废旧线路板非金属材料综合利用

摘要：随着信息时代的到来，废印刷线路板处理技术日益成熟，大量的废线路板非金属粉亟需处理。从环境保护和资源回收的角度，综述了废印刷线路板非金属粉的资源化利用。
关键词：废线路板；非金属材料；综合利用；复合材料；热解
中图分类号：X705文献标志码：A文章编号：1674-0912（2009）10-0038-04
世界电子产业飞速发展，大量增长的电子废弃物逐渐成为困扰全球的问题。我国的电子废弃物位列全球首位。据报道，我国电子废弃物因为转移至农村而延缓了报废期。同时，随着家电下乡，以旧换新等政策出台，废旧电器的数量日益递增，预计未来3~5年将是一个报废期的高潮。《废旧家电及电子产品回收处理管理条例》自2011年1月1日起施行。这一条例的颁布，使得废旧电器的处理处置更加规范化、规模化。而作为废旧电器的主要组成部分，印刷线路板（PCB）的处理处置要求也将更加严格。PCB中金属的回收具有很高的经济价值，相关研究也最为成熟，但同时却忽略了废线路板处置过程中非金属材料的资源化利用，甚至有些企业将产生的非金属材料随意倾倒，导致潜在的二次环境污染。非金属成分一般占60%以上，主要成分是玻璃纤维、热固性环氧树脂和各种添加剂，若能将这些非金属成分完全利用，不仅可以缓解废弃物处理压力，防止二次污染，还可以降低材料成本，具有相当的经济和环保意义。
1PCB非金属材料的处理工艺
1.1物理回收法
目前主要的金属回收技术多采用机械破碎造成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分开。非金属粉末一般为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[1-2]。
1.2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[3-7]。
1.3溶液回收法
溶液回收法是用有机或无机溶剂，将PCB板中的网状交联高分子基体分解，或水解成低分子量的线性有机化合物。当前，采用溶液法回收环氧树脂的研究比较少，国内尚未见采用此种工艺回收处置废线路板中非金属成分的报道。国外对溶液法的研究侧重于热固性环氧树脂的耐溶剂性研究，这些研究指明了非金属成分综合利用的方向[8-9]。
2PCB非金属材料的综合利用
目前废线路板的回收主要采用物理回收法，热解回收法的应用较少，溶剂回收法还停留在实验研究阶段，而且后两者相对于物理回收法投资巨大。
2.1物理回收法PCB中非金属成分的综合利用
物理回收法中所产生的非金属粉末数量巨大，综合利用已迫在眉睫。
PCB非金属一般根据原料来源不同呈微黄或浅灰绿色，粒度在3～5μm（表观粒度40~100目），粉体呈团聚状，100目以上的粉体团聚现象严重，难以筛分。真实密度是1.7g/cm3，堆积密度是1.0g/cm3，吸油度是20g/100g，吸水率低于0.5℅，具有耐腐蚀性，不受有机溶剂影响，稳定，高温才会有轻微分解，与PP，PE，PVC，ABS等塑料有着较好相容性的化学性质。
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。复合材料可分为两大类：第一类是无机复合材料，即将非金属粉末作为填料加到无机材料中制成的复合材料，如地砖、防火板、人造木材、混凝土替代材料等建筑材料：第二类为有机复合材料，即将非金属粉末作为填料加到有机高分子材料中制成再生高分子材料，如再生环氧树脂复合材料或其他再生复合材料，或涂料、粘合剂等。
由线路板非金属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。
此外，由于非金属本身含有四溴双酚A和某些阻燃助剂成分，复合材料亦有不错的防火和阻燃性能。此类复合材料有望用作部分木塑复合材料的替代品，适用于室外景观材料、建筑材料、工业和包装材料等[10-12]。
2.1.1PCB非金属粉在玻璃钢复合井盖、建筑模板等玻璃钢制品中的应用
PCB非金属粉与玻璃钢复合材料有较好的相容性，可以直接代替部分碳酸钙。PCB非金属粉中含有约40%~50％的玻璃纤维及已固化的树脂粉末，这些材料在用于制作玻璃钢复合材料时，是一种很有价值的填充料，既可作为减少固化收缩的添加剂，又可作为改善玻璃钢表面性能或刚性的一种添加组分。其中的粗粉含有一定数量的短玻璃纤维，可以代替原玻璃钢复合材料中部分玻璃纤维使用。万绿达井盖和雨水箅子的生产试验表明，加入PCB非金属粉的产品承载性能与原产品相当，质量减轻，表面光洁度稍低于原产品，具有一定的工业化优势。