废旧酚醛树脂印刷电路板的热解特征

摘要：采用热重差热联用分析仪研究了废旧酚醛树脂电路板的热解特征，结果表明，热失重曲线有两个主要快速失重阶段（270℃-350℃，350℃-480℃），通过裂解气相谱质谱联用仪分析其主要裂解产物为苯酚、溴酚、二氧化碳、对甲苯酚、邻异丙烯基苯酚、邻甲苯酚、对异丙基苯酚、糠醛等。
关键词：废旧电路板，酚醛树脂，热解，热失重分析。
目前，对于酚醛树脂电路板热解的研究较为鲜见，随着酚醛树脂的不断改善，其用量的不断增加，废旧酚醛树脂电路板也逐渐增多。因此，研究其热解回收利用很有必要。
本文以废旧酚醛树脂电路板（PR-WPCBs）为研究对象，采用红外光谱、热重差热联用分析仪和裂解气相色谱质谱联用仪对其进行分析，研究其热解反应机理。
1实验方法
将废旧酚醛树脂电路板破碎成一定的大小，混合分样，再用锉刀锉成粉末进行分析。
实验中树脂的结构为：

热重分析采用Q600SDT热重差热联用分析仪（美国TAINC公司），氮气流量为100ml•min-1，实验设定终温为800℃，升温速率为10℃•min-1。
裂解-色谱／质谱（Py-GC/MS）分析所用的裂解器为PRY-2A型裂解装置（日本SHIMADZU公司），裂解室温度600℃，裂解时间10s。气相色谱质谱联用仪为6890GC/15973iMS（美国Agilent公司）。色谱条件：15m×0.2mm HP 25ms弹性石英毛细管柱，柱始温50℃，保温2min，升温速率10℃•min-1；柱终温240℃，保持15min；进样口温度280℃，载气为He，流量为10ml•min-1，分流比50:1。质谱条件：El源电子能量为70eV，离子源温度为250℃，接口温度250℃，质量扫描范围29-450u。
2裂解-色谱／质谱分析
电路板样品在600℃热解产物的总离子流图见图1，表1是样品在Py-GC/MS分析过程中鉴定出的产物。从表1可知，废旧电路板主要的热解产物为二氧化碳、苯酚、邻甲苯酚、对异丙烯基苯酚、对异丙基苯酚和糠醛等化合物，占产物的70%（按出峰面积计算）以上，这些成分主要是树脂的降解产物。

图1废旧酚醛树脂电路板热解产物总离子流图
表1废旧酚醛树脂电路板在Py-GC/MS热解实验的鉴定产物

3热重分析
从热重实验结果来看（见图2），热失重曲线主要有两个快速失重区间（270℃-350℃，350℃-480℃），在100℃之前的失重是由于PR-WPCBs中的水挥发所致，其含水率约5％。100℃-270℃这一过程中发生了微量失重，失重曲线几乎成一平台。随着温度的升高，树脂发生后交联，分子间和分子内脱去小分子，形成醚键或者亚甲基键在基体大分子中，另一方面，基体大分子中的末端开始断裂生成苯酚和甲酚等物质，这些小分子及其它挥发分逐渐逸出，失重增大。因此，在270℃-350℃之间经历一个快速的失重阶段，快速失重率为40%，最大失重温度为311℃，占整个失重过程失去重量的60%左右。此阶段失重主要是树脂中酚醛基团的进一步缩合脱水（见图3），是结合水形成的主要阶段。

图2废旧酚醛树脂电路板TG/DTG曲线