廃棄高分子による環境汚染および生態安全問題を緩和するために、環境に優しく効率的なリサイクルおよび再利用戦略の開発が重要である。本研究では、廃棄された太陽光発電パネル中のエチレン-酢酸ビニル共重合体（WEVA）を炭素源とし、単一成分の塩化コバルト（CoCl₂）を触媒として用い、一段階触媒的炭化法により酸化コバルト@カーボンナノチューブ複合体（CoO@CNTs）を調製し、これを難燃性改質用の機能性充填剤としてポリカーボネート（PC）に適用した。研究結果より、CoCl₂はWEVAの炭化を効率的に触媒し、触媒含有量が25 g/100g WEVAのとき、CoO@CNTsの収率は44.3 g/100g WEVAに達し、中空の多層壁カーボンナノチューブ形態が観察された。調製したCoO@CNTsはPC複合材料において優れた難燃および煙抑制性能を示し、添加量が3 wt%のとき、限界酸素指数（LOI）は29.3%、UL-94垂直燃焼試験はV0等級を達成し、コーン型熱量計試験における熱放出ピーク（PHRR）は純PCと比較して52.8%低減し、煙放出ピーク（PSPR）およびCO生成ピーク（PCOP）はそれぞれ66.1%および66.3%低減した。また、市販のCNTsと比較して、CoO@CNTsはより優れた難燃効果を示した。難燃機構は主にCoOとCNTsの相乗効果によるものであり、CoOはPCの分解生成物の炭化を触媒し、凝縮相の残炭量を増加させ、CNTsは骨格として炭層の強度を強化し、致密な炭層を形成して熱伝達、酸素拡散および可燃性ガスの放出を効果的に遮断抑制する。本研究は廃棄高分子の高付加価値リサイクルのための環境経済的な新しい考え方を提供し、機能性高分子複合材料の調製のための新規かつ高効率なハイブリッド難燃剤を提供する。

廃棄高分子回収;触媒炭化;カーボンナノチューブ;ポリカーボネート;難燃性能