Nghiên cứu tổng hợp kẽm borat, nhôm hydroxit và hydrotalcit dạng tấm nano ứng dụng chế tạo polyme compozit chống cháy

Luận án tiến sĩ: Chế tạo polyme compozit chống cháy của Trương Công Doanh - ĐH Công nghiệp Hà Nội

• Tác giả: Trương Công Doanh
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Hoàng Mai Hà
• Trường học: Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp kẽm borat, nhôm hydroxit và hydrotalcit dạng tấm nano ứng dụng chế tạo polyme compozit chống cháy
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan chế tạo polyme compozit chống cháy từ nano vô cơ

Nghiên cứu của Trương Công Doanh tập trung phát triển vật liệu polyme compozit chống cháy tiên tiến. Đề tài ứng dụng các loại hạt nano vô cơ cấu trúc tấm bao gồm kẽm borat, nhôm hydroxit và hydrotalcit. Polyme thông thường rất dễ bắt cháy trong điều kiện nhiệt độ cao. Hiện tượng này tạo ra nguy cơ lớn đối với an toàn công trình và đời sống. Việc bổ sung phụ gia chống cháy truyền thống thường làm suy giảm cơ lý tính của nhựa nền. Công nghệ nano mang lại giải pháp đột phá cho bài toán này. Các hạt nano vô cơ sở hữu diện tích bề mặt riêng rất lớn. Khi phân tán đều vào nền nhựa, phụ gia nano tạo mạng lưới bảo vệ nhiệt hiệu quả. Lớp rào cản này làm chậm tốc độ truyền nhiệt và oxy vào vùng cháy. Vật liệu compozit duy trì độ bền cơ học cao trong suốt quá trình sử dụng. Công trình mở ra hướng đi bền vững cho ngành vật liệu chống cháy tại Việt Nam. Xu hướng thay thế chất chống cháy halogen độc hại đang trở thành yêu cầu bắt buộc trên toàn cầu.

1.1. Khái niệm và vai trò của phụ gia nano vô cơ dạng tấm

Phụ gia nano vô cơ dạng tấm là các hợp chất có kích thước cỡ nanomet ở ít nhất một chiều không gian. Cấu trúc lớp tạo ra diện tích tiếp xúc rất lớn với polyme nền. Khi phân tán trong ma trận nhựa, các tấm nano xếp chồng tạo đường dẫn quanh co. Hiệu ứng cản trở vật lý này ngăn khí cháy và oxy khuếch tán vào bên trong. Đồng thời, cấu trúc tấm nano còn phản xạ nhiệt bức xạ trực tiếp từ ngọn lửa. Quá trình phân hủy nhiệt của polyme nhờ đó bị làm chậm đáng kể. Hệ compozit giữ vững liên kết cơ lý tốt hơn nhiều so với hạt độn vi mô. Nghiên cứu khẳng định tiềm năng to lớn của phụ gia nano trong công nghiệp chế tạo polyme hiện đại.

1.2. Đóng góp khoa học của tác giả Trương Công Doanh

Tác giả Trương Công Doanh đã nghiên cứu tổng hợp thành công ba loại phụ gia nano vô cơ. Đó là kẽm borat, nhôm hydroxit và hydrotalcit dạng tấm nano. Luận án tiến sĩ kỹ thuật hóa học này được thực hiện tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. Đề tài tập trung tối ưu hóa quy trình tổng hợp để tạo hạt nano đồng đều. Kích thước hạt nhỏ và diện tích bề mặt cao giúp tăng tương thích với polyme. Tác giả đã phối trộn các hạt nano vào nền polyme thương mại như polypropylene. Kết quả kiểm tra cho thấy khả năng chống cháy tăng rõ rệt mà không phá vỡ độ dẻo dai của vật liệu. Đây là bước tiến quan trọng thúc đẩy ứng dụng compozit xanh.

II. Thực trạng và thách thức chế tạo polyme compozit chống cháy

Hầu hết các polyme thông dụng như polypropylene đều có nguồn gốc từ hydrocacbon. Cấu trúc phân tử này khiến vật liệu rất dễ bắt cháy và tỏa nhiệt dữ dội khi tiếp xúc với nguồn lửa. Quá trình cháy của polyme diễn ra qua nhiều giai đoạn liên hoàn. Nhiệt lượng làm đứt gãy mạch polyme, tạo ra các phân tử khí dễ bay hơi. Khí phân hủy kết hợp với oxy khí quyển kích hoạt phản ứng cháy mãnh liệt. Đám cháy giải phóng khói dày đặc và nhiều loại khí độc hại. Trước đây, ngành sản xuất thường bổ sung phụ gia chứa halogen để dập tắt ngọn lửa. Tuy nhiên, các chất này sinh ra khí axit ăn mòn và dioxin gây ung thư. Do đó, các tiêu chuẩn môi trường quốc tế đã cấm sử dụng nhiều phụ gia halogen. Giải pháp thay thế bằng phụ gia vô cơ vi mô lại gặp bất cập lớn. Hàm lượng phụ gia độn vi mô cần thiết thường vượt quá 50% khối lượng. Tỷ lệ độn quá cao làm nhựa mất độ dẻo, giòn gãy và rất khó gia công đùn ép.

2.1. Hạn chế của phụ gia vi mô và chất chống cháy chứa halogen

Phụ gia chống cháy chứa halogen từng giữ vị trí thống trị nhờ hiệu suất ức chế ngọn lửa cao trong pha khí. Tuy nhiên, khi xảy ra hỏa hoạn, vật liệu phân hủy sinh ra khí hydro halogenua cực độc. Khí này gây mù lòa, nghẹt thở và ăn mòn thiết bị điện tử nghiêm trọng. Các quy định bảo vệ sức khỏe và môi trường đã loại bỏ dần nhóm chất này. Phụ gia vô cơ truyền thống như nhôm hydroxit kích thước micro được chọn để thay thế. Dẫu vậy, kích thước hạt micro lớn khiến diện tích tương tác bề mặt rất hạn chế. Doanh nghiệp buộc phải nạp hàm lượng phụ gia rất cao vào nền polyme. Hậu quả là độ bền kéo và độ dẻo dai va đập của sản phẩm giảm sút nặng nề.

2.2. Vấn đề tương thích bề mặt và độ phân tán hạt nano vô cơ

Khi chuyển từ kích thước micro sang nano, năng lượng bề mặt hạt tăng vọt. Các hạt nano vô cơ ưa nước thường có xu hướng tự kết tụ mạnh thành cụm lớn. Hiện tượng vón cục này tạo ra các điểm khuyết tật tập trung ứng suất trong nhựa nền kỵ nước. Nếu không xử lý bề mặt, hạt nano không thể phân tán đồng đều vào polyme. Hỗn hợp compozit thu được sẽ không đạt tiêu chuẩn chống cháy như mong đợi. Đồng thời, độ bền va đập và độ đàn hồi của vật liệu cũng suy giảm nhanh chóng. Do đó, việc kiểm soát hình thái hạt dạng tấm nano là thách thức kỹ thuật lớn. Quá trình biến tính bề mặt đóng vai trò quyết định đến tính tương thích của hệ polyme compozit.

III. Giải pháp chế tạo polyme compozit chống cháy từ hạt nano vô cơ

Luận án của Trương Công Doanh đề xuất giải pháp tổng hợp và phối trộn đồng thời ba loại nano vô cơ dạng tấm. Nhóm vật liệu này bao gồm kẽm borat nano, nhôm hydroxit nano và hydrotalcit nano. Quy trình tổng hợp hóa học ướt được kiểm soát chặt chẽ về nhiệt độ và tốc độ khuấy. Phương pháp tạo ra các tinh thể nano dạng tấm mỏng có diện tích tiếp xúc cao. Khi tiếp xúc với ngọn lửa, nhôm hydroxit nano phân hủy thu nhiệt mạnh ở dải nhiệt độ thích hợp. Quá trình này giải phóng hơi nước làm mát bề mặt và pha loãng nồng độ oxy quanh đám cháy. Kẽm borat nano đóng vai trò chất xúc tác tạo than thủy tinh hóa bền vững. Lớp than borat này hoạt động như một rào cản ngăn oxy thẩm thấu vào vùng nhiệt phân. Trong khi đó, hydrotalcit dạng tấm phân lớp kép giải phóng nước và khí cacbonic trơ. Sự phối hợp của ba chất tạo ra hiệu ứng tương hỗ chống cháy vượt trội. Hàm lượng phụ gia nano yêu cầu thấp hơn nhiều so với phụ gia kích thước micromet thông thường.

3.1. Kỹ thuật tổng hợp kẽm borat nhôm hydroxit và hydrotalcit nano

Quy trình tổng hợp nano kẽm borat, nhôm hydroxit và hydrotalcit áp dụng phương pháp đồng kết tủa kết hợp thủy nhiệt có kiểm soát. Tác giả Trương Công Doanh điều chỉnh pH và thời gian già hóa dung dịch một cách chính xác. Các tiền chất muối kim loại phản ứng trong môi trường dung môi thân thiện môi trường. Nhờ chất điều khiển hình thái phù hợp, sản phẩm tạo thành có cấu trúc tấm nano siêu mỏng. Kích thước chiều dày tinh thể đạt dưới 50 nanomet với diện tích tiếp xúc rất lớn. Bột nano sau khi sấy được biến tính hữu cơ bề mặt để tăng tính kỵ nước. Các nhóm chức tương thích giúp hạt nano phân tán nhanh và hòa trộn đồng nhất vào nhựa polypropylene.

3.2. Cơ chế hiệp đồng chống cháy vật lý và hóa học của hệ nano

Hệ vật liệu compozit kháng cháy vận hành theo cơ chế hiệp đồng đa tầng giữa các thành phần nano vô cơ. Khi nhiệt độ tăng, nhôm hydroxit và hydrotalcit phân hủy thu nhiệt, giúp hạ nhiệt độ ngọn lửa. Quá trình sinh ra hơi nước làm loãng nồng độ oxy và khí cháy tại vùng phân hủy nhiệt. Cùng thời điểm đó, kẽm borat chuyển hóa thành lớp màng xỉ thủy tinh bảo vệ bề mặt nền. Các phiến nano hydrotalcit định hướng tạo thành khung xương gia cố cho lớp than cacbon hóa. Nhờ mạng lưới che chắn chặt chẽ, nhiệt và sản phẩm bay hơi không thể xuyên qua lớp bảo vệ. Sự kết hợp này mang lại hiệu quả chống cháy cao mà chỉ cần nạp hàm lượng nano vừa phải.

IV. Ứng dụng chế tạo polyme compozit chống cháy nano vô cơ vào thực tế

Nghiên cứu của Trương Công Doanh mang lại giá trị thực tiễn to lớn cho ngành công nghiệp hóa chất và vật liệu polyme. Kết quả thử nghiệm chứng minh vật liệu compozit nano đạt cấp chống cháy UL-94 V-0 và chỉ số oxy giới hạn LOI tăng cao. Vật liệu compozit này không sinh ra khí độc halogen khi gặp sự cố cháy nổ. Sản phẩm bảo vệ an toàn cho con người và hạn chế tối đa thiệt hại tài sản. Hơn nữa, độ bền uốn, độ bền kéo và khả năng chịu nhiệt của nhựa nền được giữ vững ổn định. Vật liệu compozit biến tính hạt nano đáp ứng hoàn hảo yêu cầu khắt khe của ngành sản xuất thiết bị điện tử. Vỏ bọc dây cáp điện, linh kiện gia dụng và tấm ốp nội thất công trình là những lĩnh vực ứng dụng tiềm năng. Quy trình chế tạo từ nguồn hóa chất sẵn có trong nước giúp giảm thiểu chi phí nhập khẩu phụ gia ngoại. Công trình khẳng định năng lực tự chủ công nghệ vật liệu mới của các nhà khoa học Việt Nam.

4.1. Tiềm năng ứng dụng trong ngành công nghiệp điện tử và xây dựng

Vật liệu polyme compozit nano vô cơ mở ra triển vọng lớn trong công nghiệp điện tử và giao thông. Nhờ khả năng cách điện tốt và tự dập lửa nhanh, sản phẩm phù hợp chế tạo vỏ tủ điện, giắc cắm và vi mạch. Nguy cơ chập cháy trong thiết bị điện gia dụng giảm thiểu tối đa khi dùng vật liệu này. Trong lĩnh vực xây dựng, compozit nano được ứng dụng sản xuất tấm ốp tường chống cháy, ống luồn dây điện và phụ kiện nội thất. Vật liệu không sinh khói độc ngạt khi xảy ra hỏa hoạn tại chung cư hay nhà cao tầng. Điều này giúp kéo dài thời gian thoát hiểm quý báu cho cư dân. Sản phẩm đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn an toàn phòng cháy chữa cháy khắt khe của quốc gia.

4.2. Định hướng phát triển polyme compozit thân thiện môi trường

Đề tài của tác giả Trương Công Doanh đặt nền móng cho xu hướng vật liệu polyme sinh thái tại Việt Nam. Việc loại bỏ phụ gia halogen độc hại hỗ trợ quá trình thu hồi và tái chế rác thải nhựa dễ dàng hơn. Trong tương lai, các hạt nano vô cơ dạng tấm có thể kết hợp với các loại nhựa sinh học tự phân hủy. Hướng phát triển này giúp giảm thiểu rác thải nhựa công nghiệp và bảo vệ môi trường sống. Ngoài ra, việc làm chủ công nghệ tổng hợp hạt nano từ nguồn nguyên liệu nội địa giúp hạ giá thành thương phẩm. Doanh nghiệp nhựa trong nước có thể tự chủ nguồn cung vật liệu compozit chống cháy chất lượng cao. Đây là đòn bẩy thúc đẩy kinh tế tuần hoàn và công nghiệp xanh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN. TỔNG QUAN VỀ CƠ CHẾ CHÁY CỦA VẬT LIỆU POLYME VÀ CƠ CHẾ CHỐNG CHÁY CỦA PHỤ GIA, MỘT SỐ CHẤT CHỐNG CHÁY HIỆN NAY. Tổng quan về cơ chế cháy của vật liệu polyme và cơ chế hoạt động của các chất phụ gia trong việc chống cháy. Cơ chế cháy của vật liệu polyme.

Cơ chế hoạt động của các chất phụ gia trong việc chống cháy. Một số chất phụ gia chống cháy hiện nay. Chất chống cháy chứa halogen. Chất chống cháy chứa phốt pho.

Chất chống cháy dạng phồng nở. Chất chống cháy vô cơ. TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ VẬT LIỆU CHỐNG CHÁY CẤU TRÚC NANO. Tổng quan về nano kẽm borat và ứng dụng làm phụ gia chống cháy.

Tổng quan về kẽm borat. Một số phương pháp tổng hợp nano kẽm borat. Một số kết quả nghiên cứu sử dụng nano kẽm borat làm phụ gia chống cháy. Tổng quan về nano nhôm hydroxit và ứng dụng làm phụ gia chống cháy …………………………………………………………………………….

Tổng quan về nhôm hydroxit. Một số phương pháp tổng hợp nano nhôm hydroxit. Một số kết quả nghiên cứu sử dụng nano nhôm hydroxit làm phụ gia chống cháy. Tổng quan về nano hydrotalcit và ứng dụng làm phụ gia chống cháy.

Tổng quan về hydrotalcit. Một số phương pháp tổng hợp nano hydrotalcit. Một số kết quả nghiên cứu sử dụng nano hydrotalcit làm phụ gia chống cháy. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO POLYME NANOCOMPOZIT CHỐNG CHÁY TRÊN NỀN NHỰA POLYPROPYLEN VÀ NHỰA EPOXY.

Tình hình nghiên cứu chế tạo polyme nanocompozit chống cháy trên nền nhựa nhiệt dẻo polypropylen. Tổng quan về nhựa nhiệt dẻo polypropylen. Một số kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocompozit chống cháy trên nền nhựa polypropylen. Tình hình nghiên cứu chế tạo polyme nanocompozit chống cháy trên nền nhựa nhiệt rắn epoxy.

Tổng quan về nhựa nhiệt rắn epoxy. Một số kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocompozit chống cháy trên nền nhựa epoxy. 41 CHƯƠNG 2 - THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. HÓA CHẤT, THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU.

Hóa chất nghiên cứu. Hóa chất nghiên cứu tổng hợp các vật liệu vô cơ dạng tấm nano. Nguyên liệu, hóa chất nghiên cứu chế tạo polyme compozit chống cháy. Thiết bị nghiên cứu.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ CHẾ TẠO VẬT LIỆU49 2. Nghiên cứu tổng hợp các hạt vật liệu vô cơ dạng tấm nano. Tổng hợp nano kẽm borat. Tổng hợp nano nhôm hydroxit.

Tổng hợp nano hydrotalcit. Biến tính các hạt vật liệu cấu trúc nano. Biến tính bề mặt của các tấm nano nhôm hydroxit. Biến tính các tấm nano hydrotalcit bằng tác nhân hữu cơ có khả năng chống cháy.

Nghiên cứu chế tạo các polyme compozit chống cháy. Chế tạo polyme compozit chống cháy trên nền nhựa polypropylen. Chế tạo polyme compozit chống cháy trên nền nhựa epoxy. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI, CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU.

Các phương pháp nghiên cứu hình thái, cấu trúc của vật liệu. Phương pháp phổ hồng ngoại. Giản đồ nhiễu xạ tia X. Kính hiển vi điện tử quét.

Các phương pháp nghiên cứu tính chất của vật liệu. Xác định khả năng phân tán của vật liệu cấu trúc nano trong nền polyme. Đánh giá khả năng phân tán của vật liệu nano bằng EDX-mapping 59 2. Phân tích nhiệt trọng lượng.

Xác định tính chất chống cháy theo chỉ số oxi giới hạn. Xác định tính chất chống cháy theo phương pháp đo cháy đứng UL94-V. Các phương pháp xác định tính chất cơ học. Phương pháp xác định hình thái cấu trúc than của vật liệu polyme compozit.

62 CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. KẾT QUẢ TỔNG HỢP CÁC HẠT VÔ CƠ DẠNG TẤM NANO. Hình thái, cấu trúc và tính chất của vật liệu nano kẽm borat. Hình thái và cấu trúc của hạt nano kẽm borat tổng hợp được.

Tính chất nhiệt của nano kẽm borat. Tính kỵ nước của hạt nano kẽm borat. Hình thái, cấu trúc và tính chất của vật liệu nano nhôm hydroxit. Hình thái và cấu trúc của hạt nano nhôm hydroxit tổng hợp được.

Tính chất nhiệt của nano nhôm hydroxit. Nghiên cứu biến tính bề mặt hạt nano nhôm hydroxit bằng tác nhân hữu cơ. Hình thái, cấu trúc và tính chất của vật liệu nano hydrotalcit. Hình thái và cấu trúc của hạt nano hydrotalcit tổng hợp được.

Tính chất nhiệt của nano hydrotalcit. Nghiên cứu biến tính hạt nano hydrotalcit bằng tác nhân hữu cơ có khả năng chống cháy. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO POLYME NANOCOMPOZIT CHỐNG CHÁY. Kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit chống cháy trên nền nhựa polypropylen có sử dụng nano kẽm borat.

Tính chất chống cháy của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa polypropylen có chứa phụ gia nano kẽm borat. Tính chất nhiệt của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa polypropylen có chứa phụ gia nano kẽm borat. Tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa polypropylen có chứa phụ gia nano kẽm borat. Kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit chống cháy trên nền nhựa epoxy có sử dụng nano nhôm hydroxit.

Tính chất chống cháy của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa epoxy có chứa phụ gia nano nhôm hydroxit. Tính chất nhiệt của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa epoxy có chứa phụ gia nano nhôm hydroxit. Cơ chế chống cháy của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa epoxy có chứa phụ gia nano nhôm hydroxit. Tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa epoxy có chứa phụ gia nano nhôm hydroxit.

Kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit chống cháy trên nền nhựa epoxy có sử dụng nano hydrotalcit. Tính chất chống cháy của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa epoxy có chứa phụ gia nano hydrotalcit. Tính chất nhiệt của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa epoxy có chứa phụ gia nano hydrotalcit. Cơ chế chống cháy của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa epoxy có chứa phụ gia nano hydrotalcit.

Tính chất cơ học của vật liệu polyme compozit trên nền nhựa epoxy có chứa phụ gia nano hydrotalcit. 120 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 123 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN. 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

127 ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt ATH Aluminum hydroxide Nhôm hydroxit - Al(OH)3 APP Ammonium polyphosphate Amoni polyphosphat APP đã được biến đổi chức APP@PEI năng thông qua việc gắn polyethylenimine CNTs Carbon nanotubes Ống nano cacbon Cetyltrimethyl ammonium Chất hoạt động bề mặt CTAB bromide CTAB 1D One-dimentional Một chiều 2D Two-dimensional Hai chiều phenethyl-bridged DOPO dẫn xuất DOPO bắc cầu DiDOPO derivative phenethyl 9,10-dihydro-9-oxa-10- DOPO phosphenanthrene-10-oxide DPER Dipentaerythritol Phân tích nhiệt trọng lượng DTG Derivative Thermogravimetry vi sai Energy-dispersive X-ray EDX Phổ tán xạ năng lượng tia X spectroscopy. EEA Ethylene ethyl acrylate EG Expanded Graphite Than chì phồng nở EP Epoxy Nhựa epoxy EVA Ethylene vinyl acetate Field Emission Scanning Electron Kính hiển vi điện tử quét FE-SEM Microscope phát xạ trường FT-IR Fourier-transform infrared Phổ hồng ngoại biến đổi spectroscopy Fourier GO Graphene oxide Graphene ôxít HĐBM Chất hoạt động bề mặt HDPE High density polyethylene Polyetylen tỷ trọng cao HT Hydrotalcite Hydrotalcit Chất chống cháy dạng IFR Intumescent flame retardant phồng nở LDH Layered double hydroxide Hydroxit phân lớp kép LDPE Low-density polyethylene Polyetylen tỷ trọng thấp Polyethylene mạch thẳng tỷ LLDPE Linear Low Density Polyethylene trọng thấp LOI Limiting oxygen index Chỉ số oxy giới hạn MH Magnesium hydroxide Magiê hydroxit – Mg(OH)2 MMT Montmorillonite Khoáng sét montmorillonit MWCNT Multiwalled carbon nanotubes Ống nano cacbon đa tường Nano nhôm hydroxit - nATH Nano aluminum trihydroxit Al(OH)3 nHT Nano hydrotalcite Nano hydrotalcit nZB Nano zinc borate Nano kẽm borat OA Oleic acid Axít oleic OMMT Organically modified MMT MMT biến tính hữu cơ PE Polyethylene Nhựa Polyetylen PEG Poly(ethylene glycol) Chất hoạt động bề mặt PEG PEI Polyethyleneimine Polyetylenimin PER Pentaerythritol Pentaerythritol PET Polyethylene terephthalate Nhựa PET PHRR Peak of heat release rate Đỉnh tốc độ tỏa nhiệt PMMA Polymethyl methacrylate Nhựa PMMA PP Polypropylene Nhựa Polypropylen PVA Poly(vinyl alcohol) Nhựa PVA PVC Polyvinyl clorua Nhựa PVC PS Polystyrene Nhựa PS PVP Polyvinylpyrrolidone Nhựa PVP RP Red Phosphorus Phốt pho đỏ Pyrolysis Gas Chromatography- Sắc ký khí nhiệt phân khối Py-GC/MS Mass Spectrometry phổ Natri dodecyl benzen SDBS Sodium dodecylbenzenesulfonate sulfonat SDS Sodium dodecyl sulfate Natri dodecyl sulfat SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét NLS Sodium lauryl sulfate Natri lauryl sulfat TEA Triethanolamine Kính hiển vi điện tử truyền TEM Transmission electron microscopy qua TGA Thermogravimetric Analysis Phân tích nhiệt trọng lượng Chất hoạt động bề mặt Tw80 Polysorbate 80 Tween80 ZB Zinc borate Kẽm borat UZB Ultrafine zinc borate Kẽm borat siêu mịn XRD X-Ray Diffraction Giản đồ nhiễu xạ tia X xii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Một số hợp chất kẽm borat thương mại. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nHT.

Thành phần phối trộn của các mẫu compozit trên nền nhựa PP chứa phụ gia nZB. Thành phần phối trộn của các mẫu compozit trên nền nhựa EP chứa phụ gia nATH. Thành phần phối trộn của các mẫu compozit trên nền nhựa EP chứa phụ gia nHT. Tiêu chí phân loại khả năng chống cháy của vật liệu theo UL94-V.

Các điều kiện tổng hợp hạt nATH. Dữ liệu phân tích nhiệt trọng lượng của HT, DOPO và các mẫu DOPO-HT với tỷ lệ DOPO:HT khác nhau trong môi trường khí nitơ (N2). Khả năng chống cháy và tính chất cơ học của nhựa PP. Dữ liệu phân tích nhiệt trọng lượng trong môi trường không khí của nhựa PP và mẫu compozit 7n-ZB/7RP/7EG/PP.

Khả năng chống cháy và tính chất cơ học của nhựa EP và các mẫu vật liệu compozit của nó chứa phụ gia nATH. Dữ liệu phân tích nhiệt trọng lượng trong môi trường không khí của nhựa EP và các mẫu compozit của nó chứa phụ gia nATH. Khả năng chống cháy và tính chất cơ học của nhựa EP và các mẫu compozit của nó chứa phụ gia nHT. Dữ liệu phân tích nhiệt trọng lượng của nhựa EP và các mẫu compozit của nó chứa phụ gia nHT.

111 xiii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Mô hình tam giác cháy với các yếu tố để hình thành và duy trì ngọn lửa. Sơ đồ biểu diễn quá trình đốt cháy điển hình của polyme. Cấu trúc hóa học của một số phụ gia chống cháy chứa phốt pho.

Cấu trúc phân tử của Firebrake ZB (2ZnO.3,5H2O) thương mại. Ảnh SEM của nano kẽm borat kỵ nước dạng đĩa. Ảnh FE-SEM của sản phẩm nano kẽm borat dạng sợi (a) và ảnh hưởng của hàm lượng kẽm borat đến lượng cacbon của các compozit trên nền PP và HDPE (b). Ảnh SEM của 4ZnO.H2O được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt ở các điều kiện khác nhau.

Cấu trúc tinh thể của Gibbsit.