Thực hiện đề tài này, nhóm nghiên cứu đã chế tạo chủ liệu (masterbatch) bằng phương pháp latex. Đây là phương pháp chế tạo nanocompozit hiệu quả và không làm thay đổi nhiều dây chuyền công nghệ sơ chế cao su thiên nhiên. Quy trình công nghệ chế tạo chủ liệu có khả năng phát triển ở quy mô và năng suất lớn, phù hợp với điều kiện công nghệ và kinh tế của Việt Nam do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc chế tạo polyme nanocompozit đáp ứng nhu cầu sản xuất.

Với phương pháp này, các phụ gia nano (chưa và đã biến tính) được nghiền cùng với nước và chất hoạt động bề mặt với tỷ lệ xác định để tạo huyền phù. Sau đó phối trộn huyền phù với latex cao su. Hỗn hợp được đánh đông bằng axit rồi rửa sạch và sấy khô. Phương pháp này thích hợp với các polyme dạng tự nhiên hoặc sau tổng hợp (nhũ tương), đặc biệt thích hợp với cao su thiên nhiên dạng tự nhiên (mủ tươi) và sơ chế (latex cô đặc) đều ở dạng latex.

Theo TS. Đặng Việt Hưng, sử dụng phương pháp latex sẽ tránh được phát sinh bụi từ các phụ gia nano khi hỗn luyện cao su, đặc biệt là bụi phổi silic. Khi đông tụ tạo ra sản phẩm cũng không cần dùng thêm năng lượng, do vậy tiết kiệm năng lượng. Sản phẩm tạo ra có thể ở dạng tờ (sheet), tạo thuận lợi cho quá trình gia công, tương tự như các loại tờ cao su thiên nhiên hong khói hoặc dạng cốm.

Ảnh SEM mẫu nanoclay/CSTN với độ phóng đại a: x45,000 và b: x100,000.

Nhóm nghiên cứu cũng đã chế tạo chủ liệu từ silica, nanoclay với cao su thiên nhiên. Có thể nói, việc sử dụng nanocompozit trong sản xuất lốp ô tô giúp giảm trở kháng lăn do đó giảm tiêu hao năng lượng. Và silica giúp tăng khả năng bám đường, nhất là trong điều kiện thời tiết trơn trượt và khi phanh. Silica có thể được dùng thay thế một phần than đen làm tăng độ bền, tuổi thọ lốp xe nên cũng làm giảm tác động đến môi trường. Nguyên liệu để sản xuất silica rất phổ biến mà không phải nguyên liệu hóa thạch. Phụ gia gia cường, tác dụng lớn chỉ với hàm lượng nhỏ, nguyên liệu sẵn có, đã chế tạo thành công ở qui mô lớn tại Việt Nam. Khả năng ứng dụng của CSTN/clay nanocompozit rất rộng lớn như dùng trong các sản phẩm chống thấm khí (lớp trong của lốp xe), cũng có thể sử dụng clay như vỏ bọc dây cáp điện. Hơn nữa với sự có mặt của nanoclay, có thể giảm hàm lượng ZnO sử dụng (chất gây tác động xấu đến môi trường).

Sau một thời gian thực hiện, nhóm nghiên cứu đã tạo ra được chất chủ nanosilica/CSTN, chất chủ nanoclay/CSTN, bán thành phẩm sử dụng chất chủ nanosilica/CSTN và nanoclay/CSTN. Việc nghiên cứu đề tài còn tạo ra được qui trình chế tạo chủ liệu nanosilica/CSTN và qui trình chế tạo chủ liệu nanoclay/CSTN, 02 sản phẩm đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp về phương pháp chế tạo nanocompozit bằng phương pháp latex. Nhóm nghiên cứu đề xuất được tiếp tục mở rộng chủng loại chủ liệu trên cơ sở cao su tự nhiên cho các phụ gia nano gia cường khác trong công nghệ cao su.

Tin, ảnh: Nguyễn Hạnh