Carbonización catalítica de copolímeros de etileno-acetato de vinilo desechados para sintetizar híbrido CoO@CNTs y modificación retardante de llama de policarbonato

Qi Zhang ,  

Yuan-meng Lou ,  

Zhao-tian Ba ,  

Sai-sai Xu ,  

Jun-jie Ye ,  

Jia-bao Qin ,  

Xin Wen ,  

Jie Liu ,  

Tao Tang ,  

摘要

Para mitigar los problemas de contaminación ambiental y seguridad ecológica causados por polímeros desechados, es importante desarrollar estrategias verdes y eficientes para el reciclaje y la reutilización. En este estudio, el copolímero de etileno-acetato de vinilo (WEVA) procedente de paneles solares fotovoltaicos desechados se utilizó como fuente de carbono, y el cloruro de cobalto (CoCl2) como catalizador monocomponente, para preparar un híbrido de óxido de cobalto@nanotubos de carbono (CoO@CNTs) mediante un método de carbonización catalítica de un solo paso, el cual se empleó como relleno funcional para la modificación retardante de llama del policarbonato (PC). Los resultados mostraron que CoCl2 puede catalizar eficazmente la carbonización del WEVA, cuando el contenido del catalizador fue del 25 g/100 g de WEVA, el rendimiento de CoO@CNTs alcanzó 44.3 g/100 g de WEVA; se observó la morfología de nanotubos de carbono huecos de paredes múltiples. Los CoO@CNTs preparados exhibieron excelentes propiedades retardantes de llama y supresión de humo en compuestos de PC; con una carga del 3 % en peso, su índice limitante de oxígeno (LOI) alcanzó 29.3 %, la prueba de combustión vertical UL-94 alcanzó la clasificación V0, el pico de liberación de calor (PHRR) se redujo en un 52.8 % en comparación con el PC puro, y los picos de liberación de humo (PSPR) y producción de CO (PCOP) se redujeron en un 66.1 % y 66.3 % respectivamente. Además, en comparación con los CNT comerciales, los CoO@CNTs mostraron un mejor efecto retardante de llama. El mecanismo retardante de llama se atribuye principalmente a la acción sinérgica de CoO y CNTs: CoO puede catalizar la carbonización de los productos de degradación del PC, aumentando la cantidad de carbón residual en la fase condensada; los CNTs pueden actuar como esqueleto para reforzar la resistencia de la capa de carbón, formando una capa de carbón densa que bloquea eficazmente la transferencia de calor, la difusión de oxígeno y la liberación de gases combustibles. Este estudio ofrece una nueva idea verde y económica para el reciclaje de alto valor de polímeros desechados, y también proporciona un nuevo agente retardante de llama híbrido eficiente para la preparación de materiales compuestos poliméricos funcionales.

关键词

reciclaje de polímeros desechados; carbonización catalítica; nanotubos de carbono; policarbonato; propiedades retardantes de llama

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