废弃印刷线路板非金属粉填充废旧聚丙烯制备复合材料的性能研究

发布时间：2017-03-23 10:07

  本文关键词：废弃印刷线路板非金属粉填充废旧聚丙烯制备复合材料的性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：废弃印刷线路板非金属材料(Non-metallic Materials Recycled from Waste Printed Circuit Boards,NWPCB)主要由玻璃纤维强化热固性树脂所组成,是一种难以资源化利用固体废弃物。本文以废旧汽车保险杠(WPP)为基体,NWPCB为增强填料,弹性体POE为增韧填料,马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为增容剂制备了系列WPP/NWPCB/POE复合材料。POE和PP-g-MAH的加入优化了WPP/WPCBN复合材料力学性能,通过扫描电子显微镜对各组复合材料断面形貌进行分析,探讨复合材料增韧改性及增容改性机理。结果表明,POE的加入能够显著提高PP/NWPCB/POE复合材料的冲击强度,而PP-g-MAH的加入增强了NWPCB与WPP之间的界面相容性。在m(WPP):m(NWPCB)质量比为100:40的条件下,加入15 phr POE,9 phr MAPP时,复合材料的各项力学性能均达到最佳,弯曲、拉伸、冲击强度分别达到29.76 MPa、23.36 MPa、15.4kJ?m-2,较改性前分别提高5.51%、7.15%和207.2%。实验考察了升温速率对WPP/NWPCB复合材料热解特性的影响,表明较高的升温速率能够促进整个反应的快速进行。通过多升温速率的等转化率法计算求得WPP/NWPCB复合材料热解活化能为268.39 kJ·mol-1,热寿命方程为lgτWPP/NWPCB=10247.8/T-13.905;而WPP基体的热解活化能仅为139.2 kJ·mol-1,热寿命方程为lgτWPP=6459.2/T-8.326。通过热重红外联用分别考察氮气氛围、空气氛围下NWPCB的添加量对WPP/NWPCB复合材料热稳定性能和阻燃性能的影响,并进一步调整氧气浓度,测试WPP/NWPCB的燃烧特性。通过红外对各条件下热解或者燃烧的气体产物跟踪分析表明:随着氧气含量的提高,产物中烷烃和烯烃含量逐渐降低,CO2和CO含量不断提高。而各条件下复合材料分解的气体均包含烷烃、烯烃、CO2、CO、H2O、芳香族化合物以及微量的HBr气体。其中有害气体的释放温度区间为300~600°C,远远高于WPP/NWPCB复合材料制备温度220°C,故不会产生这些有害气体。
【关键词】：废弃印刷线路板非金属材料 废旧聚丙烯 复合材料 热解 燃烧
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 文献综述9-25
• 1.1 概述9
• 1.2 废弃印刷线路板处理资源化研究现状9-11
• 1.2.1 废弃印刷电路板的来源及组成9-10
• 1.2.2 废弃印刷线路板的回收价值10
• 1.2.3 废弃印刷线路板的危害10-11
• 1.3 废弃印刷电路板的金属部分回收技术11-12
• 1.4 废弃印刷线路板非金属部分的回收方法12-16
• 1.4.1 热回收法13
• 1.4.2 化学回收法13
• 1.4.3 物理回收法13-16
• 1.4.4 各回收方法对比分析16
• 1.5 废弃印刷线路板非金属材料填充聚丙烯的研究16-18
• 1.5.1 废弃印刷线路板非金属材料填充聚丙烯的研究进展17
• 1.5.2 废弃印刷线路板非金属材料填充聚丙烯研究中存在的问题17-18
• 1.6 废旧汽车塑料的研究进展18-21
• 1.6.1 废旧汽车塑料种类18-19
• 1.6.2 回收利用废旧汽车塑料存在的问题19-20
• 1.6.3 汽车用塑料回收利用的国内外研究现状20-21
• 1.7 弹性体POE增韧改性PP技术研究现状21-23
• 1.7.1 POE弹性体特点22
• 1.7.2 POE增韧PP机理22
• 1.7.3 POE/PP共混体系研究状况22-23
• 1.8 本文研究内容及创新点23-25
• 1.8.1 研究内容23
• 1.8.2 创新点23-25
• 2 WPP/NWPCB/POE复合材料的性能研究25-39
• 2.1 实验原料及工艺流程25-28
• 2.1.1 实验原料与仪器25-26
• 2.1.2 复合材料样条制备流程及制备方法26-27
• 2.1.3 复合材料性能测试及表征27-28
• 2.2 结果与讨论28-36
• 2.2.1 NWPCB添加量对WPP/NWPCB复合材料力学性能的影响28-30
• 2.2.2 POE用量对WPP/NWPCB/POE复合材料力学性能的影响30-32
• 2.2.3 PP-g-MAH用量对WPP/NWPCB/POE复合材料力学性能的影响32-35
• 2.2.4 WPP/WPCBN/POE复合材料性能评价35
• 2.2.5 复合材料断面的微观分析35-36
• 2.3 本章小结36-39
• 3 WPP/NWPCB/POE热解动力学分析和热寿命计算39-49
• 3.1 实验原料及工艺流程39-40
• 3.1.1 实验原料与仪器39-40
• 3.1.2 复合材料样条制备流程及实验方法40
• 3.2 结果与讨论40-46
• 3.2.1 各组复合材料热失重特性40-42
• 3.2.2 升温速率对WPP/NWPCB复合材料热失重的影响42
• 3.2.3 热解活化能的计算42-45
• 3.2.4 WPP/NWPCB复合材料热寿命的计算45-46
• 3.3 本章小结46-49
• 4 WPP/NWPCB热解和燃烧特性及产物研究49-59
• 4.1 实验原料及工艺流程49-50
• 4.1.1 实验原料与仪器49
• 4.1.2 热重-红外联用系统及流程49-50
• 4.1.3 复合材料样条制备流程及测试方法50
• 4.2 结果与讨论50-58
• 4.2.1 PCB工业分析和元素分析50-51
• 4.2.2 不同配比的WPP/NWPCB复合材料在N2氛围下的热解51-52
• 4.2.3 不同配比的WPP/NWPCB复合材料在空气氛围下的燃烧52-54
• 4.2.4 NWPCB添加量对复合材料阻燃性能的影响54-55
• 4.2.5 氧气浓度对WPP_(100)/NWPCB_(40)复合材料的燃烧特性影响55-56
• 4.2.6 WPP_(100)/NWPCB_(40)复合材料热解产物FTIR分析56-58
• 4.3 本章小结58-59
• 结论与展望59-63
• 参考文献63-71
• 致谢71-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录73-74

【参考文献】

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本文编号：263471