一种废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂分离的方法技术

本发明专利技术公开了一种废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂分离的方法。该方法包括以下步骤：（1）废电路板非金属粉末用酸进行预处理以除去其中掺杂的微量金属铜后，烘干；（2）将干燥后的非金属粉末、溶解剂和催化剂混合后加热搅拌反应；其中：溶解剂选自对二甲苯或聚乙二醇中的任意一种或两种；催化剂选自氢氧化钾或氢氧化钠中的任意一种或两种；（3）反应结束后，趁热过滤，过滤分离后分别得到滤液以及固体玻璃纤维，进而实现废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂的分离。本发明专利技术方法涵盖了废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂的分离，分离效果好，实现二者高附加值资源化，且整个过程不存在二次污染问题。

【技术实现步骤摘要】
一种废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂分离的方法
本专利技术涉及电子废弃物资源回收利用
，特别涉及一种废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂分离的方法。
技术介绍
废电路板(WastePrintedCircuitBoard，WPCB)中非金属材料是电子废弃物资源化处理的研究重点。WPCB主要由非金属材料和金属铜、锡等组成，其中非金属材料约占其总质量70％～80％，主要由环氧树脂、玻璃纤维和溴化阻燃剂组成，具有较好的再生资源回收价值。《危险废物名录》(2016年)将WPCB中非金属材料纳入了危险废物(HW13)，传统处理方法是将其焚烧或填埋。焚烧可以回收能量，同时也会产生二噁英、呋喃等有毒有害物质；填埋会使非金属材料中的有毒有害物质进入水体和土壤，对环境和人体身体健康有害。我国是家用电器生产和消费大国，随着技术的创新和激烈的市场竞争，加速了电子设备的更新速率，从而缩短了电子产品的寿命，导致了WPCB的显著增加。据数据显示，目前每一年全世界电子废弃物产生量高达4500万吨，其中WPCB大约占6％，仅中国大陆每年电路板产量就以14.4％的速率急剧上升。WPCB非金属粉末作为一种危险废物，如果处理不当，非金属材料将会影响环境和人身健康。WPCB非金属材料中玻璃纤维和环氧树脂含量较高，具有较高的资源化回收价值，因此进行非金属粉末资源化处理已日益迫切。针对WPCB非金属材料的资源化回收，目前国内外处理处置技术主要分为物理法、热解法和化学法。物理法是指将WPCB复合材料机械粉碎为粒子，再用水或空气等流体将金属和非金属粉末分开。得到的非金属材料主要由热稳定性较好的聚合物构成，经过特定处理后，具有填料的普遍性质。非金属材料作为填充剂不仅能降低复合材料的成本，而且提高了复合材料的力学性能。热解法是在无氧或缺氧的条件下将WPCB非金属粉末进行加热或燃烧，使其非金属粉末快速分解，将大分子量的热固性环氧树脂分解成低分子量的有机化合物以及气体，同时，还可以将热解过程中产生的大量热能回收。而化学法回收WPCB非金属材料，是利用有机或者无机溶剂将其分解成有机小分子化合物和无机化合物，实现环氧树脂和玻璃纤维的分离。分解后的环氧树脂(有机化合物)用以再生树脂复合材料的制备，玻璃纤维(无机化合物)作为填料用于建筑材料的制备，从而使二者均资源化回收的目的。WPCB非金属材料资源化回收不仅对环境有益，而且对资源重新利用是非常有意义的。(1)物理法中焚烧和填埋均会对环境产生不同程度的危害，如焚烧会产生有毒有害物质，填埋会污染地下水体和土壤；而非金属材料作为填充材料，产业化推广具有很大的局限性；(2)热解法虽能够将热固性环氧树脂分解成小分子量化合物等，但是回收得到的气体、液体热值较低而难以用作燃料或者用作其他化工原料；(3)化学法溶解非金属材料可实现环氧树脂和玻璃纤维的有效分离，实现其高度资源化回收再利用。化学法可能将成为WPCB非金属材料今后研究、发展的方向。目前利用化学法对非金属粉末资源化回收研究甚少，且现有通过分离非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂的方法中多采用硝酸等强氧化性酸，反应过程能耗高，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂分离的方法，来解决非金属粉末玻璃纤维和环氧树脂分离回收难、环境污染严重等问题。本专利技术提出利用有机溶剂和催化剂在油浴锅中进行加热搅拌的化学反应，打断环氧树脂与玻璃纤维之间的交联剂，使其稳定结构破坏，更加有利二者的分离。所得产物分离效果好，成本低，对环境污染小。本专利技术的技术方案具体介绍如下。本专利技术提供一种废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂分离的方法，包括以下步骤：(1)废电路板非金属粉末用酸进行预处理以除去其中掺杂的金属铜后，烘干；(2)将干燥后的非金属粉末、溶解剂和催化剂混合后加热搅拌反应；其中，溶解剂选自对二甲苯或聚乙二醇中的任意一种或两种；催化剂选自氢氧化钾或氢氧化钠中的任意一种或两种；(3)反应结束后，趁热过滤，过滤分离后分别得到滤液以及滤渣，滤渣中的主要成分为分离出的玻璃纤维和经环氧树脂溶解的小分子有机化合物，后将滤液进行旋转蒸发得到固体渣，从而实现废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂的有效分离。优选的，步骤(2)中，非金属粉末与溶解剂的固液质量体积比为1:10～1:50g/mL，非金属粉末与催化剂的质量比为5:1～1:3。进一步优选的，非金属粉末与催化剂的质量比为1:2～2:1。优选的，步骤(2)中，反应温度为135～180℃，反应时间为10～20小时。进一步优选的，反应温度为160～180℃，反应时间为12～20小时。优选的，步骤(2)中，搅拌速度为300～500转/分钟。优选的，步骤(3)中，滤渣中的玻璃纤维含量约占60％～70％左右；滤液经萃取分离、有机相浓缩后，得到小分子有机化合物。和现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用有机溶剂溶解非金属粉末中的环氧树脂，避免其他二次污染，降低成本；采用油浴锅高温来提供反应所需能量，破坏环氧树脂和偶联剂的稳定结构，使其分离更加快速均匀；通过分离率、扫描电镜等表征手段来判别分析非金属材料分离的效果。附图说明图1为本专利技术工艺流程图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施案例进行详细描述。本专利技术针对废旧电路板非金属粉末研究，其主要组成成分为60％～70％的玻璃纤维、30％～40％的环氧树脂和极小一部分铜等杂质。图1为实施例中该方法的工艺流程图，即首先对废电路板非金属粉末进行预处理，使用稀硝酸浸泡数小时后，将微量铜元素去除后干燥；接着将非金属粉末、溶解剂及催化剂置于油浴锅中进行加热，同时并进行搅拌；数小时后，将反应后的溶液进行固液分离，最后分别得到滤渣和滤液，其中滤渣主要为非金属粉末中分离出来的玻璃纤维，而滤液中主要成分为溶解掉的环氧树脂，从而实现废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂分离与资源化回收。按图1的工艺流程提供如下实施例。实施例中，分离率的计算公式为：W：非金属材料中环氧树脂的质量；W1：煅烧前质量；W2：煅烧后质量；(W1－W2)：环氧树脂未降解的质量。实施例1将废电路板非金属粉末经预处理去处少量金属铜，将预处理之后的样品放入100℃鼓风干燥箱中烘5h。分别将5g干燥后样品、50ml聚乙二醇200、50ml对二甲苯、1g氢氧化钠以及转子放入250ml的三口烧瓶，再将三口烧瓶夹在具有冷凝循环装置的油浴锅中，设定温度为135℃，持续反应10h，反应结束后对溶液进行过滤，得到玻璃纤维和含有环氧树脂的三相复合溶液。通过质量差对其样品进行分析。分析测得玻璃纤维和环氧树脂的分离率为58.03％。实施例2将废电路板非金属粉末经预处理去处少量金属铜，将预处理之后的样品放入100℃鼓风干燥箱中烘5h。分别将5g干燥后样品、50ml聚乙二醇200、50ml对二甲苯、1g氢氧化钠以及转子放入250ml的三口烧瓶，再将三口烧瓶夹在具有冷凝循环装置的油浴锅中，设定温度为150℃，持续反应16h，反应结束后对溶液进行过滤，得到玻璃纤维和含有环氧树脂的三相复合溶液。通过质量差对其样品进行分析。分析测得玻璃纤维和环氧树脂的分离率为64.92％。实施例3将废电路板非金属粉末经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）废电路板非金属粉末用酸进行预处理以除去其中掺杂的金属铜后，烘干；（2）将干燥后的非金属粉末、溶解剂和催化剂混合后加热搅拌反应；其中，溶解剂选自对二甲苯或聚乙二醇中的任意一种或两种；催化剂选自氢氧化钾或氢氧化钠中的任意一种或两种；（3）反应结束后，趁热过滤，过滤分离后分别得到滤液以及滤渣，滤渣中的主要成分为分离出的玻璃纤维和经环氧树脂溶解的小分子有机化合物，后将滤液进行旋转蒸发得到固体渣，从而实现废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂的有效分离。

【技术特征摘要】
1.一种废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）废电路板非金属粉末用酸进行预处理以除去其中掺杂的金属铜后，烘干；（2）将干燥后的非金属粉末、溶解剂和催化剂混合后加热搅拌反应；其中，溶解剂选自对二甲苯或聚乙二醇中的任意一种或两种；催化剂选自氢氧化钾或氢氧化钠中的任意一种或两种；（3）反应结束后，趁热过滤，过滤分离后分别得到滤液以及滤渣，滤渣中的主要成分为分离出的玻璃纤维和经环氧树脂溶解的小分子有机化合物，后将滤液进行旋转蒸发得到固体渣，从而实现废电路板非金属粉末中玻璃纤维和环氧树脂的有效分离。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，非金属粉末与溶解...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑文仪，郑炯莉，杨雨涵，李颖，王晓岩，王临才，王景伟，白建峰，张承龙，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：上海,31