Hải Phòng ghi dấu ấn với nghiên cứu sơn chống cháy cho kết cấu thép
Trong bối cảnh yêu cầu an toàn phòng cháy chữa cháy ngày càng khắt khe đối với các công trình xây dựng, đặc biệt là nhà xưởng, trung tâm thương mại và nhà cao tầng, việc làm chủ công nghệ sản xuất sơn chống cháy trở thành một đòi hỏi cấp thiết. Một nhiệm vụ nghiên cứu do doanh nghiệp tư nhân thực hiện tại Hải Phòng đã bước đầu đưa ra lời giải, không chỉ ở góc độ khoa học vật liệu mà còn mở ra hướng đi cho ngành công nghiệp phụ trợ trong nước.
Chủ động công nghệ sơn chống cháy cho kết cấu thép
Kết cấu thép ngày càng được sử dụng phổ biến trong xây dựng nhờ ưu điểm về độ bền, tính linh hoạt và khả năng thi công nhanh. Tuy nhiên, điểm yếu lớn nhất của thép là khả năng chịu nhiệt kém khi xảy ra hỏa hoạn. Ở nhiệt độ khoảng 500 - 600°C, thép có thể mất tới 50% khả năng chịu lực, dẫn đến nguy cơ sập đổ công trình.
Chính vì thế, giải pháp bảo vệ kết cấu thép bằng sơn chống cháy, đặc biệt là sơn phồng nở, đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc trong nhiều công trình hiện đại. Tuy nhiên, tại Việt Nam, phần lớn sản phẩm vẫn phụ thuộc vào nhập khẩu, chi phí cao và chưa thực sự phù hợp với điều kiện khí hậu, môi trường trong nước.
Xuất phát từ thực tế này, Công ty cổ phần Vật liệu chống cháy TTV đã triển khai nhiệm vụ: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất sơn chống cháy hệ dung môi bảo vệ kết cấu thép đáp ứng tiêu chuẩn an toàn phòng cháy chữa cháy cho các công trình xây dựng”. Đây là nhiệm vụ không sử dụng ngân sách nhà nước, được đánh giá kết quả tại Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hải Phòng.
Hội đồng đánh giá do PGS.TS. Vũ Ngọc Toán - Trưởng phòng Hóa độc, Viện Vật liệu, Sinh học và Môi trường, Viện Khoa học - Công nghệ quân sự làm Chủ tịch.
Cơ chế phồng nở - “lá chắn” trước ngọn lửa
Điểm cốt lõi của nghiên cứu nằm ở việc phát triển hệ sơn chống cháy phồng nở - một loại vật liệu khi gặp nhiệt độ cao sẽ tạo ra lớp bọt cách nhiệt dày, giúp làm chậm quá trình truyền nhiệt vào kết cấu thép.
Theo nhóm nghiên cứu, hệ phồng nở được xây dựng trên ba thành phần chính: Tác nhân tạo axit - amoni polyphotphat (APP), urephotphat, melamin photphat, diamoni photphat; Tác nhân cacbon hóa: tripentaerythritol, đường, tinh bột; Tác nhân tạo khí: melamine
Bên cạnh đó là hệ chất tạo màng như cao su clo hóa, epoxy, acrylic… cùng các phụ gia như graphit trương nở, Mg(OH)₂ kích thước nano, zeolit 4A và các chất độn thủy tinh.
Khi xảy ra cháy, các thành phần này phản ứng tạo ra lớp than xốp có cấu trúc tổ ong, vừa cách nhiệt vừa ngăn oxy tiếp xúc với bề mặt thép. Đây chính là “lá chắn” giúp kéo dài thời gian chịu lửa của kết cấu, tạo điều kiện cho việc thoát nạn và cứu hộ.
Tối ưu công thức - chìa khóa của hiệu quả
Một trong những kết quả quan trọng của nghiên cứu là xác định được tỷ lệ tối ưu của hệ phồng nở, trong đó APP chiếm 39%, PER chiếm 12% và MEL chiếm 14%.
Với công thức này, mẫu vật liệu đạt độ phồng nở tối đa lên tới 47,84 lần sau khi nung - một con số ấn tượng cho thấy khả năng tạo lớp cách nhiệt hiệu quả. Đồng thời, độ bền cơ học của lớp than cũng được đảm bảo với lực nén đạt 7,4N; 8,7N và 9,2N tại các mức biến dạng khác nhau.
Đáng chú ý, nghiên cứu cũng chỉ ra mối liên hệ giữa khối lượng phân tử của chất kết dính và khả năng phồng nở. Khi khối lượng phân tử tăng, độ phồng nở cũng tăng theo, đạt cực đại tại mức 180.000 g/mol với độ phồng lên tới 53 lần.
Ngoài ra, việc bổ sung các khoáng chất như talc và sericite giúp tăng cường khả năng chống cháy, đồng thời cải thiện tính ổn định của lớp phủ trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Không dừng lại ở nghiên cứu vật liệu, nhóm thực hiện đã xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất sơn chống cháy mang tên MTV, cùng với bộ cơ sở dữ liệu về chiều dày lớp sơn cần thiết để bảo vệ các dạng kết cấu thép khác nhau (dạng hở và dạng kín).
Đây là yếu tố mang tính ứng dụng cao, bởi trong thực tế, hiệu quả chống cháy không chỉ phụ thuộc vào chất lượng sơn mà còn phụ thuộc vào độ dày lớp phủ và điều kiện thi công.
Một cán bộ kỹ thuật trong lĩnh vực xây dựng tại Hải Phòng chia sẻ:
“Trước đây, chúng tôi thường phải tham khảo tiêu chuẩn nước ngoài hoặc tài liệu của nhà sản xuất, nhiều khi không phù hợp hoàn toàn với điều kiện công trình ở Việt Nam. Nếu có bộ dữ liệu nội địa hóa như thế này thì rất thuận lợi cho thiết kế và thi công.”
Ở góc độ người sử dụng, an toàn cháy nổ luôn là mối quan tâm hàng đầu, đặc biệt sau nhiều vụ hỏa hoạn nghiêm trọng trong thời gian qua.
Anh Nguyễn Văn Hùng, chủ một xưởng cơ khí tại Hải Phòng, cho biết: “Chi phí đầu tư sơn chống cháy hiện nay khá cao vì chủ yếu dùng hàng nhập khẩu. Nếu có sản phẩm trong nước mà chất lượng tương đương, giá hợp lý hơn thì doanh nghiệp nhỏ như chúng tôi sẽ dễ tiếp cận hơn”.
Trong khi đó, chị Lê Thu Trang, cư dân một khu chung cư mới, chia sẻ: “Người dân không nhìn thấy trực tiếp lớp sơn chống cháy, nhưng đó lại là thứ quyết định an toàn khi có sự cố. Tôi nghĩ việc nghiên cứu trong nước là rất cần thiết, miễn là đảm bảo tiêu chuẩn”.
Tiềm năng nhưng cần hoàn thiện
Theo PGS.TS. Vũ Ngọc Toán, nhiệm vụ đã đạt được nhiều kết quả đáng ghi nhận, đặc biệt trong việc làm chủ công thức và quy trình sản xuất.
“Tuy nhiên, để sản phẩm có thể thương mại hóa rộng rãi, cần tiếp tục hoàn thiện theo hướng chuẩn hóa quy trình, làm rõ sản phẩm khoa học và xây dựng bộ dữ liệu đầy đủ hơn” - ông nhấn mạnh.
Các chuyên gia cũng cho rằng, việc thử nghiệm trong điều kiện thực tế, kiểm định theo các tiêu chuẩn quốc tế và đánh giá tuổi thọ vật liệu là những bước không thể thiếu trong giai đoạn tiếp theo.
Đại diện Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hải Phòng đánh giá cao việc doanh nghiệp chủ động đầu tư nghiên cứu mà không sử dụng ngân sách nhà nước.
“Đây là xu hướng rất đáng khuyến khích, thể hiện vai trò ngày càng rõ nét của khu vực tư nhân trong hoạt động khoa học và công nghệ. Thành phố sẽ tiếp tục tạo điều kiện để các doanh nghiệp triển khai nghiên cứu, đổi mới sáng tạo,” vị đại diện cho biết.
Hội đồng đánh giá cũng thống nhất thông qua kết quả nhiệm vụ, đồng thời đề nghị đơn vị thực hiện chỉnh sửa tên nhiệm vụ theo hướng cụ thể hơn, làm rõ loại sơn nghiên cứu và bổ sung các sản phẩm khoa học, quy trình công nghệ tổng thể cũng như bộ số liệu liên quan.
Mở ra hướng đi cho ngành vật liệu chống cháy trong nước
Có thể thấy, nghiên cứu này không chỉ dừng lại ở một sản phẩm cụ thể mà còn góp phần đặt nền móng cho việc phát triển ngành vật liệu chống cháy trong nước.
Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh, nhu cầu xây dựng ngày càng tăng, việc chủ động công nghệ sẽ giúp giảm phụ thuộc vào nhập khẩu, tiết kiệm chi phí và nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp Việt.
Quan trọng hơn, đó là yếu tố đảm bảo an toàn cho con người - mục tiêu cao nhất của mọi giải pháp kỹ thuật trong lĩnh vực xây dựng.
Con đường từ phòng thí nghiệm đến công trình thực tế luôn là một hành trình dài, đòi hỏi sự phối hợp giữa nhà khoa học, doanh nghiệp và cơ quan quản lý.
Với những kết quả bước đầu, nhiệm vụ nghiên cứu sơn chống cháy của Công ty cổ phần Vật liệu chống cháy TTV đã cho thấy tiềm năng rõ rệt. Nếu tiếp tục được hoàn thiện và thương mại hóa thành công, đây sẽ là một bước tiến quan trọng trong việc “nội địa hóa” các giải pháp an toàn cháy nổ.
Trong bối cảnh các tiêu chuẩn ngày càng tiệm cận quốc tế, những sản phẩm “Make in Vietnam” như vậy không chỉ phục vụ thị trường trong nước mà còn có thể hướng tới xuất khẩu, góp phần nâng tầm ngành vật liệu xây dựng Việt Nam trên bản đồ khu vực./.