廢印刷電路板非金屬粉回收利用

【摘要】隨著社會發(fā)展和科技進步，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速，使得數(shù)量巨大的電子垃圾產(chǎn)生，而各類電子產(chǎn)品中不可缺少的重要組成部分是印刷電路板，如此多的廢印刷電路板勢必造成嚴重的環(huán)境污染。當下對廢印刷電路板（WPCBs）的資源化利用主要集中在金屬部分，而對非金屬材料部分的資源化和安全處置的研究則相對較少。然而WPCBs中非金屬材料具有較高的回收價值。如何處理好當前存在的二次污染及回收利用率低等問題以及尋找高效、簡便和綠色的回收利用方法已是非金屬材料資源化所面臨的當務(wù)之急。在非金屬材料的回收利用中，利用物理的方法回收簡單的處理工藝、較低的成本、相對較高的資源利用率等優(yōu)點使其具有較大的發(fā)展優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】廢印刷電路板物理回收非金屬粉

1、概述

印刷電路板的基材通常為玻璃纖維強化的酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂，其上焊接有各種構(gòu)件，成分非常復(fù)雜，其中含有多種金屬，具有很高的資源回收價值。PCB含有如鋁、銅、鐵、鎳、鉛、錫和鋅等基本金屬和金、銀、鈀、銠、硒等貴金屬稀有金屬，含量約為電路板質(zhì)量的25%玻璃纖維強化酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂。

廢印刷電路板中包含的金屬材料、塑料、玻璃纖維材料等物質(zhì)都是有用的可回收利用的資源，其中金屬物質(zhì)相當于普通礦物中金屬的幾十倍甚至幾百倍，而且還有一定量的貴重金屬和稀有金屬，因而具有很高的回收利用價值，大量的金屬的回收再利用，是印刷線路板回收的一大推動力。

廢舊印刷電路板基材中含有大量的被樹脂包覆的玻纖，因而具有很高的力學(xué)性能，可以用作復(fù)合材料的填料，降低成本，有很高的經(jīng)濟價值。

由此看出，如果廢舊印刷電路板不能采取合適的方式進行回收利用處理，這樣不僅會造成資源的巨大損傷，并且電路板中含有的重金屬鹵素聚合物，如鉛、含溴的阻燃劑等，會對環(huán)境和人體造成嚴重的危害。

2、廢舊印刷電路板基材的處理工藝與利用

就如何回收利用廢舊印刷電路板基材可以分為兩種：物理方法回收和化學(xué)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屬回收技術(shù)多采用機械破碎，這樣子造成PCB中金屬的解離，然后通過靜電、磁力、重力等分選方式將金屬材料和非金屬材料進行分離。非金屬粉末大小一般為3～5μm，成分主要為玻璃纖維、熱固性環(huán)氧樹脂和各種添加劑，這些粉末可作為復(fù)合材料的填料，用于制備復(fù)合材料。

根據(jù)PCB中非金屬材料成分及各項性質(zhì)，非金屬可作為填料用于制備復(fù)合材料。由此粉末填充所制得的復(fù)合材料，同樣具有密度小、吸水率低和硬度高的優(yōu)點，力學(xué)性能與常規(guī)無機填料制得的材料力學(xué)性能相當。

2.2化學(xué)方法回收

化學(xué)回收也被稱為三次回收，是指廢棄物經(jīng)初步粉碎后，利用化學(xué)方法將其分解成小分子碳氧化合物的氣體、液體或者焦炭，同時使填料和纖維得到分離。廢棄線路板非金屬材料的化學(xué)回收利用形式有：

（1）熱解回收法

熱解法是用加熱的手段，將交聯(lián)的熱固性樹脂中的化學(xué)鍵斷裂，將網(wǎng)狀的大分子分解成有機小分子，殘留物為無機化合物（主要是玻璃纖維）。目前對PCB中的非金屬材料主要有兩種處理工藝。一種是將廢線路板經(jīng)預(yù)處理后直接熱解，其中的非金屬材料在惰性氣體保護下加熱到一定溫度發(fā)生熱解，生成氣體、液體（油）、固體（焦）。固體（焦）中含廢線路板的金屬成分和玻璃纖維等殘渣，再采用物理方法分離回收金屬成分。直接熱解的工藝優(yōu)點是防止粉碎的非金屬粉末過細，熱解產(chǎn)生有毒氣體。另一種工藝路線是把物理回收金屬和熱解處理非金屬兩個過程串聯(lián)起來，這樣避免了金屬因被氧化而影響回收。

（2）溶劑回收

溶劑回收是用有機或無機溶劑，將廢棄線路板中的網(wǎng)狀交聯(lián)高分子基體分解或水解成低分子督的線性有機化合物，使復(fù)合材料中的各組分易于分離和回收的一項技術(shù)。

2.3回收技術(shù)分析

對于熱固性的印刷線路板基材來說，物理回收不需要改變基材樹脂的化學(xué)狀態(tài)，操作簡單方便，能耗低且污染物質(zhì)較小，廢棄物全部得到利用，能緩解焚燒、填埋帶來的環(huán)境壓力。不足之處在于線路板成分和性質(zhì)的差異以及雜質(zhì)的存在會造成再生產(chǎn)品性能的下降或降級使用。

相對于熱解法，溶劑回收法要溫和得多，不需要太高的溫度。但溶劑回收法尚處于起步研究階段，研究對象多為實驗室合成的熱固性環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，研究過程中還有許多技術(shù)難題需要克服。

綜合上述廢棄線路板中非金屬材料的回收利用方法，我們認為不管從技術(shù)可行抑或是實用性來看，熱解回收和溶劑回收法難度大且工藝尚未成熟，都實驗室階段，這種方法可以作為科學(xué)研究的新思路。而物理粉碎回收適合我國目前的經(jīng)濟技術(shù)水平。

3、廢舊印刷電路板基材填充聚丙烯復(fù)合材料的界面改性

為了得到高強度的復(fù)合材料，必須在增強材料與基體之間形成有效的界面粘結(jié)。但是，在選用聚丙烯（PP）為基體樹脂與PCBs非金屬粉生產(chǎn)復(fù)合材料時，填料和聚丙烯樹脂基體間較差的相容性是造成復(fù)合材料力學(xué)性能大幅下降的主要原因。

廢舊印刷電路板基材填充聚丙烯復(fù)合材料的界面改性主要是通過兩個方面實現(xiàn)的：一方面是對基材填料表面進行改性處理，增強其與基體聚丙烯的黏附性；另一方面是對另一方面是對聚丙烯進行改性處理，使填料和樹脂基體能充分接觸。

4、結(jié)語

綜合上述幾種回收利用方法，采用物理方法回收具有較大的發(fā)展優(yōu)勢，也是當前最適合國情的一種資源化方法?？紤]到復(fù)合材料已成為目前材料領(lǐng)域最具有前景的領(lǐng)域之一，利用這種材料作填料制備復(fù)合材料具有很高的應(yīng)用價值和良好的市場前景。

目前WPCBs中非金屬材料的資源化還存在很多問題，從而造成產(chǎn)品的降級使用，如何說服他們讓消費者接受回收料還是一個時間問題。WPCBS中非金屬材料的資源化處置仍是當前全國上下面臨的嚴峻問題，要實現(xiàn)其真正的回收利用、無害化處理還需要時間和具體舉措。

參考文獻

[1]阮培華.電子信息產(chǎn)品步入強制環(huán)保時代[J].高科技與產(chǎn)業(yè)化，2007，5：66～69.

[2]明果英.廢印制電路板的物理回收及綜合利用技術(shù)[J].印刷電路信息，2007，7：47～50.

[3]徐敏.廢棄印刷線路板的資源化回收技術(shù)研究[D].上海：同濟大學(xué)，2008.

[4]楊浩然，陳妍慧，李忠明，唐建華.β成核劑對玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料力學(xué)性能[J].合成樹脂及塑料，2010，27（2），51～54