Từ nano bạc đến sơn nội thất kháng khuẩn: quy trình thử nghiệm mẻ 100 kg

Các mẫu có độ mịn 25–30 µm, độ phủ 165–180 g/m².

Đường kính vòng ức chế 16 mm với *Staphylococcus aureus*, 21 mm với *Escherichia coli* và 32 mm với *Candida albicans* ở hàng hàm lượng nano bạc 0,0001%

Công nghệ cốt lõi

Khi lớp sơn được kỳ vọng làm nhiều hơn việc phủ màu

Sơn nội thất thường được lựa chọn theo màu sắc, độ phủ và độ bền của màng sơn. Đề tài của Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội cùng Doanh nghiệp tư nhân Thương mại Tiến Đạt đặt thêm một yêu cầu: phát triển sơn gốc nước có khả năng kháng khuẩn, với quy trình và nguyên liệu có thể chủ động nghiên cứu, sản xuất thử trong nước.

Nhóm nghiên cứu chọn hướng kết hợp chất kết dính thủy tinh lỏng kali với nhũ tương styren–acrylic, đồng thời đưa nano bạc vào công thức. Phần việc quan trọng không chỉ là tạo hạt nano bạc, mà còn là tìm tỷ lệ các thành phần và trình tự phối trộn để hạt màu, chất độn, chất kết dính và phụ gia tạo thành một hệ sơn đồng nhất, có thể thi công.

Tối ưu từ hạt nano đến màng sơn

Trong phòng thí nghiệm, nhóm tổng hợp dung dịch nano bạc bằng cách khử bạc nitrat với glucose và natri borohydride, dùng PVA làm chất ổn định. Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ phòng; báo cáo mô tả thời gian khoảng 7 giờ. Ảnh TEM trong báo cáo được dùng để đánh giá hạt nano bạc, với kích thước được nêu trong khoảng 10–20 nm.

Ảnh TEM của của mẫu nano bạc thu được nhờ kính hiển vi điện tử truyền qua. Hạt nano bạc có kích thước từ 10- 20nm

Với công thức sơn, nhóm lựa chọn thủy tinh lỏng kali có môđun silic 3,2 làm chất kết dính và nhũ tương styren–acrylic làm chất đồng tạo màng. Quy trình phối trộn gồm nghiền phân tán bột màu và bột đá, sau đó pha loãng paste màu, bổ sung chất kết dính, nano bạc và phụ gia. Báo cáo chọn thời gian nghiền 90 phút; ở quy mô sản xuất thử, các thiết bị nghiền và khuấy công nghiệp được sử dụng để triển khai mẻ 100 kg.

Điểm đáng chú ý của công trình là phát triển đồng thời dung dịch nano bạc và công thức sơn phù hợp với hệ chất kết dính silicat, rồi chuyển quy trình từ thử nghiệm phòng thí nghiệm sang sản xuất thử. Đây là kết quả phát triển công nghệ và sản phẩm ở quy mô mẻ; báo cáo không chứng minh sản phẩm đã được thương mại hóa hoặc triển khai rộng rãi tại công trình thực tế.

Kết quả thử nghiệm trên mẫu sơn

Báo cáo mô tả ba công thức màu trắng, xanh và vàng được chế tạo ở quy mô 100 kg/mẻ và gửi mẫu đánh giá chất lượng. Các mẫu có độ mịn 25–30 µm, độ phủ 165–180 g/m²; các phép thử được báo cáo gồm độ bám dính, thời gian khô, độ bền nước, độ bền kiềm, độ bền rửa trôi và chu kỳ nóng lạnh. Đây là các chỉ tiêu thử nghiệm của mẫu sơn, không phải số đo về hiệu quả sử dụng lâu dài trong nhà ở.

Ở phép thử kháng khuẩn, bảng kết quả của mẫu sản xuất thử ghi nhận đường kính vòng ức chế 16 mm với Staphylococcus aureus, 21 mm với Escherichia coli và 32 mm với Candida albicans ở hàng hàm lượng nano bạc 0,0001%. Đây là kết quả thử nghiệm trên mẫu theo phương pháp tạo vòng ức chế; đường kính vòng không đồng nghĩa với tỷ lệ tiêu diệt vi sinh vật, khả năng khử khuẩn trong không khí hay tác dụng bảo vệ sức khỏe người sử dụng.

Nhóm cũng xây dựng các quy trình cho một số dòng sơn nội thất khác và thiết kế nhãn, bảng màu. Những nội dung này cho thấy hướng phát triển sản phẩm rộng hơn, nhưng các thông tin trên bao bì và mức độ lưu hành cần được xác nhận độc lập trước khi dùng như bằng chứng ứng dụng.

Từ sản xuất thử đến khả năng ứng dụng

Việc xây dựng được công thức, quy trình và mẻ sản xuất thử 100 kg tạo cơ sở để tiếp tục hoàn thiện sản phẩm cùng doanh nghiệp phối hợp. Báo cáo đề xuất mở rộng nghiên cứu và triển khai sản xuất trong giai đoạn tiếp theo. Vì vậy, giá trị ứng dụng hiện được thể hiện ở năng lực phát triển công thức và thử nghiệm quy trình sản xuất; chưa đủ căn cứ để kết luận sản phẩm đã được bán rộng rãi hoặc được sử dụng thường xuyên trong các hộ gia đình, trường học hay cơ sở y tế.

Trước khi giới thiệu sản phẩm như một lựa chọn thương mại, cần cập nhật kết quả kiểm định hiện hành, xác nhận tính ổn định của công thức và lô sản xuất, đồng thời làm rõ quyền sử dụng hình ảnh và tình trạng nhãn hiệu. Với dữ liệu trong báo cáo năm 2018, công trình cho thấy một lộ trình nghiên cứu cụ thể: từ tổng hợp nano bạc, phối chế hệ sơn đến thử nghiệm ở quy mô mẻ sản xuất.

Nguồn: Báo cáo kết quả nhiệm vụ KH&CN “Nghiên cứu sản xuất sơn nội thất kháng khuẩn phục vụ phát triển kinh tế – xã hội trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc”, mã số 56/ĐTKHVP-2018, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, 2018. Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Nguyễn Thế Hữu.