Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo compozit chống cháy trên nền polyolefin và epoxy sử dụng phụ gia cấu trúc nano

Tình hình cháy nổ diễn biến phức tạp trong những năm gần đây đã gây ra những tổn thất nặng nề về người và tài sản, đồng thời đặt ra yêu cầu cấp thiết về an toàn vật liệu. Trong bối cảnh công nghiệp hóa, các polyme như polypropylene (PP), polyethylene (PE) và nhựa epoxy được sử dụng rộng rãi nhờ ưu điểm vượt trội về khối lượng nhẹ, khả năng gia công và chi phí hợp lý. Tuy nhiên, bản chất dễ cháy của chúng là một hạn chế lớn, dẫn đến tốc độ lan truyền ngọn lửa nhanh, sinh nhiệt và khói độc hại khi cháy. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu compozit chống cháy hiệu quả, an toàn và thân thiện môi trường, đặc biệt là sử dụng phụ gia cấu trúc nano, trở thành hướng đi then chốt. Luận án này nhằm giải quyết thách thức trên bằng cách chế tạo và đánh giá các hệ compozit polyme chống cháy tiên tiến.

Nghiên cứu sinh, nhà khoa học và kỹ sư trong lĩnh vực khoa học vật liệu, hóa học polyme, kỹ thuật hóa học, cũng như các nhà phát triển sản phẩm và chuyên gia về an toàn cháy trong ngành công nghiệp polyme và vật liệu xây dựng.

Luận án này tập trung vào nghiên cứu chế tạo và tối ưu hóa các hệ compozit chống cháy trên nền nhựa polypropylene, polyethylene và epoxy thông qua việc ứng dụng các phụ gia cấu trúc nano và biến tính bề mặt. Mục tiêu chính là nâng cao khả năng chống cháy đồng thời duy trì hoặc cải thiện các tính chất cơ học của vật liệu, hướng tới các giải pháp an toàn và thân thiện môi trường, đặc biệt là không chứa halogen. Công trình đã tiến hành tổng hợp và biến tính một số vật liệu cấu trúc nano như graphite giãn nở nhiệt, nanoclay hữu cơ và vật liệu khung cơ-kim (MOF) gắn phốt pho. Đáng chú ý, luận án đã thiết kế thành công hai phụ gia chống cháy mới là nanoclay hữu cơ oMMT2 và vật liệu lai MOF-DOPO, kết hợp hiệu quả khả năng chống cháy pha khí của DOPO với tác dụng rào cản và gia cường của cấu trúc nano. Các phương pháp biến tính bề mặt phụ gia thương mại bằng nghiền khô đã được phát triển, không chỉ cải thiện tính tương hợp và phân tán trong nền polyme mà còn giảm thiểu tác động môi trường, phù hợp với xu hướng công nghiệp xanh. Luận án đã chế tạo thành công các compozit chống cháy với tỷ lệ phối trộn phụ gia tối ưu cho từng loại nhựa nền, đạt được hiệu quả chống cháy cao và đáp ứng yêu cầu về cơ tính. Cơ chế chống cháy hiệp đồng giữa các phụ gia đã được luận giải một cách hệ thống thông qua phân tích nhiệt, khảo sát hình thái lớp than và vi cấu trúc. Những đóng góp này không chỉ làm sâu sắc thêm hiểu biết khoa học về vật liệu polyme chống cháy mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng thực tiễn rộng rãi, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp vật liệu tại Việt Nam.