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废弃印刷电路板(PCBs)中蕴含的金属是天然矿藏的几十倍甚至几百倍,目前现有的处理技术主要是针对废弃电路板中的贵金属、铜等金属的回收,其中大量非金属材料主要是采用焚烧与填埋进行处理,其结果造成环境污染和大量资源浪费。为此,本文通过研究酚醛纸基和环氧玻璃布电路板中非金属粉料代替木粉填充酚醛模塑料(PMC),研究非金属粉加入量和粒径对模塑料性能的影响;并尝试利用非金属粉压制再生板材,分析工艺参数和配方对再生板材成型效果的影响。
经对两种非金属粉筛分称重和显微观察发现,破碎纸基非金属粉粒径为-0.3+0.125mm的物料为薄片状,粒径小于0.07mm的物料为粉末状,其百分含量分别为22.9%和42.9%;破碎玻布非金属粉粒径为-0.3+0.125mm的物料为片状,粒径为-0.15+0.125mm 的物料为长杆状,粒径小于0.07mm的物料以短切纤维为主,其百分含量分别为15.3%、15.6%和34.6%。
将纸基非金属粉填充到酚醛模塑料中,可以提高模塑料的缺口冲击强度和热变形温度,但会降低酚醛模塑料的弯曲强度和拉西格流动性,随着纸基非金属粉加入量的增加,拉西格流动性的降低趋势越大。兼顾模塑料综合性能,纸基非金属粉加入量以20%为佳,此时,模塑料的弯曲强度为70MPa、缺口冲击强度为2.4KJ/m2、热变形温度为168℃、介电强度为3.4MV/m和拉西格流动性为103mm,完全满足模塑料标准要求。当纸基非金属粉的加入量为20%时,随着非金属粉粒径的减小,酚醛模塑料的缺口冲击强度、热变形温度及拉西格流动性都有减小的趋势,而弯曲强度和介电强度则先减小后增大。
玻布非金属粉的加入量为30%时,模塑料机械性能最好,弯曲强度和缺口冲击强度分别为82MPa和2.8KJ/m2,比参照试样分别提高了17.1%和21.7%,其热变形温度为171℃、介电强度为3.4MV/m和拉西格流动性为143mm,各项性能均满足模制品标准要求。加入量为20%时,玻布非金属粉粒径对酚醛模塑料的弯曲强度和热变形温度影响不大,随着粒径的减小,缺口冲击强度和介电强度是先减小后增大,而拉西格流动性则有减小的趋势。
借助扫描电镜照片,对模塑料内部结构及断面形貌进行研究。粒径为-0.3+0.15mm和-0.15+0.07mm玻布粉中的玻璃纤维在酚醛模塑料中分别以捆状和单根纤维形式存在,破坏断面有纤维/基体脱落、纤维拔出等现象。
利用热挤压机通过添加不同粘结剂对非金属粉进行小试样压制,然后在此基础上,利用自制的液压机设备进行了再生板材的放大实验。研究配方和操作条件等因素对再生板材成型效果的影响,得出液压机的最佳成型条件是:电玉粉的加入量为15%,模具上、下压头温度分别为150℃和130℃,预热时间为5min,加压时间为2min/mm。
将废弃电路板非金属材料填充酚醛模塑料和生产再生板材,解决了其造成的环境污染问题,同时也实现了其在不同领域内的再利用,为非金属材料的资源化利用提供新方法。