的新型板材。

说明书

技术领域

本发明属于覆铜板再生技术领域，更具体地，涉及一种利用覆铜板残渣资源化再利用的方法。

背景技术

当前，随着社会经济的高速发展，各类电子产品的日益普及以及更新换代速度的加快，使得人们对各种电子电器产品的需求也日益提高。覆铜板广泛应用于大型计算机、办公和个人电脑、家用电器、娱乐电器及其辅助性产品等各种电子设备中。随着这些电子产品的大量生产和愈来愈短的报废周期，废弃覆铜板的数量也在急剧增加。因此，废弃覆铜板所形成的电子污染已成为严峻的环境问题。废弃覆铜板中金属材料的回收利用技术已经比较成熟，但其中非金属材料的再生利用问题却迟迟得不到解决，很大一部分被当作垃圾丢弃、焚烧或掩埋，不仅造成了严重的环境污染，而且导致有用资源的大量浪费。

废覆铜板中含较大量溴和少量的氯，焚烧法处理会造成空气污染，特别是二恶英污染。热裂解法回收油中仍含有溴及少量金属，因此，回收油若作为燃料使用仍会造成空气污染。

建筑材料因体量大，一直以来也是处理废弃物的主要考虑途径之一。苏州顺惠有色金属制品有限公司利用非金属粉末生产了复合材料标准砖、多孔砖和砌块。它们主要是以非金属粉末作为主要原料，添加水泥、白泥、粉煤灰等各种辅料，通过一系列简单的工序制成成品。非金属粉末的添加量能达到 12%，与传统的砖块相比，这种砖块有较低的成本，节约了资源（邱军，李娜，刘光富.废弃线路板中非金属材料再利用的研究进展.2011（9）:91-96.）Phaiboon Panyakapo 等将覆铜板颗粒、粉煤灰和铝粉等混合制得塑料混凝土，当水泥、沙子、粉煤灰与覆铜板颗粒的混合比例为1.0：0.8：0.3：0.9时，得到压缩强度和密度分别为 4.14 MPa和1395 kg/m³。（Phaiboon Panyakapo，et al． Waste Management，2008，28: 1581-1588）上述方法中，覆铜板残渣的再利用量较小，添加量大了则会影响制品的性能。

目前装饰木质板材主要有天然木材、合成板材两种，木质装饰板材的大量使用需要砍伐大量的森林资源，破坏环境，使得气温上升，水土流失，洪水灾害不断，严重影响人类的正常生活。普通的合成板材还有吸水膨胀变形、易发霉、甲醛超标等问题。

因此，如何合理且大量利用覆铜板残渣，并使其最大限度地得到回收和再利用是解决废弃覆铜板再生利用问题的重中之重；另外，寻找材料替代传统的装饰木材，减少环境破坏，已经是迫在眉睫需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中覆铜板再生利用问题，提供一种利用覆铜板残渣资源化再利用的方法，该方法既节约了资源，降低了成本，改善了制品的性能，又很大程度地解决了废弃覆铜板的污染问题。

本发明技术目的通过如下技术方案实现：

本发明提供了一种利用覆铜板残渣资源化再利用的方法，包括如下步骤：

S1.按覆铜板残渣重量计，将覆铜板残渣放入质量百分比浓度为0.1~1.0%的硫酸溶液中，浸泡2~5小时，然后加入0.5~1.5%有机硅过氧化物偶联剂和0.5~1.5% KH570偶联剂(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)，再浸泡0.5~2小时，脱水后，在100~120℃烘干1~2小时，得到预处理后的覆铜板残渣；

S2:按重量百分比计，将S1步骤中所得预处理后的覆铜板残渣40~70%、碳酸钙粉料10~20%和树脂10~40%搅拌混合均匀，经成型，固化，切割，抛光，制得新型板材；

所述覆铜板残渣是废弃覆铜板经过提铜处理后的残渣。

覆铜板残渣是废弃覆铜板经过提铜处理后的残渣，其主要成分为已固化树脂，玻璃纤维，还有少量的铜0.1~2.0%。因其密度约为0.6Kg/m³，颗粒细度为30~200微米。密度较小，颗粒粒径也较小，导致与颗粒细度相近的无机粉体相比，单位比表面积大很多。直接利用覆铜板残渣制造板材，需要的树脂量大，会导致成本高，且制品的性能也不佳。

本发明针对覆铜板残渣此特点，对其进行了特殊的预处理。覆铜板残渣中含有大量的玻璃纤维，为了得到更好的偶联效果，首先采用稀硫酸对玻璃纤维表面进行腐蚀，增加偶联剂的耦合面积，增加耦合效果。

KH570偶联剂(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)是一类具有两不同性质官能团的物质，它们分子中的一部分官能团可与有机分子反应，另一部分官能团可与无机物表面的吸附水反应，形成牢固的粘合。偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了材料与树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止不与其它介质向界面渗透，改善了界面状态。覆铜板残渣与一般的无机粉体填料不同，其不仅含有大量的玻璃纤维和少量的金属铜等无机物质，还含有大量的已热固化的树脂，因此简单添加一种传统偶联剂，仅仅对无机物进行偶联，而还有大量的已热固化树脂的偶联效果不好。

有机硅过氧化物偶联剂可水解基团X为—OOR基，特点是过氧基受热后很容易分解成具有高反应能力的自由基，它不仅可以作为有机物与无机物之间的偶联剂，还可使两种种相同或不同的有机物进行偶联，还能与无极性（如聚烯烃和硅橡胶等）的有机物偶联。且有机硅过氧化物偶联剂还具有固化速度快、粘合强度高优点。因此，本发明中尝试将两种偶联剂协同使用，不仅能够对覆铜板残渣中无机物进行偶联，还能对其中大量的已热固化树脂进行偶联，增强了材料与树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，达到协同增强效果。

优选地，按质量百分比计，所述覆铜板残渣主要成分为已固化树脂30~50%，玻璃纤维50~70%和铜0.1~2.0%。

优选地，所述S2步骤中树脂为间苯新戊二醇型不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂或聚丙烯树脂中的一种。

优选地，所述S1步骤中有机硅过氧化物偶联剂为甲基三叔丁过氧基硅偶联剂烷、乙烯三叔丁过氧基硅偶联剂烷或烯丙三叔丁过氧基硅烷偶联剂中的一种。

优选地，所述S2步骤中成型为将混合均匀后的混合料浇注至钢模内，制成方形坯料。

优选地，所述S2步骤中固化温度为80℃~120℃。

利用上述方法制备出来的新型板状材料也在本发明的保护范围之内。

根据本发明方法制备出的新型板材，弯曲强度高，可以替代目前装饰合成板材和天然木材使用，克服了天然木材中资源枯竭和环境污染的趋势，并且制备原料环保、无毒无害，符合目前甲醛含量低的需求。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明通过同时添加一种传统偶联剂KH570(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)和一种有机硅过氧化物偶联剂。偶联剂KH570可很好的偶联覆铜板残渣中的玻璃纤维与树脂粘合剂，而在热固化过程中有机硅过氧化物偶联剂的过氧基受热分解成有高反应能力的自由基，可很好的偶联覆铜板残渣中的已固化的树脂与树脂粘合剂，两种偶联剂协同使用，处理后的覆铜板残渣不仅分散性好，可降低树脂用量，且能适用不同的树脂体系制备出弯曲强度高的新型板材，达到协同的增强效果。两种偶联剂的协同使用，还能适用间苯新戊二醇型不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚丙烯树脂等不同的树脂粘合剂。本发明利用了难以处理，数量巨大的覆铜板残渣，有利于环境保护，变废为宝。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1

以覆铜板残渣重量计，将废弃覆铜板经过提铜处理后的残渣（按质量百分比计，主要成分为已固化树脂30%，玻璃纤维68%，铜2.0%；）放入0.1%质量浓度硫酸溶液中浸泡5小时，然后加入0.5%甲基三叔丁过氧基硅烷偶联剂和1.5% KH570偶联剂，再浸泡2小时，将覆铜板残渣捞起脱水后，在120℃烘干1小时，得到预处理后的覆铜板残渣；

按重量百分比计，将预处理后的覆铜板残渣60%、碳酸钙粉料20%、间苯新戊二醇型不饱和聚酯20%称量后搅拌混合均匀，经浇注成型，成型为将混合均匀后的混合料浇注至钢模内，制成方形坯料，然后在100℃恒温固化后，切割成300mm×300mm×20mm的板状材料，并将表面经抛光至镜像光泽度为45。参照DB44/T768-2010《树脂型人造石板材》标准对人造板材的强度进行测试。该方法所制得人造板材的弯曲强度为20.4MPa。

实施例2

以覆铜板残渣重量计，将废弃覆铜板经过提铜处理后的残渣（按质量百分比计，主要成分为已固化树脂30%，玻璃纤维69.9%，铜0.1%）放入1.0%质量浓度硫酸溶液中浸泡2小时，然后加入1.5%乙烯三叔丁过氧基硅烷偶联剂和0.5%KH570偶联剂，再浸泡0.5小时，将覆铜板残渣捞起脱水后，在100℃烘干2小时，得到预处理后的覆铜板残渣；

按重量百分比计，将预处理后的覆铜板残渣70%、碳酸钙粉料20%、环氧树脂10%称量后搅拌混合均匀，经浇注成型，成型为将混合均匀后的混合料浇注至钢模内，制成方形坯料，然后在120℃恒温固化后，切割成1000mm×1000mm×15mm的板状材料，并将表面经抛光至镜像光泽度为46。参照DB44/T768-2010《树脂型人造石板材》标准对人造板材的强度进行测试。该方法所制得人造板材的弯曲强度为18.3MPa。

实施例3

以覆铜板残渣重量计，将废弃覆铜板经过提铜处理后的残渣（按质量百分比计，主要成分为已固化树脂50%，玻璃纤维49%，铜1.0%）放入0.6%质量浓度硫酸溶液中浸泡2.5小时，然后加入1.0%烯丙三叔丁过氧基硅烷偶联剂和1.0%KH570偶联剂，再浸泡1.5小时，将覆铜板残渣捞起脱水后，在120℃烘干1小时，得到预处理后的覆铜板残渣；

按重量百分比计，将预处理后的覆铜板残渣40%、碳酸钙粉料20%、酚醛树脂40%称量后搅拌混合均匀，经浇注成型，成型为将混合均匀后的混合料浇注至钢模内，制成方形坯料，然后在100℃恒温固化后，切割成800mm×800mm×15mm的板状材料，并将表面经抛光至镜像光泽度为50。参照DB44/T768-2010《树脂型人造石板材》标准对人造板材的强度进行测试。该方法所制得人造板材的弯曲强度为25.8MPa。

实施例4

以覆铜板残渣重量计，将废弃覆铜板经过提铜处理后的残渣（按质量百分比计，主要成分为已固化树脂40%，玻璃纤维59%，铜1.0%）放入0.8%质量浓度硫酸溶液中浸泡2小时，然后加入1.0%烯丙三叔丁过氧基硅烷偶联剂和1.0%KH570偶联剂，再浸泡1小时，将覆铜板残渣捞起脱水后，在120℃烘干1小时，得到预处理后的覆铜板残渣；

按重量百分比计，将预处理后的覆铜板残渣60%、碳酸钙粉料10%、脲醛树脂30%称量后搅拌混合均匀，经浇注成型，成型为将混合均匀后的混合料浇注至钢模内，制成方形坯料，然后在100℃恒温固化后，切割成300mm×300mm×20mm的板状材料，并将表面经抛光至镜像光泽度为47。参照DB44/T768-2010《树脂型人造石板材》标准对人造板材的强度进行测试。该方法所制得人造板材的弯曲强度为23.4MPa。

实施例5

以覆铜板残渣重量计，将废弃覆铜板经过提铜处理后的残渣（按质量百分比计，主要成分为已固化树脂30%，玻璃纤维68%，铜2.0%）放入0.5%质量浓度硫酸溶液中浸泡3小时，然后加入0.5%烯丙三叔丁过氧基硅烷偶联剂和1.5%KH570偶联剂，再浸泡2小时，将覆铜板残渣捞起脱水后，在120℃烘干1小时，得到预处理后的覆铜板残渣；

按重量百分比计，将预处理后的覆铜板残渣60%、碳酸钙粉料20%、聚丙烯树脂20%称量后搅拌混合均匀，经浇注成型，成型为将混合均匀后的混合料浇注至钢模内，制成方形坯料，然后在80℃恒温固化后，切割成300mm×300mm×20mm的板状材料，并将表面经抛光至镜像光泽度为45。参照DB44/T768-2010《树脂型人造石板材》标准对人造板材的强度进行测试。该方法所制得人造板材的弯曲强度为21.6MPa。

对比例：

对比例1：

对比例1的制备同实施例1，不同的是覆铜板残渣不进行预处理。该方法所制得人造板材的弯曲强度为12.1MPa。

对比例2：

对比例2的制备同实施例2，不同的是覆铜板残渣不进行预处理。该方法所制得人造板材的弯曲强度为5.2MPa。

对比例3：

对比例3的制备同实施例3，不同的是覆铜板残渣不进行预处理。该方法所制得人造板材的弯曲强度为13.9MPa。

对比例4：

对比例4的制备同实施例4，不同的是覆铜板残渣不进行预处理。该方法所制得人造板材的弯曲强度为11.4MPa。

对比例5：

对比例5的制备同实施例5，不同的是覆铜板残渣不进行预处理。该方法所制得人造板材的弯曲强度为9.6MPa。

表1为根据实施例1~5和对比例1~5制备出来的人造板材的弯曲强度：

从表1数据中可以看出，实施例1~5中利用本发明特殊预处理的覆铜板残渣，所制得板材的弯曲强度明显高于对比例1~5中相同原料用量下不经过预处理的覆铜板残渣所制得板材的弯曲强度，本发明提供的覆铜板残渣处理方法能够很好的将废弃覆铜板残渣进行资源化再利用，且再利用制备得到的板材性能优良，利用价值高。