در اين اختراع نسل جديد كاتاليست زيگلرناتا در حضور الكترون دهنده هاي غيرفتالاتي ارائه گرديد و كاتاليست هاي سنتز شده براي پليمريزاسون پلي پروپيلن مورد بررسي قرار گرفت. براي ساخت كاتااليست از اداكت منيزيم كلرايد با فرمول كلي MgCl2(ROH)n كه در آن گروه R شامل يك گروه آلكيل داراي 1 الي 10 كربن و عدد n بين 1 تا 5 و ترجيحا" بين 2 تا 4 مي باشد، به عنوان ساپورت استفاده مي شود. اين ساپورت ابتدا در شرايط كاملا كنترل شده الكل زدايي مي گردد تا مول هاي الكل آن به كمتر از 3 و ترجيحا" بين 1/0 تا 5/2 كاهش يابد. در مرحله بعد اداكت مذكور با تركيب تيتانيم كه دماي آن تا حدود صفر درجه كاهش يافته است، وارد واكنش شده و سوسپانسيون حاصل در محدوده دمايي°C 130-80 براي مدت 2-5/0 ساعت حرارت داده مي شود. واكنش اداكت با تركيب تيتانيم يك يا چندين بار ديگر تكرار مي شود و در طول همين مرحله تركيب يك يا مخلوطي از الكترون دهنده ها با نسبت مولي 01/0 تا 1 و ترجيحا" 05/0 تا 5/0، نسبت به اداكت منيزيم كلرايد به محيط واكنش اضافه مي گردند. در مرحله آخر كاتاليست چندين بار با حلال هاي هيدروكربني خنثي مانند هگزان شسته مي شود تا زماني كه يون هاي كلر از محيط واكنش حذف گردد. پليمريزاسيون عموما در دماي °C120-20 ترجيحا" دماي °C 85-40 انجام مي گيرد. در پليمريزاسيون بالك فشار عملياتي عموما" بين MPa 6- 1 و ترجيحا" MPa 4-5/1 قرار دارد.

در اين اختراع كاتاليست زيگلري شامل واكنش آلكوكسيد منيزيم با تركيب فلز واسطه تيتانيم، زيركونيوم، واناديم يا كروميم، يك تركيب ارگانوآلومينيم و تركيبات دانري تيتانيمي يا سيليكوني، جهت استفاده در فرايند سه مرحله اي طراحي شد كه خصوصيات لازم براي اين فرايند شامل زمان ماند بالاي 6 ساعت، پاسخ دهي به هيدروژن مناسب در راكتور اول، ميزان واكس كمتر از 5 درصد و از همه مهم تر توزيع جرم مولكولي وسيع تر نسبت به يك و دو مرحله اي را دارا است. اين نوع كاتاليست براي توليد پلي الفين هاي چند قله اي مورد استفاده قرار مي گيرد و پليمر HDPE حاصل داراي عملكرد بالا متناسب با تقاضاي بازار و امكان توليد گريدهاي جديد با خواص بهتر و در نتيجه ارزش افزوده بالا را برآورده مي سازد. كاتاليست سنتز شده در اختراع حاضر در يك فرآيند سه قله اي با استفاده از سه راكتور سري مي تواند سه خاصيت مختلف پليمر از قبيل استحكام، ضربه پذيري و فرآيند پذيري را همزمان بهينه سازي نمايد.

پلي‌استايرن قابل انبساط محصولي است كه در تهيه بلوك‌هاي فوم، به‌عنوان عايق ساختماني و عايق سردخانه به‌كار مي‌رود. از سوي ديگر فرايند موجود توليد اين محصول، يك فرايند زمان‌بر و طولاني است. بطوريكه هر بچ پليمريزاسيون اين محصول در طي 12 ساعت تكميل مي‌شود و طولاني بودن زمان فرايند پليمريزاسيون، منجر به ايجاد محدوديت در ميزان توليد آن مي‌گردد. براساس اين اختراع شروع‌كننده راديكالي با نيمه عمر پائين در طي زمان 150-60 دقيقه به‌صورت تدريجي وارد راكتور مي‌شود. اين روش افزودن آغازگر ضمن كنترل حرارت توليد شده، اين امكان را فراهم مي‌سازد تا پليمريزاسيون در دماي °C 20 بالاتر نسبت به فرايندهاي معمول انجام پذيرد. به اين ترتيب اين اختراع دستيابي به سرعت بيشتر پليمريزاسيون راديكالي و در نتيجه كاهش زمان فرايند پليمريزاسيون منومر استايرن را به مدت 4-3 ساعت فراهم مي‌سازد.

هدف از اين اختراع تهيه كاتاليست‌هاي زيگلر-ناتا مناسب براي توليد گريدهاي پلي‌اتيلن چند قله‌اي مي‌باشد. از سال 1950 ميلادي تا كنون نسل‌هاي مختلفي از كاتاليست‌هاي زيگلر-ناتا معرفي و تهيه شده‌اند اما در مورد بسياري از اين كاتاليست‎ها، مي‌توان به مشكلاتي همچون طول عمر پايين، فعاليت كم، پاسخ دهي به هيدروژن نامناسب و كومونومرپذيري نامناسب آنها اشاره كرد. به علاوه در مواردي همچون گريدهاي مناسب جهت تهيه لوله‌هاي خطوط انتقال سيالات آبي، نفتي و گازي، ضروري است كه كاتاليست بتواند محدوده وسيعي از زنجيرهاي با جرم مولكولي مختلف را توليد كند؛ همچنين كاتاليست بايد كومونومرپذيري خوبي به منظور ايجاد خواص مكانيكي مطلوب در جهت كاهش سرعت رشد ترك را داشته باشد. با توجه به مشكلات مذكور، در اين اختراع به ساخت كاتاليست‌هاي زيگلر-ناتا بر پايه منيزيم اتيلات با فرمولاسيون مناسب جهت توليد گريدهاي پلي‌الفيني مناسب براي كاربرد لوله، با قابليت تأمين الزامات بالا، پرداخته مي‌شود. از جمله مزاياي كاتاليست‌هاي ساخته شده مي‌توان به عدم نياز به فرايند پيش‌پليمريزاسيون به منظور حفظ مورفولوژي ذرات، همچنين فعاليت بالا، پاسخ‌دهي به هيدروژن مطلوب، كومونومرپذيري مناسب و كيفيت فيزيكي- مكانيكي مطلوب پايه و كاتاليست اشاره كرد. همچنين اين كاتاليست، قابليت توليد گريدهاي مختلف پلي‌اتيلن از جمله گريدهاي تزريق را نيز دارد.

در مقياس صنعتي پلي متيل متاكريلات به دو روش پليمريزاسيون توده اي و سوسپانسيوني توليد مي گردد. در فرايند سوسپانسيوني، پليمريزاسيون در داخل دانه هاي مونومري معلق در محيط آبي انجام مي شود. يكي از مشكلات اساسي در اين فرايند مونومر باقي مانده محبوس شده در دانه هاي توليدي است (% 6-3) لذا مي بايست پس از اتمام واكنش در اكسترودر مجهز به venting، جداسازي آن صورت گيرد. بر اساس اين اختراع، فرايند پليمريزاسيون در دو پله دمايي متفاوت و با استفاده از دو سيستم شروع كننده مختلف انجام مي گيرد. انجام پليمريزاسيون در پله دمايي پايين سبب كنترل حرارت توليد شده، كنترل پايداري سيستم تعليق و جلوگيري از دو فاز شدن محيط واكنش در كنار افزايش درصد تبديل واكنش مي شود. ادامه واكنش در پله دمايي بالا، منجر به افزايش درصد تبديل و مصرف مونومرهاي باقي مانده در سيستم مي گردد. اين اختراع چند مزيت اصلي كاهش زمان پليمريزاسيون به 5/2 – 2 ساعت، كاهش مصرف انرژي در طول فرايند و دستيابي به پلي متيل متاكريلات با حداقل ميزان مونومر باقي مانده را فراهم مي سازد. به علت ميزان مونومر باقي مانده خيلي كم در اين محصول، كامپاندينگ و گرانول سازي آن در اكسترودرهاي معمولي قابل انجام است و محصول نهايي در صنايع مختلف قابل مصرف خواهد بود.

هدف از اين اختراع تهيه كاتاليست‌هاي زيگلر-ناتا مناسب براي توليد كليه گريدهاي پلي‌اتيلن مي‌باشد. از سال 1950 ميلادي تا كنون نسل‌هاي مختلفي از كاتاليست‌هاي زيگلر-ناتا معرفي و تهيه شده‌اند اما در مورد بسياري از اين كاتاليست‎ها، مي‌توان به مشكلاتي همچون طول عمر پايين، فعاليت كم، پاسخ دهي به هيدروژن نامناسب و كومونومرپذيري نامناسب آنها اشاره كرد. به علاوه در مواردي همچون گريدهاي مناسب جهت تهيه لوله‌هاي خطوط انتقال سيالات آبي، نفتي و گازي، ضروري است كه كاتاليست بتواند محدوده وسيعي از زنجيرهاي با جرم مولكولي مختلف را توليد كند؛ همچنين كاتاليست بايد كومونومرپذيري خوبي به منظور ايجاد خواص مكانيكي مطلوب در جهت كاهش سرعت رشد ترك را داشته باشد.

اين اختراع به سنتز كاتاليست زيگلر ناتا براي پليمريزاسيون الفين ها با فرمول CH2=CHR كه در آن گروه R شامل هيدروژن يا راديكالهاي هيدروكربني با 1-12 كربن مي باشد، مربوط مي گردد. اين كاتاليست از يك تركيب تيتانيم كه داراي حداقل يك پيوند تيتانيم- هالوژن مي باشد، يك يا تركيبي از الكترون دهنده هاي داخلي و نيز تركيب هاليد منيزيم تشكيل شده است. تركيبي كه تاكنون به صورت گسترده به عنوان الكترون دهنده داخلي مناسب در اين دسته از كاتاليست ها استفاده مي شود از خانواده فتالات ها مي باشند اما نكته مهم اين است كه اولا فعاليت و گريدهاي قابل توليد با كاتاليست هاي مذكور داراي محدوديت مي باشد و ثانيا گزارشات متعددي مبني بر اثرات سوء تركيبات فتالاتي بر سلامت انسان منتشر شده است كه منجر به يك رويكرد جهاني جهت جايگزين نمودن فتالات ها با ساير تركيبات شده است. لذا با توجه به تاثير مهمي كه ساختار الكترون دهنده در عملكرد كاتاليست و خواص نهايي محصول بخصوص از لحاظ نظم فضايي، وزن مولكولي و توزيع وزن مولكولي دارد، در اين تحقيق تاثير استفاده از مخلوط الكترون دهنده هاي غير فتالات در ساخت كاتاليست زيگلر ناتا براي پليمريزاسيون پروپيلن مورد مطالعه قرار مي گيرد و تاثير جايگزين نمودن تركيبات فتالاتي با مخلوط تركيبات الكترون دهنده از خانواده 1و3- دي اترها و سوكسينات بررسي مي گردد.

اين اختراع به سيستم پليمريزاسيون الفين ها توسط كاتاليست زيگلر ناتا مربوط مي گردد. كاتاليست هاي زيگلر ناتا عموما از يك تركيب تيتانيم كه داراي حداقل يك پيوند تيتانيم- هالوژن مي باشد، يك يا تركيبي از الكترون دهنده هاي داخلي و نيز تركيب هاليد منيزيم تشكيل شده است كه در حضور الكترون دهنده خارجي و كوكاتاليست براي پليمريزاسيون الفين ها به كار مي روند. در حال حاضر استراتژي تحقيقاتي شركتهاي بزرگ توليد كننده كاتاليستهاي زيگلرناتا به سمت طراحي الكترون دهنده هاي جديد پيش مي‌رود تا در درجه اول مشكلات زيست محيطي را حذف نمايد و علاوه بر آن امكان دستيابي به كاتاليست هايي با فعاليت بالاتر و نيز توليد محدوده گسترده تري از گريدهاي پلي پروپيلن با كيفيت مناسب تر محصول را نيز فراهم آورد. با توجه به الزامات مربوط به فضاويژگي كه در كاتاليست هاي پلي پروپيلن مطرح مي باشد علاوه بر اجزاي اصلي تشكيل دهنده كاتاليست، حضور الكترون دهنده خارجي و نحوه برهم كنش آن با كاتاليست نيز از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشد كه انتظار مي رود اين مورد در كاتاليست هاي نسل هاي جديد پلي پروپيلن با توجه به مكانيسم عملكرد متفاوت آنها شاخص تر باشد. در اين تحقيق كاتاليست هاي زيگلرناتا با طيف نسبتا" متنوعي از ساختارهاي الكترون دهنده هاي داخلي سنتز شده و عملكرد آنها در حضور الكترون دهنده هاي خارجي با ساختار دي اتري و سوكسيناتي مورد مطالعه قرار گرفته و با ساختارهاي متداول آلكوكسي سيلان مورد مقايسه قرار مي گيرد.

جهت تهيه آلياژهاي PC/ABS، در ابتدا گريد مناسب از ABS، تركيب درصد بهينه سازگاركننده و ترتيب خوراكدهي تعيين شد. براي اين منظور فرمولاسيون نمونه ها با استفاده از روش طراحي آزمايش تاگوچي تعيين و در مقياس آزمايشگاهي با كمك دستگاه اكسترودر دوپيچه تهيه شدند و خواص آنها مورد بررسي قرار گرفت. سپس، آلياژهاي PC/ABS با استفاده از انواع ديگر سازگاركننده ها تهيه شده و محدوده مشخصات آلياژها و فرمولاسيون بهينه تعيين شد. در نهايت نمونه بهينه در مقياس صنعتي توليد و برگه مشخصات خواص فيزيكي و مكانيكي تهيه گرديد. آلياژهاي PC/ABS بدست آمده چقرمگي و استحكام ضربه بسيار بالايي داشته و از HDT بيش از °C 100، مدول كششي، استحكام تسليم و كششي بالايي برخوردار هستند. خواص بدست آمده بنا بر تاييد برخي از شركت هاي مصرف كننده، كاربرد اين آلياژها را در صنايع مختلف از جمله ساخت قطعات خودرويي امكان پذير مي كند. اختراع روش و فرمولاسيون تهيه گريدهاي آلياژ PC/ABS شامل مراحل زير است. الف) تعيين نوع ABS، ميزان سازگاركننده و ترتيب اختلاط ب) تهيه نمونه ها در حضور سه نوع سازگاركننده ج) تهيه آلياژهاي PC/ABS در مقياس صنعتي براي تعيين گريد مناسب ABS، از سه نوع ABS گريد تزريقي با شاخص گرانروي بالا و نسبت بوتادين/استايرن كم، متوسط و زياد به همراه گريدي از پلي كربنات با شاخص گرانروي متوسط در آزمايشات اين قسمت بهره گرفته شده است و درآن به عنوان سازگاركننده از كوپليمر هاي اصلاح شده SEBS و استايرن مالئيكه (SMA) استفاده شده است و براي تهيه تركيبات آلياژي PC/ABS از يك اكسترودر دوپيچه همسوگرد بهره گرفته شده است و براي رسيدن به تركيب درصد 50/50 تا 10/90 از PC/ABS و خواص بهينه در مقياس آزمايشگاهي از گريد پلي كربناتي با ميزان ضريب ريزش مذاب (MFI) در محدوده gr/10 min 12-7 و از گريد ABS-h كه نسبت ميزان بوتادين/استايرن آن بالا است استفاده شد. همچنين در آن از سه نوع سازگاركننده كوپليمري MBS، SMA و SEBS اصلاح شده استفاده مي شود. نمونه حاوي سازگاركننده SEBS اصلاح شده با نام PC/ABS/G300-N و نمونه حاوي سازگاركننده SEBS كه با نام PC/ABS/S300-N با اين روش اين اختراع توليد گرديده است. در اين اختراع با افزودن سازگاركننده چقرمگي، ازدياد طول در شكست و استحكام ضربه بهبود داده شد به نحوي كه ازدياد طول در شكست تا 110 درصد و استحكام ضربه تا (j/m)132 افزايش يافته است. با استفاده از ABS با ميزان بوتادين بالا مي توان به مقادير چقرمگي، تغيير طول در نقطه شكست و استحكام ضربه بالاتري به ترتيب در حدود 160 و 115 درصد دست يافت.