（一）廢舊聚丙烯/廢棄印刷線路板非金屬粉復(fù)合材料

廢棄印刷線路板作為一種典型的電子廢棄物，幾乎出現(xiàn)在所有的電子產(chǎn)品中，數(shù)量巨大、種類(lèi)繁多。近幾年，世界印刷電路板行業(yè)年平均增長(zhǎng)率已達(dá)8.7%，東南亞地區(qū)年增長(zhǎng)率為10.8%，而我國(guó)的增長(zhǎng)率高達(dá)14.4%，其產(chǎn)量已居世界首位。中國(guó)大陸每年需要處理掉的廢舊印刷線路板在50萬(wàn)噸以上。如何處理數(shù)量巨大的廢舊印刷線路板已成為包括中國(guó)在內(nèi)的電子信息行業(yè)大國(guó)所面臨的共同問(wèn)題。印刷線路板中通常含有約30%的高分子材料、30%的惰性氧化物和40%的金屬。其中金屬成分的回收利用技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是占60%以上的非金屬材料常常被作為垃圾丟棄、焚燒或填埋。這不僅給環(huán)境帶來(lái)巨大壓力，而且也造成了巨大的資源浪費(fèi)。

目前對(duì)廢棄線路板非金屬材料（WPCBN）資源化利用的研究主要集中于將其用于熱固性樹(shù)脂（如環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂）或熱塑性樹(shù)脂（如聚丙烯）的填料，因此以WPP和WPCBN為原料，制備性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的WPP/WPCBN復(fù)合材料具有重要的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。本方法選用來(lái)自廢棄汽車(chē)保險(xiǎn)杠的廢舊聚丙烯為復(fù)合材料基體，以廢棄線路板非金屬粉（WPCBN）為填料制備了復(fù)合材料。

1.配方

2.加工工藝

WPCBN的表面改性在高速混合機(jī)中進(jìn)行，硅烷偶聯(lián)劑（KH550）首先進(jìn)行水解，然后緩慢滴加到高速攪拌的WPCBN中，混合溫度設(shè)定為80℃，混合時(shí)間為30min。WPP取自廢棄的汽車(chē)保險(xiǎn)杠，清洗后將其粉碎，處理后的WPCBN與WPP分別在100℃干燥箱中干燥4h；將WPP、抗氧劑、潤(rùn)滑劑等助劑與不同用量的WPCBN、MAPP混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)（SHJ系列，南京杰恩特機(jī)電有限公司）擠出造粒。圖3-1為WPP/WPCBN復(fù)合材料的制備工藝流程。

3.參考性能

以WPP為基體，WPCBN為填料，制備WPP/WPCBN復(fù)合材料。由圖3-2（a）～圖3-2（c）可見(jiàn)，材料的拉伸、沖擊強(qiáng)度隨WPCBN用量的增加而減小，彎曲強(qiáng)度則隨之增大。WPCBN中所含的玻璃纖維是一種剛性填料，導(dǎo)致復(fù)合材料的剛性增強(qiáng)，彎曲強(qiáng)度增大。復(fù)合材料的韌性取決于填料與基體的界面黏結(jié)強(qiáng)度和填料在基體中的分散程度。填料的持續(xù)加入破壞了聚丙烯基體的連續(xù)性，在相容性較差的填料與基體間形成大量界面，受到外力時(shí)，界面產(chǎn)生銀紋甚至裂縫，不能被及時(shí)終止，容易發(fā)展成宏觀應(yīng)力開(kāi)裂，從而導(dǎo)致拉伸、沖擊強(qiáng)度下降。為了實(shí)現(xiàn)充分回收利用WPCBN，又得到較好的復(fù)合材料，選擇m（WPP）∶m（WPCBN）為100∶30進(jìn)行研究，此時(shí)拉伸、彎曲、沖擊強(qiáng)度分別為18.06MPa、25.58MPa、7.89kJ/m²。

復(fù)合材料氧指數(shù)（OI）的測(cè)定結(jié)果顯示［圖3-2（d）］，純WPP的OI值為20，屬易燃材料。WPP/WPCBN復(fù)合材料的OI值隨WPCBN填充量的增加而升高，m（WPP）∶m（WPCBN）為100∶10時(shí)，OI值（氧指數(shù)）為22，材料在空氣中具有自熄性。WPCBN中含不燃的玻璃纖維，并且線路板制作過(guò)程中添加有溴系阻燃劑，使WPCBN作為填料具有一定阻燃性能。

由圖3-3（a）可見(jiàn)，添加未改性的 WPCBN 時(shí)，復(fù)合材料沖擊斷面空洞較多，鑲嵌在基體樹(shù)脂中的填料粒子與基體樹(shù)脂間的空隙較大，顆粒分布不均勻，斷面粗糙，清晰可見(jiàn)較多填料粒子裸露在樹(shù)脂外面，并且粒子表面光滑；表明填料與 PP 樹(shù)脂基體界面黏結(jié)較差，樹(shù)脂產(chǎn)生不連續(xù)現(xiàn)象。添加1.5phr KH550改性后的WPCBN，如圖3-3（b）所示，復(fù)合材料斷面空洞減少，粒子分布比較均勻。填料粒子拔出時(shí)，引發(fā)了周?chē)w屈服，較少粒子裸露在樹(shù)脂外面，粒子表面有少量聚丙烯基體黏附，表明填料與樹(shù)脂界面黏結(jié)作用加強(qiáng)。添加相容劑 MAPP 后，圖3-3（c）中復(fù)合材料斷面平整，填料粒子在樹(shù)脂中分布較均勻，填料粒子表面完全被聚丙烯基體包裹，填料與樹(shù)脂之間界面緊密，脫落界面間存在絲狀連接，界面黏結(jié)明顯優(yōu)于前兩者。界面結(jié)合強(qiáng)度的提高使受到外力形成微裂紋時(shí)需要的能量增大，宏觀表現(xiàn)為復(fù)合材料力學(xué)性能的提高。說(shuō)明馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯作為相容劑起到很好的作用。

如圖3-4所示，按配方m（WPP）∶m（WPCBN）∶m（MAPP）=100∶30∶9所制備的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度分別達(dá)到 26.78MPa、32.35MPa、6.8kJ/m²，WPP/WPCBN；與采用純PP為基體的NPP/WPCBN 相比，拉伸、彎曲強(qiáng)度分別下降16.8%、20.4%，降幅較低；沖擊強(qiáng)度提高 10.6%。當(dāng)WPCBN 填充量達(dá)到 10 phr以上時(shí)，具有阻燃性能，復(fù)合材料具有自熄性，見(jiàn)圖3-2。由于 WPP 取自廢棄的汽車(chē)保險(xiǎn)杠，加工過(guò)程中添加的彈性體使其韌性較好，因此所制的復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度較優(yōu)。