[0001]
本发明涉及电路板回收利用的技术领域，尤其涉及一种电路板非金属材料制备木塑材料的方法。
背景技术：
[0002]
通常在废旧印刷电路板中加入高浓度的溴代阻燃剂以达到防火功能，而溴代阻燃剂在有氧受热过程中会产生有汗的有机溴化物，如二恶英、呋喃等，热解技术是指在无氧的状态下加热有机物至一定的温度，使其分解成小分子，回收作为燃料或化工原料的过程，不仅限制二恶英等物质的产生，还可以对金属、树脂等进行回收利用，具有相当高的社会效益。然而，溴代阻燃剂在热裂解的过程中会生成溴苯、溴酚等有机溴化物或者hbr迁移到热解产物中，这大大限制了热解产物的利用及要求设备的防腐蚀程度。
[0003]
玻璃纤维具有抗拉强度高、弹性模量高、耐磨损等特点，是最早被用来增强树脂合成复合材料的纤维。废旧电路板中金属材料占比不超过10％，大多数为非金属材料，其中近70％的玻璃纤维和近30％的树脂，对无机非金属材料的利用将具有重大意义。因此，本发明主要解决的是由于电路板废弃后，导致浪费资源和污染环境的问题。
技术实现要素：
[0004]
本发明针对现有技术的不足，提供一种电路板非金属材料制备木塑材料的方法，主要解决的是由于电路板废弃后，导致浪费资源和污染环境的问题。
[0005]
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0006]
一种电路板非金属材料制备木塑材料的方法，包括以下几个步骤，
[0007]
(1)电路板的破碎：采用机械粉碎方法对废电路板进行粉碎处理，过150目网孔的振动筛进行筛选，然后采用空气分离的方法将金属粉与非金属粉分选出来，得到非金属粉末；
[0008]
(2)非金属粉末的热裂解：将(1)中的非金属粉末与碳酸钙粉末混合，装入间歇式热解反应器中，升温至500-650℃，热解0.5-0.8h，使废旧电路板中的树脂转化为热解油；
[0009]
(3)酚醛树脂的制备：将(2)所得的热解油以n(甲醛):n(热解油)为1.5-2.0的比例混合，在反应温度为90-100℃的反应釜中反应，完成后静置分离上层的水即得到由热解油转化的酚醛树脂；
[0010]
(4)玻璃纤维的改性：将(3)所得热解油进行过滤，得到玻璃纤维和酚醛树脂，将玻璃纤维浸泡清洗2-3遍，然后按照与玻璃纤维1.2-1.5％比例加入硅烷偶联剂kh-550，在高速混合机中进行表面改性,改性温度75-95℃，改性时间30-40min；
[0011]
(5)木塑材料的制备：锯木厂木屑粉碎至长度为800μm-1200μm的木纤维，置于105℃的烘箱中干燥20-24h，然后加入(3)所得酚醛树脂和(4)所得改性玻璃纤维，在高速搅拌机中进行机械混合3-5min,搅拌速度1800r/min,最后置于双螺杆挤出机中进行挤出成型；
[0012]
进一步地，一种电路板非金属材料制备木塑材料的方法，所述步骤(2)中的碳酸钙
占非金属粉末的40％，碳酸钙为120目筛。
[0013]
进一步地，一种电路板非金属材料制备木塑材料的方法，所述步骤(5)中木纤维含量50％、改性玻璃纤维30％和酚醛树脂20％。
[0014]
进一步地，一种电路板非金属材料制备木塑材料的方法，所述步骤(5)中木纤维干燥程度为水分含量小于3％。
[0015]
本发明的优点在于：木纤维、改性玻璃纤维以及酚醛树脂经过高速混合后形成了一种特殊的三维网络结构，这种网络结构可能抗冲击韧性得以显著提高的主要因素，木纤维与玻璃纤维相互缠结在一起,形成了一种中空的三维结构。其中两种原料均来自废气电路板的非金属材料，金属材料在脱离后可以直接使用，而非金属在经过热解后，对剩余的玻璃纤维和热解油进行了充分利用，不仅起到了废物利用、避免污染的功能，同时由于对玻璃纤维进行改性，提高其物理性能，在用于木塑材料后显著提高了后者的韧性，木塑材料的性能甚至超过市面上的同类产品，具有长远的意义。
具体实施方式
[0016]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]
一种电路板非金属材料制备木塑材料的方法，包括以下几个步骤，
[0018]
(1)电路板的破碎：采用机械粉碎方法对废电路板进行粉碎处理，过150目网孔的振动筛进行筛选，然后采用空气分离的方法将金属粉与非金属粉分选出来，得到非金属粉末；
[0019]
使其中的金属与非金属材料完全剥离，非金属粉是由接近68wt％的玻璃纤维和将近30wt％的树脂所组成的混合物。
[0020]
(2)非金属粉末的热裂解：将(1)中的非金属粉末与碳酸钙粉末混合，装入间歇式热解反应器中，升温至550℃，热解0.6h，使废旧电路板中的树脂转化为热解油；其中的碳酸钙占非金属粉末的40％，碳酸钙为120目筛。caco3大约在550℃左右开始分解，随着h2o和co2分子的大量减少，有利于生成cabr2，此时从hbr形成扩散到caco3表面并发生反应生成cabr2。卤素的毒性主要来自有机卤化物，而且有机卤化物的脱卤和分离比较困难，热解温度升高，caco3与卤素更好的发生反应生成较多的无机卤，约75％以上的无机卤，其中70％以上束缚于固体残渣中。
[0021]
(3)酚醛树脂的制备：将(2)所得的热解油以n(甲醛):n(热解油)为1.8的比例混合，在反应温度为95℃的反应釜中反应，完成后静置分离上层的水即得到由热解油转化的酚醛树脂；
[0022]
废旧电路板热解产生的氨的量基本能满足制备热解油酚醛树脂的要求,因此制备热解油型酚醛树脂不必再加入催化剂。其中温度是按2℃/min的升温速度将反应温度升至设定值,开始计时,直到预定的反应时间。
[0023]
(4)玻璃纤维的改性：将(3)所得热解油进行过滤，得到玻璃纤维和酚醛树脂，将玻璃纤维浸泡清洗2-3遍，然后按照与玻璃纤维1.3％比例加入硅烷偶联剂kh-550，在高速混
合机中进行表面改性,改性温度85℃，改性时间35min；
[0024]
使偶联剂水解形成的反应性基团与粉体表面的极性官能团充分反应。硅烷偶联剂kh-550是一种优良的玻璃纤维处理剂，可大幅度提高其弯曲强度、拉伸强度和层间剪切强度。
[0025]
玻璃纤维表面均匀地包覆了硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂是一种同时具有极性官能团和非极性官能团的有机硅化合物,硅烷偶联剂的亲水基团可与玻璃纤维表面结合形成牢固吸附，而使其表面变为疏水性。改性后的玻璃纤维与酚醛树脂结合后，明显改善其在酚醛树脂中的润湿分散性，进而提高酚醛树脂的强度和刚性。
[0026]
(5)木塑材料的制备：锯木厂木屑粉碎至长度为800μm-1200μm的木纤维，置于105℃的烘箱中干燥22h，然后加入(3)所得酚醛树脂和(4)所得改性玻璃纤维，在高速搅拌机中进行机械混合4min,搅拌速度1800r/min,最后置于双螺杆挤出机中进行挤出成型；其中木纤维含量50％、改性玻璃纤维30％和酚醛树脂20％；其中木纤维干燥程度为水分含量小于3％。
[0027]
木纤维、改性玻璃纤维以及酚醛树脂经过高速混合后形成了一种特殊的三维网络结构，这种网络结构可能抗冲击韧性得以显著提高的主要因素，木纤维与玻璃纤维相互缠结在一起,形成了一种中空的三维结构。其中两种原料均来自废气电路板的非金属材料，金属材料在脱离后可以直接使用，而非金属在经过热解后，对剩余的玻璃纤维和热解油进行了充分利用，不仅起到了废物利用、避免污染的功能，同时由于对玻璃纤维进行改性，提高其物理性能，在用于木塑材料后显著提高了后者的韧性，木塑材料的性能甚至超过市面上的同类产品，具有长远的意义。
[0028]
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0029]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。