（十五）固相力化学方法回收利用废弃聚丙烯/废旧电路板（WPCB）

废旧电路板（WPCB）中的金属材料回收已较为成熟，但其中的非金属粉的回收是最大难题。利用WPCB中的非金属材料制备复合材料是当前研究的热点和主流，如用WPCB非金属粉填充环氧树脂、聚氯乙烯（PVC），代替木粉制备酚醛复合材料或作为增强填料增强聚酯、聚丙烯（PP）等。但常规制备方法制备的复合材料样品外观和力学性能极差，难以被市场接受，其实用性面临巨大挑战，因此需要开发WPCB料的新工艺、新技术。固相力化学反应器借鉴了中国传统石磨的构思和结构，其独特的三维剪切结构具有粉碎、分散、混合、力化学反应等多种功能，在室温可实现难分离共混填充复合型废弃高分子材料的超细粉碎，均匀混合分散，解决传统回收技术需组分相容和黏度匹配，因而需分类分离的难题，为废弃高分子材料回收利用提供了一种经济、高效、环境友好的新途径。本方法通过固相力化学反应器制备WPCB改性粉体，改善WPCB粉体结构和界面相容性，用以填充废弃PP，制备高性能PP/WPCB复合材料，为高值化回收废旧电路板提供新技术、新方法。

1.配方

废弃聚丙烯（PP）主要为T30S，MFI=3.5g/10min；废旧电路板非金属粉（WPCB），市场购买，平均粒度40目。

2.加工工艺

将WPCB粉由加料口加入磨盘型固相力化学反应器，由螺杆加压系统控制碾磨面间的压力为2～5MPa，控制转速为30～35r/min，物料在磨盘中滞留时间为每次10～15s。磨盘碾磨过程中产生的热量由冷却水通过循环带出，经过一次碾磨后粉料由出料口出料，然后从进料口进入下一次碾磨循环。将1%KH550分别加入碾磨30次的WPCB粉体中，高速混合机混合10min。加入10%PP-g-MAH后与废旧PP混合，用平行双螺杆挤出机挤出、造粒，从进口到出口的挤出温度为170℃、190℃、200℃、200℃、190℃、180℃，再通过注塑机注塑成型，注塑温度为190℃、210℃、210℃、195℃。

3.参考性能

本例使用的WPCB粉主要由玻璃纤维（70%，质量分数）和环氧树脂（30%，质量分数）组成，由于玻璃纤维和环氧树脂共同存在，致使WPCB非金属粉的粒度分布比较复杂。图3-17为WPCB粉体碾磨不同次数的粒度分布图；表3-6为WPCB粉体碾磨不同次数的粒径测试结果；图3-18为碾磨前后WPCB对比。

图3-17　WPCB粉体碾磨不同次数的粒度分布图

图3-18　WPCB粉体形貌：（a）、（c）未碾磨；（b）、（d）碾磨30次

表3-6　WPCB粉体碾磨不同次数的粒径测试结果

如图3-18所示，WPCB粉经磨盘碾磨后，复合粉体粒径随碾磨次数增加而减小，粒度分布明显变窄，粉体比表面积大幅增加，玻璃纤维与粘接的环氧树脂基本剥离；固相力化学方法制备WPCB粉体填充废旧PP后，其分散度大幅改善，加工性能明显优于未碾磨体系，复合材料力学性能优于纯PP和未经固相力化学处理的PP/WPCB复合材料，相对于纯PP拉伸强度提高14.6%，弯曲模量提高82.5%，缺口冲击强度提高30.4%，见表3-7。

表3-7　PP/WPCB复合材料的力学性能

图3-19为WPCB碾磨前后制备的PP/WPCB复合材料的外观对比，从图中可以看到，制品的外观有非常明显的改善。未碾磨的样品（左侧）表面有大量的团聚WPCB粉末浅黄色斑点，严重影响制品的美观。而经过磨盘碾磨后样品（右侧）外观色泽均一。

图3-19　PP/WPCB（30%）复合材料的外观（左）未磨（右）碾磨30次