废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件及其制备方法和应用与流程

本发明属于建筑构件及废物资源化利用领域，具体涉及废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件及其制备方法和应用。

背景技术：

随着电子产品的日益普及以及其产品更新换代速度的加快，产生了大量的废印刷电路板(WPCB)。WPCB含有多种有毒有害物质，按照《巴塞尔公约》附录的规定，被列为危险废物。WPCB中铜、金、银等稀贵金属的回收技术成熟，处理方法多样，但无论采用那种处理方法，在稀贵金属被分离提取后都会产生大量的非金属残渣(N-WPCB)。

N-WPCB成分复杂、污脏，主要成分是增强材料(玻璃纤维或纸)、树脂，交联剂、促进剂，还含有少量的镉、汞、铜、铅、锡等贵重金属和溴化阻燃剂；其中已交联的热固性树脂难于被熔化和溶解，不能像热塑性材料重新再生造粒；其中的溴化阻燃剂是典型的持久性有机污染物和致癌物。实验说明，无论N-WPCB的粒径大小如何，当N-WPCB接触有机类溶液，其中的溴化阻燃剂有可能溶出；N-WPCB粒径越小，溴化阻燃剂的溶出率越大。这些特点使N-WPCB成为一类较难回收的危险废物；实验还说明，N-WPCB含量超过30％的的再生板材、木塑托盘、阻火剂、涂料、铺路材料等再生产品，其中的有毒有害成分会浸出迁移、释放、积累在环境中，对环境和人类健康有二次污染的潜在风险。

因而，这些性能不稳定的再生产品的应用受到严格限制，进一步增加了资源化利用N-WPCB开发产品的难度。如何开发更安全的N-WPCB再生产品，成为废印刷电路板资源化急需解决的问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件，提出一个环境友好、利用N-WPCB和可持续发展的再生产品解决方案；本发明的另一目的是提供废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件的制备方法；本发明的另一目的是提供废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件的应用。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件，其由非金属残渣和高分子载体材料制成，其中，非金属残渣、高分子载体材料和助剂的重量份数为：非金属残渣为100份，高分子载体材料为20～250份，助剂为1～20份。

所述的高分子载体材料选自聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物塑料、不饱和聚酯树脂、聚酰胺、合成橡胶或天然橡胶高分子聚合物和它们的再生材料中的任意一种或者几种的组合。

所述的金属残渣选自机械粉碎、热解法、溶剂回收、高温高压水热分解方法处置印刷电路板形成的非金属残渣。

所述的助剂包括指增进极性N-WPCB与非极性高分子载体材料的粘接性和相容性的助剂：马来酸酐接枝聚丙烯增容剂、硅烷偶联剂；或包括提高废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件性能的助剂：聚丙烯、聚酰胺的β晶型成核剂；或满足成型要求的助剂：邻苯二甲酸酯增塑剂、聚乙烯蜡、石蜡、脂肪酸类、脂肪醇类、脂肪酸皂类、脂肪酸酯类和脂肪酰胺类等润滑剂和脱模剂、不饱和聚酯过氧化苯甲酰固化剂。

将干燥的未改性/改性的35～200目的非金属残渣粉末与高分子载体材料、助剂等搅拌混合/混炼，然后采用现有的、通用的成型技术对配料成型，得到N-WPCB钢筋、钢筋网固定卡、马凳和预埋用管材等不同形状的建筑构件。

所述的建筑构件为钢筋网的固定卡，由相连的在不同平面的两个开口都朝外的C型槽体垂直交叉构成，钢筋沿着C型槽体的开口被压入C型槽中被固定，代替人工绑扎钢筋。

所述的建筑构件为支撑钢筋的马凳/撑筋由一个开口朝外的C型槽体和四个支撑腿构成，钢筋沿着C型槽体的开口被压入C型槽中被固定，支撑住钢筋。

所述的制备废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件的方法制备的建筑构件在建筑行业的应用。

有益效果：与现有技术相比，本发明的废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件，提出一个环境友好、利用N-WPCB和可持续发展的再生产品解决方案；本发明的另一目的是提供废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件的制备方法，将N-WPCB粉末与高分子材料复合，制备一系列N-WPCB建筑构件，使N-WPCB中的有害物质不仅被高分子材料固化，而且这些建筑构件被混凝土包裹在建筑结构中，得到长期、稳定、安全的处置和资源化利用；本发明的另一目的是提供废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件的应用。

附图说明

图1是钢筋网的固定卡的结构示意图；

图2是支撑钢筋的马凳/撑筋的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件，将N-WPCB作为制备系列建筑构件的原料，与高分子载体材料复合制备绑扎钢筋的N-WPCB建筑构件；例如，钢筋网的固定卡、支撑钢筋的马凳/撑筋和预埋用的管材等不同形状、不同用途的的建筑构件；其中，N-WPCB中的有害物质被高分子材料固化，这些N-WPCB建筑构件被包裹在混凝土中，避免N-WPCB再生产品可能带来的二次环境生态风险问题。

如图1所示，钢筋网的固定卡，由相连的在不同平面的两个开口都朝外的C型槽体1垂直交叉构成，钢筋沿着C型槽体1的开口2被压入C型槽3中被固定，代替人工绑扎钢筋。

如图2所示，支撑钢筋的马凳/撑筋由一个开口朝外的C型槽体1和四个支撑腿4构成，钢筋沿着C型槽体的开口2被压入C型槽3中被固定，支撑住钢筋。

根据对钢筋、钢筋网用的固定卡、马凳/撑筋和预埋用管材的力学等性能的要求和高分子载体材料的特性选择高分子载体材料的类型，高分子载体材料选自聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)塑料、不饱和聚酯树脂、聚酰胺(尼龙，PA)、合成橡胶或天然橡胶等高分子聚合物和它们的再生材料。

N-WPCB选自机械粉碎、热解法、溶剂回收、高温高压水热分解等方法处置印刷电路板形成的非金属残渣。

N-WPCB建筑构件的制备方法是将未改性、改性的、干燥的35～200目的N-WPCB粉末与高分子载体材料、助剂等搅拌混合/混炼，然后采用现有的、通用的成型技术对配料成型，得到N-WPCB钢筋、钢筋网固定卡、马凳和预埋用管材等不同形状的建筑构件。

根据对钢筋、钢筋网用的固定卡、马凳/撑筋和预埋用管材的力学等性能的要求和高分子载体材料的成型等要求设计N-WPCB、高分子载体材料和助剂的配比，各组分的质量份数：N-WPCB为100份，高分子载体材料为20～250份，助剂为1～20份。助剂包括指增进极性N-WPCB与非极性高分子载体材料的粘接性和相容性的助剂、如马来酸酐接枝聚丙烯增容剂、硅烷偶联剂等；提高废旧印刷电路板非金属残渣建筑构件性能的助剂，如聚丙烯、聚酰胺的β晶型成核剂；满足成型要求的助剂，如邻苯二甲酸酯增塑剂、聚乙烯蜡、石蜡、脂肪酸类、脂肪醇类、脂肪酸皂类、脂肪酸酯类和脂肪酰胺类等润滑剂和脱模剂、不饱和聚酯过氧化苯甲酰固化剂。

实例一

将干燥的聚丙烯(PP，例如S700)粉料、2.5％马来酸酐接枝聚丙烯(简称MAH-g-PP)和经过或没有经过硅烷偶联剂KH-550表面改性处理的5-40％的N-WPCB粉末、成型助剂等混合、塑炼10min～20min后，在挤出机中挤出造粒，再通过注射成型机注射成型；或将混炼好物料从高温开炼机上取下，迅速放入一定大小的模具中,趁热在压力成型机上成型(模压工艺条件为:热压温度200℃，压力10MPa,保持时间5min，室温下冷压3min)；得到一系列N-WPCB钢筋、钢筋网固定卡，马凳和预埋式管材等不同形状的建筑构件。

实例二

将干燥的35～100目N-WPCB粉料、不饱和聚酯(例如DS988型)和0.1～20助剂按一定配比，置于GH-100Y型高速混合机混合2～5min，将称好的预混料填入钢模具中,在15t液压机上热压成型(模压温度为0～147℃，模压压强为6Mpa，模压时间为2min)，得到一系列N-WPCB钢筋、钢筋网固定卡，马凳等不同形状的建筑构件。

助剂包括稀释剂苯乙烯、引发剂过氧化环己酮、促进剂环烷酸钴、润滑剂石蜡。

实例三

先将尼龙6在80℃真空干燥烘箱中烘12h，按照PA6用量的5％～30％的、经过硅烷偶联剂KH-560表面改性处理过的N-WPCB粉末加入到尼龙6中进行混合，混合均匀后利用双螺杆挤出机熔融挤出，切粒；再通过注塑，挤塑，成型得到一系列N-WPCB钢筋、钢筋网固定卡，马凳等不同形状的建筑构件。挤出机各段温度为200～220℃，螺杆转速为90r/min。

实例四

将70份尼龙6(例如M2500I)、30份N-WPCB粉末、0～1.5份环氧树脂E-44进行混合，混合均匀后利用双螺杆挤出机熔融挤出，切粒；再通过注塑，挤塑，成型得到一系列N-WPCB钢筋、钢筋网固定卡、马凳等不同形状的建筑构件。

实例五

将15～45份的通用型不饱和聚酯和55～85份N-WPCB粉末进行混合、以及占树脂质量分数4份的AR型过氧化苯甲酰固化剂置于高速混合机混合2min，将称好的预混料填入钢模具中,在147℃、6MPa条件下热压成型，得到一系列N-WPCB钢筋、钢筋网固定卡、马凳等不同形状的建筑构件。

实例六

按一定的配比，高密度聚乙烯HDPE或其再生粒、一定量的PE接枝物，如聚乙烯蜡、N-WPCB粉末准确称量后，在高速混合机中搅拌均匀，然后通过平行双螺杆挤出机进行挤出切粒；再通过注塑，挤塑，吹塑，旋转成型制得一系列不同形状和尺寸的N-WPCB钢筋、钢筋网固定卡、马凳等建筑构件。

实例七

将质量比为30％～70％﹕70～30的N-WPCB粉末与聚氯乙烯和适量的增塑剂、润滑剂、稳定剂一起混炼后，选择压制、挤出、注射方法加工成型，得到一系列N-WPCB钢筋、钢筋网固定卡，马凳和预埋式管材等不同形状的建筑构件。

实例八

N-WPCB的表面处理：首先制备醇水比为8:2的甲醇或酒精溶液，然后按照硅烷偶联剂与甲醇溶液为4:6的体积比配制硅烷偶联剂溶液，将混合好的硅烷偶联剂溶液和N-WPCB粉末按照1：100的比例在高速混合机内混合20min，混合好后在烘箱内于80℃烘干1～2h，得到改性N-WPCB粉末。

废印刷电路板中的非金属残渣成为制备系列建筑构件的主要原料，大比例使用，N-WPCB粉末填料加入量的质量分数为75％，所压制复合材料的弯曲强度可达107Mpa，冲击强度可达10KJ/m²，N-WPCB得到资源化利用，而且N-WPCB建筑构件的力学性能好；N-WPCB中的有害物质不仅被高分子载体材料固化，而且再被混凝土结构包裹，得到长期、稳定、安全的处置，避免N-WPCB再生产品可能带来的二次环境生态风险问题。