【摘要】：隨著我國(guó)信息化技術(shù)的高速發(fā)展,激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)使得電子設(shè)備更新?lián)Q代越來(lái)越頻繁,從而導(dǎo)致電子廢棄物的產(chǎn)生量劇增。在電子廢棄物回收處理過(guò)程中,廢舊印刷電路板(WPCB)是造成二次污染的主要來(lái)源。由于WPCB經(jīng)久不腐,往往采用填埋或焚燒進(jìn)行處理,但在填埋處理過(guò)程中其含有的重金屬和含鹵物質(zhì)會(huì)對(duì)土壤和地下水造成污染,而焚燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體和致癌物,嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡和威脅人類(lèi)健康。目前尚未找到科學(xué)、合理回收處理WPCB的方法,特別是其中的非金屬部分(WPCBP)的科學(xué)處理和回收利用,是一個(gè)亟待解決的國(guó)際性技術(shù)難題。本論文主要針對(duì)WPCBP無(wú)污染回收處理和高值化利用過(guò)程中的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)與工程問(wèn)題,開(kāi)展了WPCBP理化性質(zhì)表征、表面改性、殘留銅處理、原位雜化無(wú)機(jī)粒子改性及其填充聚烯烴復(fù)合材料等方面的科學(xué)問(wèn)題和應(yīng)用基礎(chǔ)研究,制備了多種性能優(yōu)良、綠色環(huán)保、高附加值的聚烯烴復(fù)合材料,為WPCBP的綠色處理與高值化利用以及節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供了理論依據(jù)和有效途徑。論文首先對(duì)WPCBP的理化性質(zhì)進(jìn)行了表征,并將其作為填料用于改性高密度聚乙烯(HDPE),系統(tǒng)地研究了WPCBP粒徑及其用量對(duì)HDPE塑料結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究結(jié)果表明,WPCBP的粒徑對(duì)HDPE復(fù)合材料的性能影響較大,當(dāng)WPCBP為60目時(shí),材料的各項(xiàng)性能均能保持平均水平以上,綜合性能最佳。隨著WPCBP用量的增加,HDPE復(fù)合材料的力學(xué)性能及熔融指數(shù)均有所下降,熱性能則有所提升。將WPCBP與次磷酸鋁(AHP)并用,當(dāng)WPCBP用量為20wt.%、AHP用量為30wt.%時(shí),HDPE復(fù)合材料的氧指數(shù)為28.4,垂直燃燒等級(jí)達(dá)到V-0級(jí),阻燃性能明顯改善。采用WPCBP部分替代木粉(WF)制備了新型HDPE木塑復(fù)合材料。研究結(jié)果表明,當(dāng)WF用量為10wt.%,WPCBP用量為20wt.%時(shí),材料的綜合性能最優(yōu),WPCBP部分替代WF能達(dá)到較好地增強(qiáng)效果。為更有效提高HDPE木塑復(fù)合材料的綜合性能,將小分子偶聯(lián)劑與大分子接枝物協(xié)同改性HDPE木塑復(fù)合材料,研究結(jié)果表明填料WPCBP與基體間的界面結(jié)合能力得到明顯改善。由此,制備了性能優(yōu)良、價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)便、污染較小、可工業(yè)化的HDPE木塑復(fù)合材料,為WPCBP的高值化利用提供了新的途徑。進(jìn)一步研究了WPCBP對(duì)聚丙烯(PP)結(jié)構(gòu)與性能的影響。從氧化誘導(dǎo)期(OIT)及加速熱氧老化測(cè)試結(jié)果可見(jiàn),隨著WPCBP填充PP用量的增加,PP復(fù)合材料的耐熱氧老化性能明顯變差,這是由于WPCBP含有的變價(jià)金屬(如銅等)會(huì)加速PP分子鏈中的活潑氫發(fā)生氧化導(dǎo)致其分子主鏈降解,從而對(duì)復(fù)合材料的耐候性能產(chǎn)生較大影響。為此本文采用硝酸對(duì)WPCBP進(jìn)行除銅處理,系統(tǒng)研究了經(jīng)硝酸處理的WPCBP對(duì)PP塑料結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究結(jié)果表明,硝酸處理可有效除去WPCBP中的變價(jià)金屬,且隨著硝酸處理WPCBP濃度的增加,其除銅效果也越好,WPCBP改性PP復(fù)合材料的OIT明顯上升。經(jīng)加速熱氧老化處理后,硝酸處理WPCBP填充PP塑料體系的力學(xué)性能保持率明顯優(yōu)于未處理體系及PP純樣,說(shuō)明經(jīng)過(guò)硝酸處理的WPCBP改性PP塑料的耐候性能有所提升,為今后WPCBP在PP中的廣泛應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。采用堿預(yù)處理法可有效除去WPCBP中殘留的變價(jià)金屬,但造成了嚴(yán)重的二次污染。本文利用堿處理WPCBP過(guò)程中產(chǎn)生的廢堿液制備了納米氫氧化鎂(nano-Mg(OH)_2),并進(jìn)一步采用原位生成法在WPCBP表面成功負(fù)載了氫氧化鎂,制備了新型WPCBP/Mg(OH)_2雜化填料(MW),將其應(yīng)用于PP塑料中,系統(tǒng)地研究了不同雜化配比的MW對(duì)PP復(fù)合材料阻燃性能、熱性能及力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)雜化改性的MW填充PP復(fù)合材料的氧指數(shù)大幅度提升,水平燃燒速率也明顯下降,說(shuō)明材料的阻燃性能有所提高,其熱穩(wěn)定性能也得到明顯改善。此外,經(jīng)過(guò)雜化改性的MW粉體填充PP塑料的各項(xiàng)力學(xué)性能較之未改性體系均有一定程度地改善。最后,本論文采用溶膠凝膠法在WPCBP表面原位生成二氧化硅(SiO_2),制備了一系列不同反應(yīng)pH值的WPCBP/SiO_2雜化體(TSW),并對(duì)其理化性質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明WPCBP表面有二氧化硅生成,且隨著反應(yīng)pH值的上升,雜化填料TSW表面二氧化硅的粒徑逐漸變大,其雜化量則呈先上升后下降的趨勢(shì),此外,TSW粉體的含銅量也明顯降低。采用TSW增強(qiáng)PP復(fù)合材料,結(jié)果表明,較未改性WPCBP而言,雜化體填充PP體系的力學(xué)性能、氧化誘導(dǎo)期、熱性能均有所提升。這是由于雜化改性后填料與PP形成鋸齒狀界面能更有效地傳遞應(yīng)力,因而材料的力學(xué)性能有所提升。
【圖文】：

華南理工大學(xué)博士學(xué)位論文于焚燒會(huì)生成大量有害廢氣造成嚴(yán)重的大氣污染[47]，而直接填埋不但占用土地，還會(huì)使其中的有毒成分遷移至地下，污染土壤與地下水源[48]。最典型的實(shí)例是廣東汕頭市貴嶼鎮(zhèn)，據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道，貴嶼鎮(zhèn)是國(guó)內(nèi)回收電子廢棄物規(guī)模較大的地區(qū)之一，該鎮(zhèn)在上世紀(jì)九十年代從國(guó)外大量走私進(jìn)口電子垃圾，進(jìn)行最原始最簡(jiǎn)單的拆解和提取金屬，造成了嚴(yán)重的環(huán)境和生態(tài)污染，一度成為世界輿論關(guān)注的焦點(diǎn)，不僅造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，還帶來(lái)了極壞的社會(huì)影響，成為一個(gè)值得深思和警惕的典型負(fù)面案例。由此可見(jiàn)，電子廢棄物作為人類(lèi)工作與活動(dòng)的產(chǎn)物，帶來(lái)了一系列嚴(yán)重的環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題，尤其是對(duì)于擁有南嶺地區(qū)優(yōu)越生態(tài)環(huán)境的廣東省，其年產(chǎn)量居全國(guó)之首的電子廢棄物如果得不到妥善處理，對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染和破壞將會(huì)嚴(yán)重阻礙廣東地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[3, 49]。盡快采取有效措施，突破至今無(wú)法合理利用的 WPCBP 高值化回收利用技術(shù)，促進(jìn)電子廢棄物處理和資源化利用技術(shù)創(chuàng)新，具有重大的理論與現(xiàn)實(shí)意義[50]！

第一章 緒論0]、不飽和聚酯[61]等熱固性樹(shù)脂中。但 WPCBP 中含有的部分殘余重金屬）在其資源化利用過(guò)程中會(huì)對(duì)人類(lèi)和自然環(huán)境造成威脅。者[22]采用固廢浸出毒性瀝濾法 TCLP 對(duì) WPCBP 填充聚合物時(shí)復(fù)合材進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，，材料中含有的主要重金屬成分如鐵、銅、鉻等均低中有毒有害物質(zhì)的限量要求》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，證明了將 WPCBP 用材料在環(huán)保上是可行的。WPCBP 作為塑料填料有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其來(lái)在塑料中實(shí)現(xiàn)高填充達(dá)到減少塑料用量和控制成本的目的，且 WPCB纖，在一定范圍添加量下對(duì)高分子復(fù)合材料具有較好地增強(qiáng)效果，能各項(xiàng)性能，制備出性能優(yōu)異的復(fù)合材料，在降低復(fù)合材料生產(chǎn)成本 開(kāi)拓了新的回收利用方案，具有良好的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB332;TN41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2702723