废印刷电路板非金属粉回收利用
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作者: 李婧 李迎春 孙孝文
【摘要】随着社会发展和科技进步，电子产品更新换代迅速，使得数量巨大的电子垃圾产生，而各类电子产品中不可缺少的重要组成部分是印刷电路板，如此多的废印刷电路板势必造成严重的环境污染。当下对废印刷电路板（WPCBs）的资源化利用主要集中在金属部分，而对非金属材料部分的资源化和安全处置的研究则相对较少。然而WPCBs中非金属材料具有较高的回收价值。如何处理好当前存在的二次污染及回收利用率低等问题以及寻找高效、简便和绿色的回收利用方法已是非金属材料资源化所面临的当务之急。在非金属材料的回收利用中，利用物理的方法回收简单的处理工艺、较低的成本、相对较高的资源利用率等优点使其具有较大的发展优势。
【关键词】废印刷电路板物理回收非金属粉
1、概述
印刷电路板的基材通常为玻璃纤维强化的酚醛树脂或环氧树脂，其上焊接有各种构件，成分非常复杂，其中含有多种金属，具有很高的资源回收价值。PCB含有如铝、铜、铁、镍、铅、锡和锌等基本金属和金、银、钯、铑、硒等贵金属稀有金属，含量约为电路板质量的25%玻璃纤维强化酚醛树脂或环氧树脂。
废印刷电路板中包含的金属材料、塑料、玻璃纤维材料等物质都是有用的可回收利用的资源，其中金属物质相当于普通矿物中金属的几十倍甚至几百倍，而且还有一定量的贵重金属和稀有金属，因而具有很高的回收利用价值，大量的金属的回收再利用，是印刷线路板回收的一大推动力。
废旧印刷电路板基材中含有大量的被树脂包覆的玻纤，因而具有很高的力学性能，可以用作复合材料的填料，降低成本，有很高的经济价值。
由此看出，如果废旧印刷电路板不能采取合适的方式进行回收利用处理，这样不仅会造成资源的巨大损伤，并且电路板中含有的重金属卤素聚合物，如铅、含溴的阻燃剂等，会对环境和人体造成严重的危害。
2、废旧印刷电路板基材的处理工艺与利用
就如何回收利用废旧印刷电路板基材可以分为两种：物理方法回收和化学方法回收再利用。
2.1物理方法回收
目前可采取的主要的金属回收技术多采用机械破碎，这样子造成PCB中金属的解离，然后通过静电、磁力、重力等分选方式将金属材料和非金属材料进行分离。非金属粉末大小一般为3～5μm，成分主要为玻璃纤维、热固性环氧树脂和各种添加剂，这些粉末可作为复合材料的填料，用于制备复合材料。
根据PCB中非金属材料成分及各项性质，非金属可作为填料用于制备复合材料。由此粉末填充所制得的复合材料，同样具有密度小、吸水率低和硬度高的优点，力学性能与常规无机填料制得的材料力学性能相当。
2.2化学方法回收
化学回收也被称为三次回收，是指废弃物经初步粉碎后，利用化学方法将其分解成小分子碳氧化合物的气体、液体或者焦炭，同时使填料和纤维得到分离。废弃线路板非金属材料的化学回收利用形式有：
（1）热解回收法
热解法是用加热的手段，将交联的热固性树脂中的化学键断裂，将网状的大分子分解成有机小分子，残留物为无机化合物（主要是玻璃纤维）。目前对PCB中的非金属材料主要有两种处理工艺。一种是将废线路板经预处理后直接热解，其中的非金属材料在惰性气体保护下加热到一定温度发生热解，生成气体、液体（油）、固体（焦）。固体（焦）中含废线路板的金属成分和玻璃纤维等残渣，再采用物理方法分离回收金属成分。直接热解的工艺优点是防止粉碎的非金属粉末过细，热解产生有毒气体。另一种工艺路线是把物理回收金属和热解处理非金属两个过程串联起来，这样避免了金属因被氧化而影响回收。
（2）溶剂回收
溶剂回收是用有机或无机溶剂，将废弃线路板中的网状交联高分子基体分解或水解成低分子督的线性有机化合物，使复合材料中的各组分易于分离和回收的一项技术。
2.3回收技术分析
对于热固性的印刷线路板基材来说，物理回收不需要改变基材树脂的化学状态，操作简单方便，能耗低且污染物质较小，废弃物全部得到利用，能缓解焚烧、填埋带来的环境压力。不足之处在于线路板成分和性质的差异以及杂质的存在会造成再生产品性能的下降或降级使用。
相对于热解法，溶剂回收法要温和得多，不需要太高的温度。但溶剂回收法尚处于起步研究阶段，研究对象多为实验室合成的热固性环氧树脂复合材料，研究过程中还有许多技术难题需要克服。
综合上述废弃线路板中非金属材料的回收利用方法，我们认为不管从技术可行抑或是实用性来看，热解回收和溶剂回收法难度大且工艺尚未成熟，都实验室阶段，这种方法可以作为科学研究的新思路。而物理粉碎回收适合我国目前的经济技术水平。
3、废旧印刷电路板基材填充聚丙烯复合材料的界面改性
为了得到高强度的复合材料，必须在增强材料与基体之间形成有效的界面粘结。但是，在选用聚丙烯（PP）为基体树脂与PCBs非金属粉生产复合材料时，填料和聚丙烯树脂基体间较差的相容性是造成复合材料力学性能大幅下降的主要原因。
废旧印刷电路板基材填充聚丙烯复合材料的界面改性主要是通过两个方面实现的：一方面是对基材填料表面进行改性处理，增强其与基体聚丙烯的黏附性；另一方面是对另一方面是对聚丙烯进行改性处理，使填料和树脂基体能充分接触。
4、结语
综合上述几种回收利用方法，采用物理方法回收具有较大的发展优势，也是当前最适合国情的一种资源化方法。考虑到复合材料已成为目前材料领域最具有前景的领域之一，利用这种材料作填料制备复合材料具有很高的应用价值和良好的市场前景。
目前WPCBs中非金属材料的资源化还存在很多问题，从而造成产品的降级使用，如何说服他们让消费者接受回收料还是一个时间问题。WPCBS中非金属材料的资源化处置仍是当前全国上下面临的严峻问题，要实现其真正的回收利用、无害化处理还需要时间和具体举措。
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