폐기된 고분자에서 발생하는 환경 오염 및 생태 안전 문제를 완화하기 위해, 친환경적이고 효율적인 재활용 및 재사용 전략 개발이 중요합니다. 본 연구에서는 폐태양광 패널 내 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(WEVA)를 탄소원으로, 단일 성분인 코발트 염화물(CoCl₂)을 촉매로 사용하여 일단계 촉매 탄화법을 통해 산화 코발트@탄소나노튜브 하이브리드(CoO@CNTs)를 제조하였으며, 이를 폴리카보네이트(PC)의 난연 개질 기능성 충진제로 적용하였습니다. 연구 결과 CoCl₂가 WEVA의 탄화를 효과적으로 촉진하며, 촉매 함량이 25 g/100g WEVA일 때 CoO@CNTs의 수율이 44.3 g/100g WEVA에 달하였고, 중공 다중벽 탄소나노튜브 형태가 관찰되었습니다. 제조된 CoO@CNTs는 PC 복합재에서 우수한 난연 및 연기 억제 성능을 보였으며, 첨가량이 3 중량%일 때 극한 산소 지수(LOI)가 29.3%에 도달하고, UL-94 수직 연소 시험에서 V0 등급을 획득하였으며, 콘 열량계 시험에서 열 방출 최대값(PHRR)이 순수 PC 대비 52.8% 감소하였고, 연기 방출 최대값(PSPR) 및 일산화탄소 발생 최대값(PCOP)은 각각 66.1%와 66.3% 감소하였습니다. 또한 상업용 CNTs와 비교할 때 CoO@CNTs가 더 우수한 난연 효과를 나타냈습니다. 난연 메커니즘은 주로 CoO와 CNTs의 상호 작용에 기인하며, CoO는 PC의 분해 생성물 탄화를 촉진하여 응축상 잔탄량을 증가시키고, CNTs는 골격 역할을 하여 탄소층의 강도를 보강하여 치밀한 탄소층을 형성하여 열전달, 산소 확산 및 가연성 가스 방출을 효과적으로 차단 억제합니다. 본 연구는 폐기된 고분자의 고부가가치 재활용을 위한 친환경적이고 경제적인 새로운 아이디어를 제공하며, 기능성 고분자 복합재 제조를 위한 새로운 고효율 하이브리드 난연제를 제시합니다.

폐고분자 재활용; 촉매 탄화; 탄소나노튜브; 폴리카보네이트; 난연성