Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit chậm cháy trên cơ sở cao su nitril

Vật liệu polyme compozit được ứng dụng rộng rãi nhưng có hạn chế về tính dễ cháy, gây rủi ro an toàn và môi trường. Tình trạng cháy nổ gia tăng tại Việt Nam, đặc biệt từ các vật liệu dễ cháy như cao su, càng làm nổi bật nhu cầu nghiên cứu giải pháp chậm cháy. Cao su butadien acrylonitril (NBR), dù có nhiều đặc tính ưu việt, lại dễ bắt cháy, hạn chế ứng dụng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi tính an toàn cao. Do đó, luận án này tập trung nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit chậm cháy trên cơ sở cao su nitril.

Các nhà nghiên cứu, kỹ sư, và chuyên gia trong lĩnh vực khoa học vật liệu, kỹ thuật hóa học, đặc biệt là những người quan tâm đến vật liệu polyme, cao su, vật liệu compozit, và các giải pháp chống cháy không chứa halogen. Ngoài ra, luận án cũng hướng đến các ngành công nghiệp sản xuất vật liệu, ô tô, hàng không, quốc phòng và các ứng dụng đòi hỏi tính an toàn cháy nổ cao.

Luận án này tập trung vào việc nghiên cứu và chế tạo vật liệu compozit chậm cháy dựa trên nền cao su butadien acrylonitril (NBR), nhằm khắc phục nhược điểm dễ cháy của NBR và mở rộng ứng dụng của nó trong các lĩnh vực đòi hỏi tính an toàn cao. Mục tiêu chính là xây dựng các công thức phối liệu phù hợp để tạo ra vật liệu compozit NBR có khả năng chậm cháy được cải thiện đáng kể, đồng thời vẫn duy trì các tính chất cơ lý cần thiết để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, đặc biệt là cho ứng dụng làm vỏ bọc chậm cháy cho thỏi nhiên liệu của động cơ thiết bị phóng dây. Nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của một số phụ gia chậm cháy không chứa halogen thân thiện với môi trường, bao gồm amoni polyphosphat (APP), nhôm hydroxit (ATH), magie hydroxit (MH), graphit phồng nở (EG) và ống nano carbon (CNT). Các phương pháp nghiên cứu bao gồm tổng hợp lý thuyết và thực nghiệm, sử dụng các kỹ thuật phân tích nhiệt (TGA), kiểm tra khả năng chống cháy (LOI, UL-94) và đo các tính chất cơ lý (độ bền kéo, độ dãn dài, độ cứng) để đánh giá hiệu quả của các phụ gia và cơ chế chậm cháy. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc phối hợp hợp lý các phụ gia này có thể đồng thời nâng cao tính chậm cháy của vật liệu và duy trì các đặc tính cơ lý ở mức đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Luận án đã thành công trong việc tạo ra vật liệu compozit NBR chậm cháy với các đặc tính mong muốn, góp phần cung cấp giải pháp bền vững và thân thiện với môi trường cho ngành công nghiệp. Đặc biệt, vật liệu được tối ưu hóa đã được thử nghiệm ứng dụng thực tế làm vỏ bọc chậm cháy cho thỏi nhiên liệu động cơ thiết bị phóng dây, chứng minh tính khả thi và hiệu quả trong một ứng dụng chuyên biệt, đòi hỏi cao về khả năng chịu nhiệt và chống cháy. Điều này không chỉ có ý nghĩa khoa học trong việc làm sáng tỏ mối quan hệ cấu trúc-thành phần-tính chất của vật liệu mà còn mang lại giá trị thực tiễn quan trọng trong việc nâng cao an toàn cháy nổ cho các sản phẩm polyme trong nhiều lĩnh vực.