يكي از جدي ترين محدوديت هاي كاربرد پلي وينيل كلريد به عنوان يك ماده مهندسي، رفتار شكننده آن به ويژه در دماهاي پايين و در حضور ترك هاي كوچك و بزرگ و نيز مقاومت ضربه اي پايين آن مي باشد. اختراع حاضر مربوط به ساخت نانوكامپوزيت هاي نوين PMMA-30B به عنوان بهبوددهنده خواص مكانيكي و بويژه مقاومت ضربه ايPVC مي باشد. نانوكامپوزيت هاي مذكور طي دو مرحله اصلاح سيلاني آلي رسCloisite 30B و سپس پيوندزني PMMA بر روي آلي رس سيلاني شده به روش پليمريزاسيون محلولي سنتز شده و به روش آميزه سازي با استفاده از يك مخلوط كننده داخلي به PVC سخت افزوده شده اند. نتايج آزمون هاي انجام شده نشان دادند كه افزودن نانوكامپوزيت PMMA-30B موجب افزايش همزمان مدول و چقرمگي PVC مي شود. به عبارتي چقرمه سازي، از طريق مكانيسم افزايش مدول و افزايش طول در نقطه شكست مي باشد و نه كاهش مدول و افزايش طول در نقطه شكست كه از مشخصات PVC هاي نرم شده با پلاستي سايزر يا يك فاز لاستيكي (اصلاح كننده هاي تجاري) است. نتايج آزمون هاي مكانيكي نشان دادند كه مقاومت ضربه اي PVC تقويت شده با PMMA-30B حدود 3/5 برابر مقاومت ضربه اي PVC خالص است. اين در حاليست كه با افزودن نانوكامپوزيت PMMA-30B، مقادير مقاومت كششي و افزايش طول در نقطه شكست پلي وينيل كلريد نيز به ترتيب تا 16 و 64 درصد افزايش يافته است.

فرآيند ساخت پايه كاتاليستي متالوسن و كاتاليست متالوسن نشانده شده به صورت هتروژن به منظور توليد گريد نانوكامپوزيت ورقه اي نانورسي پلي اتيلن و دستيابي همزمان به فعاليت بالاتر كاتاليستي ابداع جديدي جهت تهيه پايه كاتاليست متالوسن مي باشد كه كاهش شديد فعاليت كاتاليست هاي كئوردينانسيوني را كه در روش پليمريزاسيون درجا ديده مي شود را به طور كامل برطرف مي سازد. اين ابداع در سه بخش شامل ساخت پايه كاتاليست، سنتز كاتاليست هتروژن و روش پليمريزاسيون با استفاده از پايه ساخته شده مذكور، مي باشد. پايه كاتاليست با استفاده از اصلاح ساختار فيزيكي و شيميايي يك نانورس سمكتيت (مونتموريلونيت) بوسيله اسيدهاي معدني و ايجاد گروه هاي عاملي روي آن بدست آمده است. با استفاده از اين پايه كاتاليستي و روشي خاص در سنتز كاتاليست هتروژن و نحوه نشاندن اجزاي كاتاليست روي پايه تهيه شده و همچنين نحوه پليمريزاسيون با استفاده از اين كاتاليست هتروژن علاوه بر افزايش هشت تا بيست برابري فعاليت كاتاليست در مقايسه با نوع هموژن آن، مي توان نانوكامپوزيت پلي اتيلن/نانورس داشت كه در آن لايه هاي نانورس كاملاً در ماتريس پليمري، ورقه اي (exfoliated) شده باشد. بنابراين اين اختراع منجر به توليد مقرون به صرفه و تجاري گريدهاي نانوكامپوزيتي كاملاً ورقه اي شده نانورس/پلي اتيلن شده و همچنين استفاده از اين كاتاليست منجر به افزايش ظرفيت توليد پلي اتيلن مي گردد.

زمينه فني اين اختراع، دانش فني و فرمولاسيون ساخت كاتاليست نانويي هيدروژناسيون انتخابي استيلن به اتيلن با پايه گرافني با كاربرد در واحدهاي توليد اتيلن(الفين) پتروشيمي ها است . در واحدهاي توليد اتيلن پتروشيمي ها ، جريان هاي گازي حاوي مخلوط هاي استيلن، اتيلن و اتان كه محتوي حداكثر 10 در صد مولي استيلن هستند ، وجود دارد كه براي حذف استيلن بايد آن را بصورت گزينشي هيدروژنه و به اتيلن تبديل كرد، به نحوي كه اتيلن به اتان يا محصولات جانبي ديگر مانند روغن سبز(( Green Oil و كك تبديل نشود. كاتاليست نانويي با فاز فعال نانوپالاديم بر پايه گرافن چند لايه عامل دار ، قادر است در فشار 1 تا 30 اتمسفر و دماي بين 30 تا 160 درجه سانتي گراد ، استيلن را با گزينش پذيري حداقل 80% به اتيلن تبديل نمايد. مراحل كلي ساخت كاتاليست به ترتيب ذيل است: 1-ساخت گرافن باروش CVD اتيلن يا اتان با خلوص 99/99 % توليدي پتروشيمي، از درون لوله نيكلي با دماي بين 480 تا 700 درجه سانتي گراد عبور مي كند و گرافن چند لايه با مساحت ويژه 800 -700 متر مربع بر گرم روي آن تشكيل مي شود. 2-عامل داركردن گرافن گرافن چند لايه توليدي مرحله 1 ، در 30 برابر حجمي مخلوط اسيد نيتريك و اسيدسولفوريك غليظ با نسبت حجمي 3 به 1 يا اسيد نيتريك غليظ، اضافه شده و پس از 3 ساعت التراسونيك در دماي ° C 50 ، با يخ آب مقطرخنك شده، سانتريفوژ و فيلتراسيون گرديده وپس از شستسو با آب مقطر و خنثي سازي، گرافن عامل دار در دماي ° C 70 تحت گاز نيتروژن يا آرگون خشك مي شود. 3- سنتزكاتاليست نانويي محلول نمك كلريد پالاديم در اسيد كلريدريك با نسبت 1/0 تا 5 درصد وزني نسبت به گرافن عامل دار ، در 2 تا 4 حجم مونواتيلن گلايكول التراسونيك مي شود و گرافن عامل دار مرحله 2 در 40 تا 50 برابر حجمي مونواتيلن گلايكول يا دي اتيلن گلايكول ، التراسونيك مي شود و دو محلول به هم اضافه شده و پس از تنظيم pH با هيدروكسيد پتاسيم يا سديم در 12، به مدت 3 ساعت در° C 130 تا° C 160 هم زده و تحت گاز آرگون ريفلاكس مي شوند. پس ازخنك شدن و شستشو با آب مقطر و خنثي سازي و سانتريفوژ و فيلتراسيون ، توده جامد كاتاليست در دماي ° C 60 تا ° C 90 تحت گاز نيتروژن يا آرگون خشك مي شود. تست عملكرد كاتاليست كاتاليست توليدي مرحله 3 به مدت 8 تا 12 ساعت در دماي° C 200 تا ° C 250 در جريان هيدروژن خالص قرار مي گيرد و براي ارزيابي عملكرد در جريان گازي حاوي مخلوط هاي استيلن، اتيلن و اتان كه حاوي حداكثر 10 در صد مولي استيلن و هيدروژن( با نسبت مولي معادل استيلن ) قرار مي گيرد كه در دماي° C 30 تا ° C 160 و فشار 1 تا 30 اتمسفر ، با گزينش پذيري حداقل 80% استيلن را به اتيلن تبديل مي نمايد.

همه ذرات جامد از اتم ها و مولكول ها تشكيل شده اند. هنگامي كه ذرات ريز مي شوند، تحت تاثير اتم و يا مولكول هاي خود قرارگرفته و خواص متفاوتي را نسبت به همان ماده به صورت بالك از خود بروز مي دهند. اين پديده به تغيير حالت پيوندهاي اتم با مولكول هاي سازنده ذره نسبت داده مي شود. مطابق شكل (1-1) اگر يك مكعب به طول ضلع 1cm به مكعبات به طور ضلع 1Mm تقسيم شود، تعداد مكعبات به 10 به توان 12 و اگر مكعبات به طول ضلع 10nm تقسيم شود به 10 به توان 18 خواهد رسيد كه در اين وضعيت اتم ها و مولكول هايي كه در سطح قرار دارند نقش بزرگي را بازي مي كنند، چون اينها به خاطر آزادي كه دارند از مولكول ها يا اتم هاي درون جامد فعالتر هستند اين موضوع موجب مي شود كه ذره راحت تر با مواد در تماس، پيوند داده و تغييرات متنوعي در خواص ذره به وجود آيد. قطر كوچكترين اتم هيدروژن 0.074nm و قطر اتم نسبتا بزرگي مثل سرب 0.35nm است. با توجه به اين اندازه ها ذره اي به قطر 2nm فقط از چند هزار اتم تشكيل شده است. هنگامي كه اتم از مولكول هاي بزرگ ساخته شده باشد اين تعداد كمتر مي شود. جدول (1-1) رابطه بين اندازه ذره و نسبت اتم هاي واقع در سطح را با فرض فاصله بين اتمي 0.2nm نشان مي دهد. خلاصه اختراع حاضر مربوط به طرح توليد و بهينه سازي شرايط توليد نانو ذرات مغناطيس Fe3o4 با استفاده از سورفكتانت مي باشد كه همانطور كه در مباحث قبلي توضيح داده شد از پارامترهاي اصلي در تعيين خواص فيزيكي مربوط به پيگمنت هاي مغناطيسي اندازه و شكل ذرات مي باشد. كه در تهيه اين نانو ذرات با استفاده و آزمايش سطح فعال هاي مختلف توانستيم اندازه ذرات را به 15 نانو متر كاهش دهيم. كه اين موضوع با تصوير برداري SEM,TEM,XRD مورد تاييد قرار گرفت. واكنش شيميايي عمومي براي تشكيل ذرات مگنتيت به روش هم رسوبي، با استفاده از نمك هاي دو و سه ظرفيتي آهن به صورت رابطه زير است: