廢棄電路板環(huán)氧樹脂真空熱裂解實(shí)驗(yàn)及機(jī)理研究.pdf

1、隨著科技的高速發(fā)展，電子產(chǎn)品的數(shù)量飛速增長(zhǎng)并且使用壽命不斷縮短，大量的電子廢棄物給生態(tài)環(huán)境帶來巨大的壓力。越來越嚴(yán)格的法律法規(guī)對(duì)電子廢棄物的處理與處置提出了更高的要求。印刷電路板是電子產(chǎn)品不可或缺的組成部分，廢棄電路板目前多采用機(jī)械破碎分離金屬，再將剩余物進(jìn)行填埋或焚燒的方法處理，不僅浪費(fèi)資源并且對(duì)環(huán)境造成極大的污染。真空熱裂解作為一種較新的廢棄電路板處理技術(shù)不僅將廢棄電路板中的有機(jī)組分轉(zhuǎn)化為化工原料和能源，而且能有效分離廢棄電路板中的

2、金屬材料和非金屬材料，并最終實(shí)現(xiàn)廢棄電路板資源化、無害化回收處理目的。為了獲得真空熱解廢棄電路板的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，本文選用了典型的廢棄印刷電路板(FR4板)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，開展了如下工作:
　　 利用TG、TG/DSC，考察了廢棄電路板環(huán)氧樹脂分別在氮?dú)?、氬氣、空氣氣氛下和真空條件下的熱裂解特性，對(duì)熱失重率、熱解溫度、最大熱解速率溫度等重要參數(shù)進(jìn)行了分析，并通過多種數(shù)據(jù)處理方法得到了熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù)。研究表明:電路板環(huán)氧樹脂真空熱裂解的活

3、化能低于常壓惰性氣氛條件下熱裂解反應(yīng)的活化能;氮?dú)夥諊驼婵諆煞N條件下裂解反應(yīng)主反應(yīng)階段遵循共同的機(jī)理模型。
　　 課題組自行設(shè)計(jì)并搭建了固定床真空熱裂解實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)廢棄電路板真空熱裂解液體、固體、氣體產(chǎn)物進(jìn)行了收集和分析，并研究了廢棄電路板熱解的規(guī)律及熱解終溫、升溫速率、體系壓力及保溫時(shí)間等因素對(duì)真空熱裂解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響。發(fā)現(xiàn)熱解溫度對(duì)液體產(chǎn)物產(chǎn)率影響最為明顯，其他條件相同時(shí)，冷凝溫度降低可明顯提高熱解液體產(chǎn)物的產(chǎn)率。綜合分析

4、，以提高熱解液體產(chǎn)物產(chǎn)率為目標(biāo)的熱解工藝條件為:熱解終溫500℃、升溫速率30℃/min、體系壓力15 kPa、保溫時(shí)間30 min及冷凝溫度-25℃。
　　 采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FTIR)、掃描電鏡-能譜聯(lián)用儀(SEM-EDS)等多種分析測(cè)試手段研究了廢棄電路板熱解產(chǎn)物的組成和分布規(guī)律，并結(jié)合TG-FTIR數(shù)據(jù)探討了電路板環(huán)氧樹脂可能的熱解機(jī)理。熱解油主要成分為苯酚、異丙基苯酚、雙酚A

5、及苯酚的取代物;氣體產(chǎn)物主要為CO2、CO、H2、CH4，可以作為燃?xì)饣厥?真空熱解廢棄電路板（光板）所得固體產(chǎn)物主要由熱解炭和玻璃纖維組成，熱解炭與玻璃纖維很容易分離;固體殘?jiān)泻刑?、氧、硅、鋁、鈣等元素;相比氮?dú)鈿夥障碌某簾崃呀?，真空熱裂解固體產(chǎn)物中產(chǎn)生的熱解炭較少;真空條件下的熱解對(duì)電路板中玻璃纖維破壞很小，可重新回收利用。
　　 考察了9種添加物對(duì)廢棄電路板真空熱解的影響，通過SEM，EDS檢測(cè)并結(jié)合熱力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，