基于溶剂法对废弃电路板分层解离的研究

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随着新兴科技的迅猛发展,电子产品更新速度不断加快。印刷线路板作为电子元件的载体,废弃物的积累量呈现不断上升趋势。在资源日渐匮乏的今天,废弃电路板含有大量的金属及非金属组分,是一座不可忽视的“城市矿山”。对其采用高效的资源化手段逐渐取代焚烧填埋作为全球研究的热点。本文主要以FR-4型玻纤覆铜板为研究对象,在溶剂法处理的基础下,建立将金属及非金属分离回收的绿色工艺。(1)通过对废弃电路板的成分分析及以计算得到一维溶解度参数δSmall=22.69(J/cm31/2Fedor=21.79(J/cm31/2,三维溶解度参数δd=19.08(J/cm31/2p=11.02(J/cm31/2h=11.05(J/cm31/2。(2)在溶胀及分层实验的基础下,选定了用于分层解离废弃电路板的良溶剂:二乙基甲酰胺。同时,通过分析不同溶剂在分层解离试验后的结果,确定了玻璃化转变温度(TG)为分层解离废弃电路板的重要参数。(3)使用二乙基甲酰胺作为分层试验溶剂。确定了废弃电路板的分层解离工艺最佳实验参数为:加热温度150℃、废弃电路板与二乙基甲酰胺固液比为1:5、废弃电路板尺寸为1×1cm2。将回收后的金属及非金属组分进行测试分析,确定了玻璃纤维及铜箔均可投入再生产中,确定了固化树脂的部分溶解。实现了金属及非金属组分的资源化利用。对使用后的溶剂过滤处理后,使溶剂的循环使用。(4)利用合成树脂进行溶胀实验分析,确定了分层解离实验中的溶胀源自于固化树脂的溶胀现象,验证了温度、时间对于溶胀的影响。通过分析溶胀时间与溶胀度的关系确定了溶胀过程的动力学模型以及扩散系数。(5)通过对废弃电路板的溶胀曲线,溶胀前后截断形貌变化及热稳定性变化的研究得出了分层解离废弃电路板的机理。是由于(a)在热处理过程中,树脂的溶胀使得层间孔隙增大,使溶剂渗入废弃电路板间。(b)温度到达TG之后,层间树脂的链间运动加剧,使溶剂分子浸入。破坏了三维网状结构的稳定性,降低了树脂的粘结性,使铜箔与玻璃纤维初步分离。(c)固化树脂在溶剂溶剂化作用下,结构中的小分子由于氢键作用力,以整体的形式溶入溶剂中。树脂的稳定性进一步削弱,实现了铜箔与玻璃纤维的进一步分离。在基于机理研究的情况下,确定了利用80%二乙基甲酰胺+20%二甲基甲酰胺为最佳混合溶剂比例。
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