Công trình nghiên cứu do GS.TS. Thái Hoàng và nhóm nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới (nay là Viện Khoa học vật liệu) thực hiện, được Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam phê duyệt với mã số NCXS01.05/23-25.
Biến tính vật liệu, tạo phụ gia cho sơn đa chức năng
Một trong những kết quả đáng chú ý là nhóm nghiên cứu chế tạo thành công và biến tính hữu cơ nhiều loại phụ gia vô cơ kích thước nano, micro, nhằm cải thiện khả năng tương thích và phân tán trong nền nhựa polymer.
Các phụ gia được phát triển hướng tới nhiều tính năng như tăng độ bền cơ học, chịu kiềm, phản xạ nhiệt, chống ăn mòn kim loại, kháng khuẩn, chống hà và bền thời tiết. Đây là cơ sở để phát triển các hệ sơn đa chức năng, đáp ứng yêu cầu bảo vệ công trình trong những điều kiện sử dụng khác nhau.
Đáng chú ý, hydrotalcite - vật liệu vô cơ có cấu trúc dạng lớp được biến tính bằng các hợp chất chứa bạc và bạc - kẽm để tạo khả năng kháng khuẩn.
Cả hai vật liệu thể hiện hoạt tính kháng khuẩn cao đối với Escherichia coli, Staphylococcus aureus và chủng Escherichia coli kháng ampicillin E66.
Không chỉ tập trung vào tính năng, nhóm còn phát triển hướng tổng hợp xanh, sử dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên trong quá trình chế tạo vật liệu. Với hydrotalcite - bạc, dịch chiết lá chè vằng được sử dụng để hỗ trợ tạo các hạt bạc nano có kích thước khoảng 15 - 30 nm, phân bố khá đồng đều trên nền hydrotalcite.
Tận dụng xỉ photpho vàng làm phụ gia sơn
Bên cạnh phát triển vật liệu nano, nhóm nghiên cứu cũng tập trung điều chỉnh bề mặt phụ gia để tăng khả năng tương thích với nền nhựa, hạn chế kết tụ và tạo cấu trúc đồng đều cho lớp phủ.
Kẽm oxit và nhôm oxit được biến tính bằng các tác nhân hữu cơ. Sau biến tính, các hạt có kích thước khoảng 50 - 100 nm, lượng chất hữu cơ gắn trên bề mặt lần lượt đạt 3% và 3,91%, với góc tiếp xúc tương ứng 92° và 74°.
Đặc biệt, xỉ photpho vàng - chất thải rắn phát sinh trong quá trình sản xuất photpho vàng - được lựa chọn để phát triển thành phụ gia cho hệ sơn.
Kết quả cho thấy việc biến tính xỉ photpho vàng góp phần cải thiện tính chất cơ học, độ bền thời tiết, khả năng chịu kiềm và phản xạ nhiệt của màng sơn. Hướng nghiên cứu này đồng thời mở ra khả năng tận dụng chất thải công nghiệp làm nguyên liệu cho sản phẩm mới, giảm chi phí sản xuất.
Phát triển sơn bảo vệ công trình xây dựng, công trình biển
Từ các phụ gia đã chế tạo, nhóm nghiên cứu phát triển nhiều hệ sơn đa chức năng có tiềm năng ứng dụng thực tiễn.
Với sơn acrylic styren kết hợp xỉ photpho vàng biến tính hữu cơ, sản phẩm có tính chất cơ học tốt, khả năng chịu kiềm cao, phù hợp làm sơn lót bảo vệ cho các công trình xây dựng công nghiệp, đặc biệt trong công trình biển.
Trong khi đó, hệ sơn acrylic nhũ tương chứa các phụ gia chức năng có khả năng chống nóng, kháng khuẩn và độ bền thời tiết cao, hướng tới ứng dụng tại trường học, bệnh viện và công trình dân dụng.
Đối với sơn epoxy, các phụ gia biến tính hữu cơ giúp tăng độ bền cơ học, độ bám dính và khả năng bảo vệ chống ăn mòn thép.
Đáng chú ý, trong môi trường nước biển, nhóm đã phát triển hệ sơn bảo vệ chống ăn mòn thép, kháng vi khuẩn biển và chống hà trên nền polysiloxan và vinyl este nhiệt dẻo. Hệ sơn sử dụng các phụ gia nano kẽm oxit, nhôm oxit, hydrotalcite - bạc, hydrotalcite - bạc - kẽm, Cu₂O và Cu₂O - bạc.
Nhóm đã xây dựng 2 quy trình công nghệ: sản xuất sơn phủ acrylic nhũ tương chứa phụ gia đặc biệt ở quy mô 100 kg/mẻ; chế tạo sơn chống hà cho kết cấu thép công trình biển trên nền polysiloxan và vinyl este nhiệt dẻo ở quy mô 150 kg/mẻ.
Các sản phẩm đáp ứng yêu cầu về tính chất, chất lượng theo TCVN 8652:2020 đối với sơn nhũ tương và TCVN 8789:2011 đối với sơn gốc dung môi.
Ngọc Minh
