废旧印刷线路板非金属粉的超支化改性及其在橡胶中的应用基础研究

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1、硕士学位论文废旧印刷线路板非金属粉的超支化改性及其在橡胶中的应用基础研究作者姓名彭健学科专业材料学指导教师刘岚教授所在学院材料科学与工程论文提交日期2018年04月23日PreparationofHyperbranchedPolymerModifiedNonmetallicFractionofRecycledPCBsandItsApplicationinRubberCompositesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：PengJianSupervisor：Prof.LiuLanSouthChin

2、aUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TQ336学校代号：10561学号：201520114646华南理工大学硕士学位论文废旧印刷线路板非金属粉的超支化改性及其在橡胶中的应用基础研究作者姓名：彭健指导教师姓名、职称：刘岚教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：材料学研究方向：复合材料论文提交日期：2018年04月23日论文答辩日期：2018年05月30日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：罗远芳委员：丁恩勇刘岚古菊陈勇军摘要随着电子产品的飞速发展，电子产品废弃物也正以惊人的数量急剧增长，

3、废旧印刷线路板（PrintedCircuitBoard，PCB）回收和高值化利用成为了当前迫切需要解决的重要课题。废PCB中非金属粉（NMF）主要由表面较惰性的玻璃纤维和热固性树脂组成，目前其在橡胶中的应用未见报道。为此，本论文利用超支化聚合物活性基团丰富、支化度高、链缠结度低、存在空穴等特点，通过其对NMF的改性，活化NMF，加强其与橡胶大分子链的界面结合，实现对橡胶的补强。本论文主要针对超支化改性后的NMF分别对非极性橡胶与极性橡胶复合材料的结构与性能的关系开展了应用基础研究。论文首先采用graftingto的方法，制备了端羧基超支化聚酯（HPC）/NMF/天

4、然橡胶（NR）复合材料，对它们的结构和性能的关系进行了研究。研究发现，HPC的加入能够有效提高NR复合材料的硫化加工性能、力学性能和界面作用。添加1.66phrHPC时，复合材料的拉伸强度和撕裂强度达到最大值，相对于未添加HPC的体系分别提高了11.20%和14.51%。HPC的引入，利用其末端的羧基与NMF中玻纤表面的羟基的相互作用，抑制其团聚，分散性明显改善，表现出较好的界面增强效果。采用graftingfrom的方法制备了超支化聚酰胺-胺（HBP）改性NMF杂化填料，并应用到丁腈橡胶（NBR）中，对所制备的复合材料的结构和性能进行了研究。研究发现，HBP-N

5、MF的超支化接枝量为20.70wt%左右。HBP-NMF的加入可缩短NBR复合材料混炼胶的硫化时间，增大硫化胶总交联密度，使复合材料拉伸性能、撕裂强度均有所增强。在添加15phr填料用量下，相对于NMF/NBR体系和偶联剂改性NMF（KH550-NMF）/NBR体系，HBP-NMF/NBR复合材料的拉伸强度分别提高了35.5%和28.2%，撕裂强度也分别提升了24.4%和5.0%。经超支化聚酰胺胺改性后的NMF在羧基丁腈橡胶中，界面大分子链受限份数明显增多，表现出良好的分散性和优异的界面结合。为进一步增强橡胶复合材料，在体系中引入锌盐制备了HBP-NMF/Zn(N

6、O3)2/NBR复合材料，并对其结构和性能进行了研究。超支化末端丰富胺基官能团与橡胶分子链缠绕反应，且NBR中的腈基以及HBP-NMF中的氨基和锌离子可形成配位键的交联结构。当Zn(NO3)2含量为6phr时，拉伸强度达到了最大值，相较于HBP-NMF/NBR提高了9.12%。此外，锌盐的加入复合材料的耐热氧老化性能和耐油性能相较于HBP-NMF/NBR分别提高了30.51%和20.93%，表现出优异的力学性能和耐老化性能。对HBP-NMF/Zn(NO3)2/NBR复合材料的界面研究发现，复合材料断面粗糙且少有玻纤拔出，原有共III价键交联网络和新形成的配位键交联

7、网络间存在协同作用，交联网络结构完善，界面结合增强，复合材料的力学性能表现出明显的增强作用。关键词：NMF粉；橡胶；超支化聚合物；界面作用；交联结构IVAbstractPCBrecyclinghasalwaysbeenaworthysubject,butbecauseofthecomplexstructureandthelargesurfaceenergy,thePCBpowderisdifficulttodisperseintherubber,whichhasgreatlyrestricteditsfunctionasareinforcementofrubber

8、.Beca