GS.TS Thái Hoàng và nhóm nghiên cứu Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam vừa nghiên cứu thành công hệ sơn trên cơ sở polymer nhũ tương có chức năng ức chế rêu, nấm mốc, chịu mài mòn - rửa trôi và chống nóng…

Sơn phủ ngoài đa năng

Theo GS.TS Thái Hoàng, để chống nóng cho các tòa nhà, kho, xưởng, phương pháp sử dụng lớp phủ chống nóng, phản xạ nhiệt mặt trời đang được ứng dụng. Loại lớp phủ này được áp dụng trên các bề mặt bê tông và bề mặt ngoại thất các công trình xây dựng (mái nhà, tường bao…).

Khi sử dụng lớp phủ hữu cơ, polymer ở những vùng có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, các loại nấm mốc, rêu, vi sinh vật phát triển trên bề mặt và dần ăn sâu vào bên trong làm suy giảm tính chất và độ bền của chúng.

Nhóm nghiên cứu đã biến tính các hạt nano oxit titan (TiO2), silic dioxit (SiO2) với các tác nhân ghép silan thích hợp là 3-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate silan (TMSPM).

Từ đó, tìm được hàm lượng tác nhân ghép thích hợp để biến tính các hạt nano là 3% (so với khối lượng của hạt nano), góp phần tăng khả năng phân tán các hạt nano biến tính hữu cơ vào nền chất tạo màng là polyacrylic nhũ tương có hàm lượng chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) thấp.

Nhóm đã sử dụng các phụ gia ức chế vi khuẩn, nấm mốc nguồn gốc vô cơ, kích thước nano, thân thiện hơn với môi trường như nano Ag, nano ZnO, nano Cu2O, Ag-Zn/zeolite và phụ gia kháng khuẩn nguồn gốc hữu cơ như OIT (2-Methyl-4-isothiazolin-3-one).

Hệ sơn phủ gồm có 2 lớp (lớp sơn lót và lớp sơn phủ). Trong sơ đồ quy trình chế tạo sơn lót quy mô phòng thí nghiệm và pilot, có 2 giai đoạn với nhiều bước khác nhau nhằm mục đích phân tán đều các thành phần trong sơn lót.

Kết quả thử nghiệm cho thấy, lớp sơn lót có độ mịn cao (< 10 µm), thời gian khô bề mặt không quá nhanh, đảm bảo cho quá trình thi công, cũng không quá lâu, thuận lợi cho thi công lớp tiếp theo (thời gian khô bề mặt = 30 phút).

Màng sơn có độ bám dính tốt với tường (độ bám dính đạt điểm 1), có khả năng bền nước (độ bền nước > 720 giờ), độ thấm nước 4,62 mL/m2, bền kiềm (độ bền kiềm > 480 giờ). Tính chất của sản phẩm sơn lót hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về tính chất, yêu cầu kỹ thuật của sơn lót kháng kiềm ngoại thất theo tiêu chuẩn Việt Nam.

Chống nóng, tiêu diệt 99% vi khuẩn

GS.TS Thái Hoàng cho biết, sơn phủ sản xuất ở quy mô pilot có độ mịn nhỏ (< 10 µm) bám dính tốt với nền tường (độ bám dính đạt điểm 1), thời gian khô phù hợp cho quá trình thi công (thời gian khô bề mặt 30 phút).

Màng sơn có khả năng bền nước (> 720 giờ), bền kiềm (> 480 giờ), bền mài mòn - rửa trôi (> 1.800 chu kỳ). Đặc biệt, màng sơn có khả năng kháng vi sinh vật tốt, sau 24 giờ thử nghiệm, màng sơn tiêu diệt hầu hết (> 99%) các vi khuẩn E. coli và S. aureus và không xuất hiện nấm mốc sau 28 ngày nuôi cấy.

Khả năng chống nóng, làm mát của lớp sơn phủ được xác định bằng giá trị chênh lệch nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ trong buồng; giữa buồng thử nghiệm và buồng đối chứng. Nhiệt độ được ghi tự động bằng thiết bị cảm ứng nhiệt kế đa kênh.

Quan sát sự biến đổi nhiệt độ tại buồng thử nghiệm được sơn bằng hệ sơn lót và sơn phủ đa chức năng của đề tài và buồng đối chứng, có thể thấy nhiệt độ bề mặt sơn chỉ cao hơn nhiệt độ không khí khoảng 2 - 3 độ C.

Trong khi đó nhiệt độ bề mặt bê tông tại buồng thử nghiệm so sánh cao hơn nhiều, khoảng 10 độ C, đặc biệt, vào thời gian trưa, từ 12 giờ đến 14 giờ. Giá trị chênh lệch nhiệt độ lớn nhất giữa bề mặt mẫu thử nghiệm không có và có lớp sơn phủ đa chức năng lần lượt là 6,75 độ C và 9,44 độ C.

Theo GS Thái Hoàng, các hạt nano TiO2 và SiO2 biến tính đã giúp lớp sơn phủ có khả năng phản xạ năng lượng mặt trời, cản trở nhiệt hấp thụ lên buồng thử nghiệm, giúp nhiệt độ bên trong thấp hơn so với buồng bê tông.

Lớp sơn phủ đã hạn chế khuyết tật, tạo bề mặt nhẵn, do đó, tăng hiệu quả phản xạ năng lượng cũng như tính thẩm mỹ. Ngoài ra, sự có mặt của nano Cu2O với gam màu vàng nâu có khả năng hấp thụ nhiệt cũng làm giảm khả năng chống nóng cho lớp sơn phủ.

Hệ sơn có khả năng chống nóng, bền mài mòn - rửa trôi, ức chế phát triển của vi khuẩn, rêu, nấm mốc tốt như quy định tại tiêu chuẩn Việt Nam. Loại sơn này ứng dụng hiệu quả trong các lĩnh vực xây dựng, kiến trúc.