Từ năm 2016 đến 2018, nhóm nghiên cứu do PGS. TS. Nguyễn Thị Lệ Thu làm chủ nhiệm, đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng hóa học “click” trong polyme tự lành theo cơ chế “tự động””. Đề tài nhằm thực hiện mục tiêu tổng hợp các hợp chất đa chức mang nhóm chức phù hợp làm tác nhân chữa lành có khả năng phản ứng nối mạng hiệu quả tại nhiệt độ phòng thông qua các phản ứng thiol-maleimide, Diels-Alder và thiolactoneamine/thiol-acrylate, và đánh giá khả năng ứng dụng chúng trong vật liệu polyme tự lành trên cơ sở bao vi nang kép.

Một số kết quả của nghiên cứu:

- Đã tổng hợp thành công và đánh giá tính chất các bao vi nang chứa lõi là hợp chất đa chức thiol, maleimide, amine, acrylate-thiolactone với vỏ vi nang là nhựa melamine-formaldehyde, polydimethylsiloxane, polyurea. Các hạt vi nang này có kích thước trong khoảng 70-300 µm (tùy vào loại vi nang), hàm lượng lõi khá cao trên 50wt%. Kết quả nghiên cứu phương pháp mới ứng dụng phản ứng thiol-acrylate Michael addition để chế tạo vi nang chứa tác nhân thiol đã được công bố trên tạp chí trong nước (Tạp chí hóa học, Tập 54-Số 6e1, 281-285, 2016)

- Đã đánh giá động học của các phản ứng đặc trưng giữa các tác nhân tự lành. Kết quả cho thấy trong 3 loại phản ứng nghiên cứu là phản ứng thiol-maleimide, Diels-Alder và thiolactone-amine/thiol-acrylate thì phản ứng thiol-maleimide là phù hợp và hiệu quả nhất. Tốc độ phản ứng thiol-maleimide dễ dàng không chế bởi lượng chất xúc tác đưa vào bao vi nang hoặc có trong nền polymer. Trong khi đó, phản ứng Diels-Alder và thiolactone-amine/thiol-acrylate xảy ra với tốc độ chậm hơn (4-10 h).

- Đã đánh giá các quá trình đóng rắn của nền polymer (polyurethane, polycaprolactone, nhựa epoxy) khi có và không có các hạt vi nang, cũng như tính chất (cơ tính, độ bền nhiệt) của các nền polymer tương ứng.

- Đã thí nghiệm và đánh giá các hệ thiol-maleimide, maleimide-furan và amine-telechelic acrylate thiolactone chứa trong bao vi nang kết hợp trong polyme nền epoxy và polyurethane (nền nhựa thương mại). Kết quả cho thấy các hệ này tự lành vết nứt với hiệu quả hồi phục cơ tính ban đầu đạt khoảng 40-65%. Kết quả chế tạo vật liệu tự lành nền epoxy thương mại chứa hệ vi nang kép thiol và maleimide đã được công bố trên tạp chí trong nước (Tạp chí hóa học, Tập 54-Số 6e1, 298-302, 2016).

Đây là hướng nghiên cứu còn rất mới ở Việt Nam, mặc dù hướng nghiên cứu về vật liệu cũng như các cơ chế (hóa học) “tự lành” có nhiều tiềm năng ứng dụng và đang được thế giới quan tâm. Vì vậy, các đề tài nghiên cứu cơ bản và thực nghiệm về lĩnh vực này cần được đầu tư phát triển hơn nữa.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 15397) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

N.P.D (NASATI)