Nghiên cứu ứng dụng hạt nano chế tạo hệ sơn nước cách nhiệt phản xạ ánh sáng mặt trời, bền thời tiết. Mã số đề tài:VAST03.05/14-15.

Chủ nhiệm đề tài TS. Nguyễn Thiên Vương
Đơn vị thực hiện Viện Kỹ thuật Nhiệt đới
Thời gian thực hiện 2014 - 2016
Tổng kinh phí 600 triệu đồng
Xếp loại đề tài Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

Chế tạo thành công hệ sơn nước, có tính năng cách nhiệt phản xạ ánh sáng mặt trời cao, có độ bền thời tiết cao và thân thiện môi trường trên cơ sở chất tạo màng nhũ tương với một số bột có kích thước nano và kích thước thông thường.Thử nghiệm ứng dụng sơn phủ bảo vệ và chống nóng bề mặt ngoại thất nhà, kho, xưởng (một trong các vỏ công trình sau: tường bê tông, tường gạch trát vữa, ngói xi-măng, ngói không tráng men, tôn, ...).

Kết quả đạt được

-    Về khoa học:
+Bằng phương pháp phân tích định lượng phổ hồng ngoại đã xác định được quy luật ảnh hưởng của các hạtnano R-TiO2đối với lớp phủ trên cơ sở nhựa acrylic nhũ tương trong quá trình thử nghiệm thời tiết gia tốc. Các hạt nano với hàm lượng 2 % có tác dụng ổn định quang tốt nhất. Ở hàm lượngcao hơn, hoạt tính xúc tác quang của các hạt nano tăng lên nên tính năng ổn định quang của lớp phủ giảm đi.Sự tạo thành các vết lõm với kích thước cỡ vài chục µm trên bề lớp phủ acrylic nhũ tương khi tiếp xúc với môi trường thời tiết gia tốc UV/ngưng tụ đã được quan sát thấy bằng phương pháp kỹ thuật mới- hiển vi laze 3Dvà cơ chế hình thành các vết lõm đã được đề xuất. Kết quả phân tích phổ UV-Vis cho thấylớp phủ nanocompozit chứa 2%hạtnano R-TiO2 với độ dày 30 µm có thể che chắn  ~ 94 % tia UV trong vùng 230-400 nm.
+ Lớp sơn giữa có tính năng phản xạ nhiệt mặt trời tốt nhất khi tỷ lệ nhựa/bột màu TiO2/hạt gốm vi cầu rỗng = 100/80/20 và màng sơn, với chiều dày ≥ 120 µm, độ phản xạ trung bình trong vùng 410-1400 nm đạt giá trị ~ 85,27 %.
+ Trong số các loại nhựa nghiên cứu, nhựa acrylic styren R 4322 có độ bền kiềm và độ bám dính tốt nhất. Tỷ lệ các thành phần thích hợp cho sơn lót kháng kiềm là: nhựa R 4322/bột màu TiO2/bột độn CaCO3 = 100/10/160;
+ Hệ sơn phản xạ nhiệt mặt trời có khả năng làm giảm nhiệt độ bề mặt bê tông 8-9,75 oC so với bề mặt bê tông không sơn trong điều thời tiết có nhiệt độ > 35 0C, có độ bền thời tiết cao hơn mẫu sơn đối chứng – mẫu có độ bền thời tiết > 10 năm;
-    Về ứng dụng:
Hệ sơn nghiên cứu được chế tạo thử và triển khai sơn thử nghiệm bảo vệ chống nóng trên bề mặt mái tum căn hộ HA5-5 tại khu đô thị The Little Vietnam (TP Hạ Long, Quảng ninh) với tổng diện tích 35 m2. Hệ sơn phản xạ nhiệt SHR được sơn phủ trên bề mặt mái tum bao gồm 1 lớp sơn lót kháng kiềm dày 30 µm, 1 lớp sơn phản xạ nhiệt dày 120 µm (sơn 2 lần) và 1 lớp sơn phủ nanocompozit acrylic/R-TiO2 dày 30 µm. Ngoài ra đã cung ứng cho công ty Cổ phần Tiên Đồng(Địa chỉ: Lô 15 Khu Công nghiệp Cái Lân, Bãi Cháy, Quảng Ninh) 70 kg sơn (bao gồm 20 kg Sơn lót kháng kiềm;40 kg Sơn phản xạ nhiệt mặt trời và 10 kg Sơn nano che chắn tia tử ngoại)đểCông ty giới thiệu sản phẩm hệ sơn này với người tiêu dùng.

Hình ảnh của đề tài:

ntvuong1

ntvuong2

Những đóng góp mới

- Đã nghiên cứu và chế tạo thành công hệ sơn nước cách nhiệt phản xạ ánh sáng mặt trời, bền thời tiết cao gồm ba lớp: Sơn phủ nanocompozit che chắn tia UV, sơn giữa phản xạ nhiệt mặt trời và sơn lót kháng kiềm.
- Đã xác định được quy luật ảnh hưởng của các hạtnano R-TiO2đối với lớp phủ trên cơ sở nhựa acrylic nhũ tương trong quá trình thử nghiệm thời tiết gia tốc. Các hạt nano có tác dụng ổn định quang tốt nhất ứng với hàm lượng 2 %. Ở hàm lượngcao hơn, hoạt tính xúc tác quang của các hạt nano tăng lên nên tính năng ổn định quang của lớp phủ giảm đi.Sự tạo thành các vết lõm với kích thước cỡ vài chục µm trên bề lớp phủ acrylic nhũ tương khi tiếp xúc với môi trường thời tiết gia tốc UV/ngưng tụ đã được quan sát thấy bằng phương pháp kỹ thuật mới - hiển vi laze 3Dvà cơ chế hình thành các vết lõm đã được đề xuất. Lớp phủ nanocompozit chứa 2%hạtnano R-TiO2 với độ dày 30 µm có thể che chắn  ~ 94 % tia UV trong vùng 230-400 nm.
- Đã xác định được ảnh hưởng của 2 loại bột màu TiO2,  Fe2O3 và 2 loại bột phản xạ hồng ngoại gốm vi cầu rỗng, CaSiO3đến độphản xạ hồng ngoại của lớp sơn giữa acrylic nhũ tương. Lớp sơn giữa có tính năng phản xạ nhiệt mặt trời tốt nhất khi tỷ lệ nhựa/bột màu TiO2/hạt Vi cầu rỗng = 100/80/20 và màng sơn, với chiều dày ≥ 120 µm, độ phản xạ trung bình trong vùng 410-1400 nm đạt giá trị ~ 85,27 %.
- Đã xác định được ảnh hưởng của bản chất các nhựa nhũ tương đến độ bền kiềm của chúng.Trong số các loại nhựa nghiên cứu, nhựa acrylic styren R 4322 có độ bền kiềm và độ bám dính tốt nhất. Tỷ lệ các thành phần thích hợp cho sơn lót kháng kiềm là: nhựa R 4322/bột màu TiO2/bột độn CaCO3 = 100/10/160;
- Hệ sơn phản xạ nhiệt mặt trời có khả năng làm giảm nhiệt độ bề mặt bê tông 8-9,75 oC so với bề mặt bê tông không sơn trong điều thời tiết có nhiệt độ > 35 0C, có độ bền thời tiết cao hơn mẫu sơn đối chứng – mẫu có độ bền thời tiết > 10 năm.

Sản phẩm

- Các bài báo đã công bố (liệt kê):
+ Công bố trên tạp chí ISI:
1. Thien Vuong Nguyen, Phuong Nguyen Tri, Tuan Dung Nguyen, Rachid El Aidani, Van Thanh Trinh, Christian Decker. Accelerated degradation of water borne acrylic nanocomposites used outdoor protective coatings. Polymer Degradation and Stability(2016); 128: 65-76.
2. Thien Vuong Nguyen, Tuan Anh Nguyen, Phi Hung Dao, Van Phuc Mac, Anh Hiep Nguyen, Minh Thanh Do and The Huu Nguyen. Effect of rutile titania dioxide nanoparticles on the mechanical property, thermal stability, weathering resistance and antibacterial property of styrene acrylic polyurethane coating. Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology(2016)   7(4) đã được chấp nhận đăng.

+ Công bố trong nước:
1. Nguyen Thien Vuong, Nguyen Thi Linh. The Accelerared Weathering Aging of a Water-borne Styrene Acrylic.Vietnam Journal of Chemistry (2016); 54: 139-144.
2. Nguyen Thien Vuong, Nguyen Anh Hiep. The Alkaline Hydrolysis Degradation of a Water-borne Styrene Acrylic Coating.Vietnam Journal of Chemistry(2016); 54: 250-256.
3. Nguyen Thien Vuong, Nguyen Anh Hiep, Dao Phi Hung, Mac Van Phuc, Trinh Van Thanh. The Degradation of Water-Borne Acrylic Coating in the Alkaline Environment.Journal of Science and Technology(2015);53(4A): 174-179.
4. Nguyễn Thiên Vương, Đào Phi Hùng, Nguyễn Anh Hiệp, Mạc Văn Phúc, Trịnh Văn Thành. Sự suy giảm của màng nhựa acrylic nhũ tương Primal AC-261 trong môi trường thời tiết nhân tạo.Tạp chí Hóa học(2015); 53(3): 317-321.
5. Nguyễn Thiên Vương, Nguyễn Anh Hiệp, Lê Xuân Hiền, Nguyễn Thị Việt Triều, Trịnh Văn Thành, Mạc Văn Phúc, Đào Phi Hùng, Đỗ Minh Thành. Nghiên cứu quá trình khâu mạch và tính chất của lớp phủ nanocompozit polyuretan-acrylic/R-TiO2 - I. Nghiên cứu quá trình khâu mạch của hệ nhựa acrylic polyol/polyisoxyanat khi có hạt nano R- TiO2.Tạp chí Hóa học(2014); 52(6): 765-769.
- Các sản phẩm khác:
Đã hướng dẫn 1 học viên cao học làm luận văn tốt nghiệp, 05 sinh viên làm đồ án tốt nghiệp và 13 sinh viên đại học và cao đẳng thực tập tốt nghiệp.
1.    Địa chỉ đã áp dụng:
Khu đô thị The Little Vietnam (TP Hạ Long, Quảng Ninh).

Địa chỉ ứng dụng

* Kiến nghị của chủ nhiệm đề tài:
Mong muốn tiếp tục nhận được sự hỗ trợ tài chính để nghiên cứu nâng cao hiệu quả cách nhiệt, làm mát, độ bền thời tiết, độ bền kiềm của hệ sơn SHR trên cũng như các hệ sơn phản xạ nhiệt mặt trời có màu tối (các màu sắc không trắng).
Chủ nhiệm đề tài cam kết chịu trách nhiệm về sự chính xác của các thông tin nêu trên.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".