Đây là kết quả nổi bật của đề tài "Nghiên cứu ứng dụng một số vật liệu cấu trúc nano (vật liệu khung cơ kim, hydrotalcit và phyllosilicat) trong chế tạo nanocompozit có khả năng chống cháy cao và cơ tính tốt" do PGS.TS. Hoàng Mai Hà, Viện Hóa học chủ trì thực hiện từ tháng 1/2024 đến tháng 6/2026.
Tạo ra vật liệu nano giúp tăng khả năng chống cháy
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm khoa học đã phát triển thành công nhiều loại vật liệu có kích thước siêu nhỏ (vật liệu nano) để làm phụ gia chống cháy, trong đó có vật liệu khung cơ - kim, hydrotalcit và các khoáng chất biến tính.
Những vật liệu này có khả năng tạo ra lớp bảo vệ khi gặp nhiệt độ cao, giúp hạn chế quá trình cháy lan, đồng thời hỗ trợ tăng độ bền cho sản phẩm.
Đáng chú ý, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công ba loại vật liệu lai nano mới gồm DOPO-LDH, MOF-DOPO và HNT@DA. Đây là những vật liệu kết hợp giữa khả năng chống cháy của các hợp chất chứa photpho với tác dụng "che chắn" của vật liệu nano, tạo nên lớp bảo vệ hiệu quả hơn khi vật liệu tiếp xúc với lửa.
Theo nhóm nghiên cứu, so với một số loại phụ gia chống cháy truyền thống, các vật liệu mới có ưu điểm thân thiện hơn với môi trường và có khả năng ứng dụng rộng trong sản xuất công nghiệp.
Nhựa, xốp và vật liệu công nghiệp được tăng khả năng chống cháy
Từ các loại phụ gia nano mới, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công nhiều vật liệu chống cháy trên nền nhựa polyetylen (PE), xốp polyurethane (PU) và nhựa epoxy.
Kết quả thử nghiệm cho thấy, với nhựa HDPE - loại nhựa được sử dụng phổ biến trong nhiều sản phẩm công nghiệp, công thức vật liệu mới giúp sản phẩm đạt tiêu chuẩn chống cháy UL-94 V-0, đồng thời vẫn duy trì được độ bền, độ dẻo cần thiết.
Đối với vật liệu xốp polyurethane, việc bổ sung tổ hợp phụ gia chống cháy giúp sản phẩm đạt khả năng chống cháy cao hơn, hạn chế bắt lửa nhưng vẫn giữ được khả năng chịu lực.
Đặc biệt, với vật liệu epoxy - loại nhựa thường được sử dụng trong các sản phẩm kỹ thuật cao, hệ phụ gia mới giúp vật liệu đạt khả năng chống cháy vượt trội. Sản phẩm vừa đạt tiêu chuẩn chống cháy UL-94 V-0, vừa duy trì độ bền kéo gần 61 MPa và khả năng chịu va đập tốt.
Các kết quả này cho thấy nhóm nghiên cứu đã giải quyết được một bài toán khó trong phát triển vật liệu chống cháy: tăng khả năng bảo vệ trước lửa nhưng không làm giảm tính chất cơ học của sản phẩm.
Không chỉ tạo ra sản phẩm mới, nhóm nghiên cứu còn tiến hành phân tích để tìm hiểu cách các thành phần trong vật liệu phối hợp với nhau khi xảy ra cháy.
Thông qua các phương pháp đánh giá về nhiệt, cấu trúc và sản phẩm phân hủy sau cháy, các nhà khoa học đã làm rõ cơ chế giúp các phụ gia nano phát huy hiệu quả chống cháy.
Kết quả nghiên cứu là cơ sở để tiếp tục thiết kế những loại vật liệu chống cháy phù hợp hơn với từng nhóm sản phẩm trong tương lai.
Hướng tới ứng dụng trong sản xuất thực tế
Trong khuôn khổ đề tài, nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện các quy trình chế tạo vật liệu chống cháy trên nền nhựa PE ở quy mô 1 kg/mẻ và vật liệu trên nền xốp PU ở quy mô 100 g/mẻ.
Các sản phẩm tạo ra gồm vật liệu khung cơ - kim, khoáng phyllosilicat biến tính, vật liệu nanocompozit chống cháy trên nền polyetylen và polyurethane.
Bên cạnh kết quả nghiên cứu, nhóm đã công bố 3 bài báo quốc tế thuộc danh mục SCI/SCIE trên các tạp chí khoa học uy tín như RSC Advances và Journal of Applied Polymer Science, cùng nhiều công bố trong nước và báo cáo tại hội nghị khoa học.
Việc phát triển thành công các vật liệu chống cháy dựa trên công nghệ nano được kỳ vọng góp phần thúc đẩy nghiên cứu vật liệu mới tại Việt Nam, đồng thời tạo nền tảng phát triển các sản phẩm polymer an toàn hơn, thân thiện môi trường, phục vụ các ngành xây dựng, điện tử, giao thông và công nghiệp chế tạo trong thời gian tới.
*Theo nghiên cứu ứng dụng một số vật liệu cấu trúc nano (vật liệu khung cơ kim, hydrotalcit và phyllosilicat) trong chế tạo nanocompozit có khả năng chống cháy cao và cơ tính tốt.
Minh Khang
