聚合物基-廢印刷電路板非金屬粉末復合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文以廢印刷電路板(PCB)粉末中回收的非金屬粉末(N-PCB)為填料，通過熔融共混制備了尼龍6(PA6)、高密度聚乙烯（HDPE）、回收聚丙烯（RPP）等聚合物復合材料，并研究了N-PCB粉末和復合材料的結構與性能。
　　 光學顯微鏡觀察結果表明:N-PCB中含有透明的玻璃纖維以及不透明的熱固性樹脂顆粒。紅外分析(FT-IR)結果表明:N-PCB主要含熱固性環(huán)氧樹脂和玻璃纖維。同時，N-PCB中含有豐富的羥基基團，這些羥基具有

2、反應活性，為增容反應提供了依據。熱重分析(TGA)結果表明:N-PCB在300℃以下無顯著降解，即N-PCB粉末的加工和使用溫度可高達300℃，完全符合本研究所用材料成型加工熱穩(wěn)定性要求。
　　 將N-PCB應用到PA6、HDPE和RPP三種不同的塑料中，熔融共混制備出PA6/N-PCB、HDPE/N-PCB和RPP/N-PCB三種復合材料，并對三種材料的形態(tài)結構、力學性能和熱性能等進行了研究。復合材料抽提殘留物的紅外分析(FT

3、-IR)和沖擊斷面的掃描電鏡分析(SEM)結果表明:添加相容劑和原位接枝反應都能明顯改善復合材料兩相的相容性。對PA6/N-PCB復合材料的研究表明:當雙酚A型環(huán)氧樹脂(E-44)用量為1.25份、擠出溫度為230℃、N-PCB粉末粒徑為160-320目時，PA6/N-PCB復合材料的性能達到最優(yōu)。與未增容的復合材料相比，拉伸強度、拉伸模量、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量、缺口沖擊強度和熱變形溫度分別提高了9％、10％、39％、8％、2

4、％、43％和9.3℃。與PA6相比，其拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、彎曲模量和熱變形溫度分別提高了19％、36％、59％、68％和43℃，但斷裂伸長率、缺口沖擊強度和熱穩(wěn)定性有所下降。對HDPE/N-PCB復合材料的研究表明:當過氧化二異丙苯(DCP)用量為0.3份、苯乙烯(St)與馬來酸酐(MAH)的用量都為3份、N-PCB粉末粒徑為160-320目時，HDPE/N-PCB復合材料的綜合性能達到最優(yōu)。與未增容的復合材料相比，拉伸強度、

5、拉伸模量、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量、缺口沖擊強度和熱變形溫度分別提高了45％、3％、82％、44％、20％、145％和4.3℃。與HDPE相比，其拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、彎曲模量和熱變形溫度分別提高了32％、90％、63％、99％和16.1℃，但斷裂伸長率、缺口沖擊強度和熱穩(wěn)定性有所下降。對RPP/N-PCB復合材料的研究表明:當DCP用量為0.3份、St與MAH的用量都為3份、N-PCB粉末粒徑為160-320目時，RPP

6、/N-PCB復合材料的綜合性能達到最優(yōu)。與未增容的復合材料相比，拉伸強度、拉伸模量、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量、缺口沖擊強度和熱變形溫度分別提高了39％、2％、100％、25％、3％、66％和6.3℃。與RPP相比，其拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、彎曲模量和熱變形溫度分別提高了19％、49％、39％、52％和24.6℃，但斷裂伸長率、缺口沖擊強度和熱穩(wěn)定性有所下降。
　　 研究結果表明，N-PCB是一種極具應用前景的復合物填