专利名称：废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法
技术领域：
本发明属于固体废弃物综合利用技术领域，具体涉及一种废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法。
背景技术：
目前，在废旧线路板回收处置过程中废旧线路板中的金属材料的回收利用的技术比较成熟，部分技术已经实现了商业化，而对于废旧线路板处置过程中非金属材料的资源化利用，国内外目前尚缺乏有效的经济手段，很大一部分非金属材料被当作垃圾丢弃、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。废旧线路板中非金属材料一般占60%以上，主要成分为玻璃纤维和热固性环氧树脂，若能充分利用这些材料，不仅可以缓解废弃物处理压力，还可以降低材料成本，具有重大的经济意义和社会意义。木塑复合材料具有使用寿命长、美观、可再生、造价低、防虫、防腐、可喷涂、比纯塑料制品硬度高等一系列优点而广泛应用于建材、汽车工业、货物的包装运输、仓贮业、装饰材料及日常生活用具等方面。利用偶联剂处理的木粉能有效改善木粉与热塑性树脂基体的粘结性能，提高复合材料的界面粘结强度；利用水热法活化处理废旧线路板非金属粉能打断非金属粉的化学键产生新的活化点，从而使废旧线路板非金属粉产生新的活化基团，达到改善废旧线路板非金属粉与树脂基体的界面结合性能的目的，从而提高复合材料的整体性能。将废旧线路板非金属粉用于木塑制品中，不仅简单地代替了木粉，而且在不提高产品成本的情况下，还找到了一种大大提高制品性能的有效途径，具有比一些传统填料难以达到的优势性能。其技术的推广应用，必将以其良好的性价比使得“以塑代木”真正成为现实。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法。本发明提出的废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法，将木粉经过偶联剂改性处理，得到表面活性的木粉；将干燥后的废旧线路板非金属粉进行水热法活化处理，得到活化的废旧线路板非金属粉，再将以上得到的表面活性的木粉、活化的废旧线路板非金属粉和热塑性树脂通过机械混合后在平行同向双螺杆挤出机中挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。其具体步骤如下
(1)称取1 IXIO3g干燥的木粉，在广100°c下，将干燥的木粉浸入偶联剂溶液剂中1 分钟 48小时后过滤取出，在25 120°C下干燥1 48小时，得到表面经偶联剂改性处理的木粉；
(2)在高压反应釜中加入1 4XIO3g液化溶剂和1 1 X IO3g催化剂，用玻璃棒搅拌 1 30分钟后，再加入1 1 X IO3g干燥的废旧线路板非金属粉，用玻璃棒搅拌分散1 60 分钟后，在广200°C下处理1分钟 12小时后经去离子水稀释洗涤，滤膜抽滤，反复洗涤至滤液呈中性，在25 120°C下干燥1 48小时，得到经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉；
(3)将步骤⑴所得的表面经偶联剂改性处理的木粉1 lX103g、步骤⑵所得的经水热法处理的废旧线路板非金属粉1 IX IO3g和热塑性树脂1 IX 10 —起加入高速混合机中，在转子转速为1 300r/min的条件下混合1 60分钟后取出，得到预混料； (4)将步骤(3)所得的预混料1 IX IO3g和润滑剂1 IX IO2g加入平行同向双螺杆挤出机中，在温度为广200°C、螺杆转速为1 200r/min的条件下挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料。本发明中，步骤(1)中所述木粉为桉树木粉、杨树木粉或桐树木粉中的任一种或
其多种组合。本发明中，步骤(1)中所述偶联剂为铬络合物偶联剂、锆类偶联剂、硅烷类偶联剂、钛酸脂类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、马来酸酐及其接枝共聚物类偶联剂、聚氨酯类偶联剂或嵌段聚合物类偶联剂中任一种或其多种组合。本发明中，步骤O)中所述液化溶剂为水、苯酚、甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙醇、丁醇、四氢萘或十氢萘中的任一种或其多种组合。本发明中，步骤O)中所述催化剂为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、高氯酸、苯磺酸、乙二酸、醋酸、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾或碳酸钠中的任一种或其多种组合。本发明中，步骤(3)中所述的热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、 丙烯晴/丁二烯/苯乙烯共聚物或聚甲醛中的任一种或其多种组合。本发明中，步骤(4)中所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸锌或硬脂酸中的任一种或其多种组合。本发明中，步骤(1)中所述废旧线路板非金属粉为通过将废旧线路板破碎、粉碎磨成粉末再分离得到的非金属粉末。本发明反应步骤简单，利用偶联剂处理的木粉能有效改善木粉与树脂基体的界面粘结性能，提高复合材料的界面粘结强度，利用水热法活化处理废旧线路板非金属粉能打断非金属粉的化学键，产生新的活化点使废旧线路板非金属粉产生新的活化基团，达到改善废旧线路板非金属粉与树脂基体的界面结合性能的目的，从而提高复合材料的整体性能。本发明制备的复合材料开辟了废旧线路板非金属粉回收利用的新领域。
图1为实施例1给出的废旧线路板非金属粉填充改性木塑脂复合材料冲击断面扫描电镜图。
具体实施例方式下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。实施例1 将木粉经过硅烷类偶联剂KH550改性处理，得到表面活性的木粉；以水为液化溶液、硫酸为催化剂对废旧线路板非金属粉进行水热法活化处理，得到经水热法活化的废旧线路板非金属粉；再将以上得到的偶联剂改性的木粉、经水热法活化的废旧线路板非金属粉和聚乙烯通过机械混合后在平行同向双螺杆挤出机中挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。步骤(1)称取200g干燥的木粉，在40°C下，将干燥的木粉浸入硅烷类偶联剂 KH550溶剂中1小时后取出，在60°C下干燥2小时，得到表面经偶联剂改性处理的木粉；
步骤O)在高压反应釜中加入800mL的水和80mL、90%重量浓度硫酸溶液，用玻璃棒搅拌10分钟后，再加入250g干燥的废旧线路板非金属粉，用玻璃棒搅拌分散30分钟后，在 180°C下处理4小时后经去离子水稀释洗涤，滤膜抽滤，反复洗涤至滤液呈中性，在120°C下干燥6小时，得到经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉；
步骤(3)将步骤(1)所得的表面经偶联剂改性处理的木粉200g、步骤( 所得的经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉200g和聚乙烯600g —起加入高速混合机中，在高速混合机转子转速为150r/min的条件下混合30分钟后取出，得到预混料；
步骤(4)将步骤C3)所得的预混料900g和润滑剂石蜡IOg加入平行同向双螺杆挤出机中，在温度为180°C、螺杆转速为70r/min的条件下挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。力学性能测试结果表明废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料的冲击强度为SKJ.nT2，弯曲强度为80MPa，弯曲模量为6GPa。图1给出废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料冲击断面扫描电镜图。实施例2 将木粉经过硅烷类偶联剂KH560改性处理，得到表面活性的木粉；以水为液化溶液、氢氧化钾为催化剂对废旧线路板非金属粉进行水热法活化处理，得到经水热法活化的废旧线路板非金属粉；再将以上得到的偶联剂改性的木粉、经水热法活化的废旧线路板非金属粉和聚丙烯通过机械混合后在平行同向双螺杆挤出机中挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。步骤(1)称取300g干燥的木粉，在50°C下，将干燥的木粉浸入硅烷类偶联剂 KH560溶剂中2小时后取出，在70°C下干燥2小时，得到表面经偶联剂改性处理的木粉；
步骤O)在高压反应釜中加入900mL的水和90g的氢氧化钾，用玻璃棒搅拌20分钟后，再加入300g干燥的废旧线路板非金属粉，用玻璃棒搅拌分散20分钟后，在160°C下处理 6小时后经去离子水稀释洗涤，滤膜抽滤，反复洗涤至滤液呈中性，在100°C下干燥6小时， 得到经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉；
步骤(3)将步骤(1)所得的表面经偶联剂改性处理的木粉300g、步骤( 所得的经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉250g和聚丙烯450g —起加入高速混合机中，在高速混合机转子转速为120r/min的条件下混合40分钟后取出，得到预混料；
步骤将步骤C3)所得的预混料900g和润滑剂石蜡IOg加入平行同向双螺杆挤出机中，在温度为160°C、螺杆转速为80r/min的条件下挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。力学性能测试结果表明废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料的冲击强度为10KJ.m-2，弯曲强度为lOOMPa，弯曲模量为8GPa。实施例3 将木粉经过硅烷类偶联剂KH570改性处理，得到表面活性的木粉；以水为液化溶液、碳酸钾为催化剂对废旧线路板非金属粉进行水热法活化处理，得到经水热法活化的废旧线路板非金属粉；再将以上得到的偶联剂改性的木粉、经水热法活化的废旧线路板非金属粉和聚氯乙烯通过机械混合后在平行同向双螺杆挤出机中挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。步骤(1)称取400g干燥的木粉，在60°C下，将干燥的木粉浸入硅烷类偶联剂 KH570溶剂中1小时后取出，在80°C下干燥3小时，得到表面经偶联剂改性处理的木粉；
步骤O)在高压反应釜中加入600mL的水和60g的碳酸钾，用玻璃棒搅拌20分钟后， 再加入200g干燥的废旧线路板非金属粉，用玻璃棒搅拌分散30分钟后，在170°C下处理5 小时后后经去离子水稀释洗涤，滤膜抽滤，反复洗涤至滤液呈中性，在110°C下干燥5小时， 得到经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉；
步骤(3)将步骤(1)所得的表面经偶联剂改性处理的木粉400g、步骤( 所得的经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉150g和聚氯乙烯450g —起加入高速混合机中，在高速混合机转子转速为120r/min的条件下混合40分钟后取出，得到预混料；
步骤(4)将步骤C3)所得的预混料900g和润滑剂石蜡15g加入平行同向双螺杆挤出机中，在温度为160°C、螺杆转速为80r/min的条件下挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。力学性能测试结果表明废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料的冲击强度为7KJ. m-2，弯曲强度为llOMPa，弯曲模量为7GPa。实施例4 将木粉经过硅烷类偶联剂KH792改性处理，得到表面活性的木粉；以水为液化溶液、硝酸为催化剂对废旧线路板非金属粉进行水热法活化处理，得到经水热法活化的废旧线路板非金属粉；再将以上得到的偶联剂改性的木粉、经水热法活化的废旧线路板非金属粉和聚苯乙烯通过机械混合后在平行同向双螺杆挤出机中挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。步骤(1)称取300g干燥的木粉，在50°C下，将干燥的木粉浸入硅烷类偶联剂 KH792溶剂中4小时后取出，在80°C下干燥4小时，得到表面经偶联剂改性处理的木粉；
步骤O)在高压反应釜中加入800mL的水和80mL、90%重量浓度硝酸溶液，用玻璃棒搅拌20分钟后，再加入200g干燥的废旧线路板非金属粉，用玻璃棒搅拌分散45分钟后，在 160°C下处理6小时后经去离子水稀释洗涤，滤膜抽滤，反复洗涤至滤液呈中性，在115°C下干燥6小时，得到经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉；
步骤(3)将步骤(1)所得的表面经偶联剂改性处理的木粉300g、步骤( 所得的经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉150g和聚苯乙烯550g —起加入高速混合机中，在高速混合机转子转速为150r/min的条件下混合60分钟后取出，得到预混料；
步骤将步骤C3)所得的预混料950g和润滑剂石蜡15g加入平行同向双螺杆挤出机中，在温度为170°C、螺杆转速为130r/min的条件下挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。力学性能测试结果表明废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料的冲击强度为lIJ.m-2，弯曲强度为140MPa，弯曲模量为8GPa。实施例5 将木粉经过硅烷类偶联剂KH570改性处理，得到表面活性的木粉；以苯酚为液化溶液、硫酸为催化剂对废旧线路板非金属粉进行水热法活化处理，得到经水热法活化的废旧线路板非金属粉；再将以上得到的偶联剂改性的木粉、经水热法活化的废旧线路板非金属粉和聚乙烯通过机械混合后在平行同向双螺杆挤出机中挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。
步骤(1)称取200g干燥的木粉，在60°C下，将干燥的木粉浸入硅烷类偶联剂 KH570溶剂中4小时后取出，在70°C下干燥4小时，得到表面经偶联剂改性处理的木粉；
步骤⑵在高压反应釜中加入1200g的苯酚和100mL、90%重量浓度硫酸溶液，用玻璃棒搅拌20分钟后，再加入300g干燥的废旧线路板非金属粉，用玻璃棒搅拌分散25分钟后， 在160°C下处理6小时后经去离子水稀释洗涤，滤膜抽滤，反复洗涤至滤液呈中性，在120°C 下干燥5小时，得到经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉；
步骤(3)将步骤(1)所得的表面经偶联剂改性处理的木粉200g、步骤( 所得的经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉250g和聚乙烯550g —起加入高速混合机中，在高速混合机转子转速为130r/min的条件下混合40分钟后取出，得到预混料；
步骤(4)将步骤C3)所得的预混料950g和润滑剂聚乙烯蜡12g加入平行同向双螺杆挤出机中，在温度为180°C、螺杆转速为120r/min的条件下挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。力学性能测试结果表明废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料的冲击强度为7KJ. m-2，弯曲强度为90MPa，弯曲模量为9GPa。实施例6 将木粉经过硅烷类偶联剂KH729改性处理，得到表面活性的木粉；以无水乙醇为液化溶液、氢氧化钠为催化剂对废旧线路板非金属粉进行水热法活化处理，得到经水热法活化的废旧线路板非金属粉；再将以上得到的偶联剂改性的木粉、经水热法活化的废旧线路板非金属粉和聚丙烯通过机械混合后在平行同向双螺杆挤出机中挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。步骤(1)称取150g干燥的木粉，在70°C下，将干燥的木粉浸入硅烷类偶联剂 KH729溶剂中3小时后取出，在70°C下干燥4小时，得到表面经偶联剂改性处理的木粉；
步骤O)在高压反应釜中加入900mL无水乙醇和IOOg的氢氧化钠，用玻璃棒搅拌20 分钟后，再加入干燥的废旧线路板非金属粉300g，用玻璃棒搅拌分散35分钟后，在170°C下处理5小时后经去离子水稀释洗涤，滤膜抽滤，反复洗涤至滤液呈中性，在100°C下干燥6小时，得到经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉；
步骤⑶将步骤⑴所得的表面经偶联剂改性处理的木粉150g、步骤⑵所得的经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉250g和聚丙烯600g —起加入高速混合机中，在高速混合机转子转速为120r/min的条件下混合30分钟后取出，得到预混料；
步骤(4)将步骤C3)所得的预混料800g和润滑剂硬脂酸8g加入平行同向双螺杆挤出机中，在温度为180°C、螺杆转速为140r/min的条件下挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。力学性能测试结果表明废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料的冲击强度为10KJ.m-2，弯曲强度为113MPa，弯曲模量为8GPa。上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员理解和应用本发明。 熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例， 本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下(1)称取1 IXIO3g干燥的木粉，在广100°c下，将干燥的木粉浸入偶联剂中1分钟 、8小时后过滤取出，在25 120°C下干燥1 48小时，得到表面经偶联剂改性处理的木粉；(2)在高压反应釜中加入1 4XIO3g液化溶剂和1 1 X IO3g催化剂，用玻璃棒搅拌 1 30分钟后，再加入1 1 X IO3g干燥的废旧线路板非金属粉，用玻璃棒搅拌分散1 60 分钟后，在广200°C下处理1分钟 12小时后经去离子水稀释洗涤，滤膜抽滤，反复洗涤至滤液呈中性，在25 120°C下干燥1 48小时，得到经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉；(3)将步骤(1)所得的表面经偶联剂改性处理的木粉1 lX103g、步骤⑵所得的经水热法活化处理的废旧线路板非金属粉1 1 X 10 和热塑性树脂1 1 X IO3g—起加入高速混合机中，在转子转速为1 300r/min的条件下混合1 60分钟后取出，得到预混料；(4)将步骤(3)所得的预混料1 IXIO3g和润滑剂1 IX IO2g加入平行同向双螺杆挤出机中，在温度为广200°C、螺杆转速为1 200r/min的条件下挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料。
2.根据权利要求1所述的废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法， 其特征在于步骤(1)中所述木粉为桉树木粉、杨树木粉或桐树木粉中的任一种或其多种组I=I O
3.根据权利要求1所述的废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述偶联剂为铬络合物偶联剂、锆类偶联剂、硅烷类偶联剂、钛酸脂类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、马来酸酐及其接枝共聚物类偶联剂、聚氨酯类偶联剂或嵌段聚合物类偶联剂中任一种或其多种组合。
4.根据权利要求1所述的废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法，其特征在于步骤O)中所述液化溶剂为水、苯酚、甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙醇、丁醇、 四氢萘或十氢萘中的任一种或其多种组合。
5.根据权利要求1所述的废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法，其特征在于步骤O)中所述催化剂为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、高氯酸、苯磺酸、乙二酸、醋酸、 氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾或碳酸钠中的任一种或其多种组合。
6.根据权利要求1所述的废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯晴/ 丁二烯/苯乙烯共聚物或聚甲醛中的任一种或其多种组合。
7.根据权利要求1所述的废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸锌或硬脂酸中一至多种组合。
全文摘要
本发明涉及一种废旧线路板非金属粉填充改性木塑复合材料的制备方法。本发明将木粉经过偶联剂改性处理，得到表面活性的木粉；将干燥后的废旧线路板非金属粉进行水热法活化处理，得到活化的废旧线路板非金属粉，再将以上得到的表面活性的木粉、活化的废旧线路板非金属粉和热塑性树脂通过机械混合后在平行同向双螺杆挤出机中挤出成型，得到废旧线路板非金属粉填充改性的木塑复合材料。本发明反应步骤简单，能有效改善木粉与树脂基体的界面粘结性能，提高复合材料的界面粘结强度，能打断非金属粉的化学键，产生新的活化点使废旧线路板非金属粉产生新的活化基团，达到改善废旧线路板非金属粉与树脂基体的界面结合性能的目的，从而提高复合材料的整体性能。
文档编号C08J11/14GK102516591SQ201110357869
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者李启胜, 王宗明, 邱军 申请人:同济大学