● 摘要
废印刷电路板（WPCB）是一种典型的电子废弃物，主要含有金属、树脂和玻璃纤维等物质。目前主要采用机械破碎和分选法回收WPCB中的金属成分，在其回收过程中会产生大量的非金属材料，这些非金属材料成分复杂、回收价值低，目前还没有较好的回收处理方法。大量非金属材料的废弃，将会对环境构成威胁，同时也是资源的浪费。因此，如何对WPCB非金属材料进行有效回收处理，充分实现废弃材料的潜在价值，具有重要的研究意义。
本文以WPCB非金属材料为研究对象，根据非金属材料的组成及其特点，开展了其若干再利用的研究，提出了WPCB非金属材料回收再利用的几种新途径，研究结果将为WPCB非金属材料的再利用提供技术指导。主要的研究工作包括以下四个方面：
（1）对从WPCB非金属材料中提取玻璃纤维的机理进行了研究。通过实验，对非金属材料在空气条件下的分解过程进行了研究，分析了材料分解过程中的产物种类及其生成规律，研究了其分解机理。结果表明：WPCB非金属材料在空气条件下的分解可分为270℃~370℃和370℃~600℃两个阶段。第一阶段的产物主要以有机物为主，初始反应为环氧树脂中的脂肪支链发生断裂，包括醇羟基脱水，Carom-O键以及Carom-Br键的断裂，产物主要为溴丙酮、溴甲烷、水等小分子物质；随着温度的升高，树脂中的芳香环部分发生分解，生成苯酚、烃基苯酚、溴代苯酚及双酚A类衍生物等产物。在有机产物的形成过程中，树脂中的不饱和键发生聚合，在非金属材料分解的第二阶段，这些聚合物在氧气的参与下进一步分解，生成水、一氧化碳和二氧化碳等。
（2）对提取玻璃纤维作为吸声和绝热材料进行了再利用的研究。研究了提取玻璃纤维材料的声学和热学性能，分析了材料厚度、密度以及表面覆层对提取纤维吸声性能的影响，分析了环境温度对材料导热系数的影响。结果表明，由于提取玻璃纤维之间的相互搭接，材料内部形成了大量的孔隙结构，使得材料具备优异的吸声性能，50mm厚的提取纤维材料吸声能力能达到国家标准中II级吸声材料的要求。提取的玻璃纤维同时具备良好的绝热性能，其室温条件下（25℃）的导热系数为0.046 W/mK，与膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和岩棉纤维等传统绝热材料的性能相当。
（3）研究了WPCB非金属材料制备多孔吸声材料的再利用。将WPCB非金属材料通过粘结和固化等工艺制备多孔材料，研究了非金属材料颗粒粒度和粘结剂含量对多孔材料吸声性能的影响，并对多孔材料的力学性能和多孔材料中有害元素的浸出性进行了研究。结果表明，所制备的多孔材料孔隙度超过45%，具有良好的吸声性能，当非金属颗粒大于0.2mm时，多孔材料吸声性能与木纤维板和脲醛泡沫相当，30mm厚的多孔材料在100Hz~6400Hz的平均吸声系数达到0.74。粘结剂含量的增加会在一定程度上降低多孔材料的吸声性能，且影响随着非金属颗粒粒度的减小而更加明显。多孔材料还具有良好的力学性能，其弯曲强度和压缩强度分别超过0.89MPa和1.26MPa，能够满足其作为结构材料的应用要求。另外，多孔材料中重金属元素的浸出量低于国家标准规定的限值，不会对环境造成污染。
（4）研究了WPCB非金属材料与回收ABS塑料共混制备再生复合材料的再利用。将WPCB非金属材料与废家电外壳ABS塑料通过共混和注塑等工艺，开展再生复合材料的制备研究。主要研究内容包括：非金属材料添加量对复合材料力学性能、热学性能和尺寸稳定性的影响，通过原位观察分析非金属材料对复合材料的增强机理。实验结果表明，WPCB非金属材料的添加能显著提高再生材料的力学性能，填充30 wt%非金属材料的复合材料弯曲强度和弯曲模量提高最大，提高幅度分别达到16%和50%；填充10 wt%的非金属材料能使复合材料的冲击强度达到最大，提高幅度达到147%。另外，马来酸酐接枝ABS相容剂能显著改善非金属材料与塑料基体间的界面结合性，提高复合材料的力学性能。原位实验发现，非金属材料的添加会促使复合材料的裂纹扩展行程增长，从而使复合材料的力学性能得到提高。