Um Umweltverschmutzung und ökologische Sicherheitsprobleme, die durch Polymerabfälle verursacht werden, zu mildern, ist die Entwicklung grüner und effizienter Recycling- und Wiederverwendungsstrategien von großer Bedeutung. In dieser Studie wurde Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (WEVA) aus ausgedienten Solar-Photovoltaikplatten als Kohlenstoffquelle und ein einkomponentiger Katalysator, Cobaltdichlorid (CoCl₂), verwendet, um durch eine einstufige katalytische Karbonisierung ein Hybridsystem aus Kobaltoxid@Kohlenstoffnanoröhren (CoO@CNTs) herzustellen, welches als funktionelles Füllmaterial zur flammhemmenden Modifikation von Polycarbonat (PC) eingesetzt wurde. Die Ergebnisse zeigten, dass CoCl₂ die Karbonisierung von WEVA effektiv katalysiert und bei einem Katalysatoranteil von 25 g/100 g WEVA eine Ausbeute von CoO@CNTs von 44,3 g/100 g WEVA erreicht wurde; gleichzeitig wurde die Morphologie von hohlen, mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren beobachtet. Das hergestellte CoO@CNTs zeigte in PC-Kompositen hervorragende flammhemmende und rauchunterdrückende Eigenschaften; bei einem Zusatz von 3 Gew.-% erreichte der Grenz-Sauerstoff-Index (LOI) 29,3 %, die UL-94-Vertikalbrandprüfung erreichte die Klasse V0, der Spitzenwert der Wärmefreisetzung (PHRR) sank im Vergleich zu reinem PC um 52,8 %, die Spitzenwerte der Rauchfreisetzung (PSPR) und der CO-Bildung (PCOP) wurden um 66,1 % bzw. 66,3 % reduziert. Gleichzeitig zeigte CoO@CNTs im Vergleich zu handelsüblichen CNTs eine bessere flammhemmende Wirkung. Der Flammschutzmechanismus wird hauptsächlich auf die synergistische Wirkung von CoO und CNTs zurückgeführt: CoO katalysiert die Karbonisierung der Zersetzungsprodukte von PC und erhöht dadurch die Menge der Kohlenstoffrückstände in der festen Phase; CNTs dienen als Skelett zur Verstärkung der Kohlenstoffschicht, wodurch eine dichte Kohlenstoffschicht entsteht, die den Wärmetransport, die Sauerstoffdiffusion und die Freisetzung brennbarer Gase effektiv blockiert und hemmt. Diese Studie bietet einen neuen grünen und wirtschaftlichen Ansatz für die werthaltige Wiederverwertung von Polymerabfällen und stellt einen neuen hocheffizienten hybriden Flammschutzwirkstoff für die Herstellung funktioneller Polymerkomposite bereit.

Recycling von Polymerabfällen; katalytische Karbonisierung; Kohlenstoffnanoröhren; Polycarbonat; flammhemmende Eigenschaften