خلاصه اختراع اين اختراع در زمينه سنتز ميكروان كپسول هاي پارافين واكس نرمال در پوسته پليمري به عنوان نسل جديدي از مواد ذخيره ساز انرژي درون پيوندهاي شيميايي مي باشد. استفاده از انرژي هاي تجديد پذير جزو اولويت هايي تحقيقاتي در جهان مي باشد تا ضمن كاهش وابستگي به منابع انرژي آلاينده و تجديد ناپذير، از افزايش اثرات نامطلوب آنها جلوگيري شود. استفاده از ماده تغييرفاز دهنده نظير پارافين واكس يكي از راه حل هاي ارايه شده براي ذخيره سازي انرژي با استفاده از ظرفيت گرمايي ويژه اين مواد مي باشد. از جمله محدوديت هاي استفاده از اين مواد، تغيير فاز فيزيكي آنها حين انجام فرآيند دريافت يا آزاد سازي انرژي مي باشند. لذا براي رفع اين محدوديت، براي اولين بار در داخل كشور و در پتروشيمي تبريز از پارافين واكس يا دماي ذوب 18 و 22و 55 و65 درجه سانتي گراد با استفاده از تكنولوژي ميكرو ان كپسول سازي، داخل پوسته پلي استايرني قرار گرفتند. به اين ترتيب ضمن حفظ قابليت ذخيره سازي انرژي، از محدوديت هاي ناشي از تغيير فاز جلوگيري به عمل آمد. اين محصولات در زمينه هاي كاربردي گوناگوني مثل : شكل تركيبي آن با گچ يا پليمرها، الياف و غيره مورد استفاده قرار مي گيرند.

در صنايع توليد فيلم، براي توليد كيسه هاي پلاستيكي و نايلكس از تركيب هايي از پلي اتيلن هاي سبك خطي و پلي اتيلن سنگين استفاده مي شود. بر اين اساس جهت توليد فيلمي مناسب كه داراي خواص مكانيكي و فرآيندي بالا باشد، محصولي با دانسيته 938/0 و انديس شاخص مذاب (MFI) حدود 7/0 در واحد پلي‌اتيلن فاز گاز بستر سيال و با استفاده از كاتاليست زيگلر ناتا توليد گرديد. اين محصول داراي خواص فيلم بسيار مناسبي است به نحوي كه خواص كششي آن نسبت به گريدهاي فيلم سبك خطي بسيار بالاتر است. اين گريد كه از نوع دانسيته متوسط است، به صورت تركيبي با گريدهاي پلي اتيلن سنگين، پلي اتيلن سبك و پلي اتيلن سيك خطي نيز قابل استفاده است. MD-3808از حيث چاپ پذيري و استحكام جوش، خواص بالاتري نسبت به گريدهاي معمول دارا مي باشد.

پودر پلي اتيلن با ويژگي هاي مناسب جهت استفاده در پوشش لوله هاي فلزي با اعمال شرايط فرآيندي (دماي پليمريزاسيون، مقدار هيدروژن و كومونومر بوتن-1) مناسب در رآكتور بستر سيال فاز گازي و با استفاده از كاتاليست زيگلر ناتا ممكن مي گردد. با افزودن آنتي اكسيدان ها، اسيد روب ها، آنتي بلاك ها و ساير افزودني ها به پودر مربوطه و اختلاط مناسب در اكسترودر، محصول به فرم گرانول ارايه مي گردد.

درپوش بطري هاي پلاستيكي حاوي مايعات و نوشيدني هاي خوراكي گازدار معمولا از جنس پلياتيلن و يا پليپروپيلن بوده و اغلب اوقات قابل بازيافت ميباشند. با توجه به اينكه در واحدهاي پتروشيمي ايران، گريد مناسبي براي اين كاربري توليد نمي شد و از پلياتيلن وارداتي بدين منظور استفاده ميگرديد، محصولي از پلي اتيلن بصورت گرانول با دانسيته تقريبا 950/0 گرم بر سانتي متر مكعب و شاخص جريان مذاب (MFI) بين 2 تا 3 گرم بر ده دقيقه در راكتور پلي‌اتيلن با فرايند فاز گازي بستر سيال و با استفاده از كاتاليزور زيگلر- ناتا از طريق پليمريزاسيون اتيلن در حضور كومونومر 1-بوتن توليد گرديد. محصول توليدي داراي خواص مناسب تزريق پذيري و جدايي از قالب ، مقاومت تنش محيطي بالا ESCR (Enviromental Stress Cracking Resistance)، خاصيت مناسب گازبند و تعادل بين چقرمگي و سختي مي باشد. اين محصول با نام تجاريHDPE-5030 كه از نوع پلي اتيلن سنگين مي باشد به طور خاص با روش قالبگيري تزريق جهت ساخت درپوش بطري هاي پلاستيكي حاوي مايعاتي مانند آب ، روغن و نوشيدني هاي خوراكي گازدار قابل استفاده ميباشد.

پلي اتيلن گريد مونوفيلامنت براي توليد طناب و تور پلاستيكي مورد استفاده قرار مي گيرد كه كاربرد گسترده اي در صنايع دريايي، ساختماني، حمل و نقل و مصارف خانگي دارد. با توجه به عدم توليد گريدي با كاربري فوق در داخل كشور، در حال حاضر توليدكنندگان از گريدهاي با كاربري متفرقه نظير قالبگيري دمشي و گريد لوله استفاده مي كنند كه به دليل ساختار مولكولي متفاوت خواص مكانيكي مورد نظر را ندارند. لذا با توجه به نياز بيش از 5000 تن در سال توليدكنندگان داخل به اين محصول بررسي امكان توليد پلي اتيلني با مشخصات مد نظر صنايع مونوفيلامنت انجام گرديد. پلي اتيلن توليدي در راكتور فاز گازي واحد پلي اتيلن پتروشيمي تبريز از نوع تك قله اي وداراي توزيع جرم مولكولي باريك بين 3 تا 4/5 است كه لازمه كاربري مدنظر مي باشد. در اين اختراع محصول خاصي از پلي اتيلن از طريق پليمريزاسيون اتيلن با كومونومر 1-بوتن در راكتور بستر سيال فاز گازي و در حضور كاتاليست زيگلر ناتا با محدوده دانسيته بين 0.952 تا 0.960 گرم بر سانتي متر مكعب و انديس شاخص مذاب (MFI) بين 0.5 تا 1.5 گرم بر ده دقيقه و توزيع جرم مولكولي حدود 3.5 طراحي و توليد گرديد. اين محصول با نام تجاري HD-5406 از نوع پلي اتيلن دانسيته بالا بوده و ادعا مي شود كه به طور خاص جهت توليد تور و طناب با خواص استحكام بالاي كششي، پخش رنگ بهتر، براقيت سطح بالاتر و نيز افزايش تناژ توليد به نسبت گريدهاي متفرقه مورداستفاده فعلي براي كاربري فوق الذكر دارد.

روش توليد صنعتي پلي استايرن معمولي (GPPS) عموما پليمريزاسيون توده اي مي باشد. مصرف عمده اين پليمر در ساخت ظروف يكبار مصرف خصوصا ظروف فومي است كه با روش اكستروژن تهيه مي شود. محصولي براي اين منظور مناسب است كه علاوه بر داشتن جرم مولكولي و شاخص وايكت مناسب، فاقد روغن معدني هم باشد. دو گريد توليد شده در واحد پلي استايرن معمولي پتروشيمي تبريز (محصول GPPS-1160 ) مشخصات فيزيكي متناسب با كاربرد مورد نظر را دارند ولي بدليل بالا بودن قيمت تمام شده و بدليل نرخ پايين توليد چندان مطلوب مصرف كنندگان نمي باشد. بنابراين در اين اختراع روشي ابداع گرديد كه قادر به توليد گريد خاصي از پلي استايرن معمولي مي باشد كه علاوه بر حذف معايب اشاره شده و دارا بودن شاخص وايكت و شاخص مذاب مناسب، به راحتي قابل استفاده در صنايع پايين دستي مي باشد. محصول توليد شده با نام GPPS-1460 معرفي گرديد.

پلي استايرن انبساطي ديرسوز (FR-EPS ) در صنايع ساختمان سازي كاربرد گسترده اي دارد. افزودني مقاوم به شعله كه در فرآيند توليد اين محصول مورد استفاده قرار مي گيرد، تركيب HBCD (هگزا برمو سيكلو دودكان ) مي باشد. اين تركيب براحتي، با هر غلظتي و با هر فرآيند توليدي سازگار بوده و تاثيري بر روي خواص فيزيكي فوم نداشته و فرآيند پذيري پليمر را به مخاطره نمي اندازد،اما اين ماده مي تواند مسافت هاي زيادي را به راحتي در طبيعت طي كرده و پس از وارد شدن به زنجيره غذايي، آب، هوا و خاك سلامت انسان را به مخاطره بيندازد. سازمانهاي حفاظت محيط زيست هشدار صدمات جبران ناپذيرHBCD را از مدتها پيش اعلام نمودند و در كشورهاي پيشرفته استفاده از اين ماده ممنوع شده است. بنابراين يافتن جايگزين مناسب براي HBCD امري اجتناب ناپذير است. اين جايگزين بايستي قادر به برآورده نمودن هم الزامات عملكردي مشابه HBCD و هم الزامات زيست محيطي باشد. در اين اختراع با رعايت الزامات اشاره شده فرآيندي براي توليد پلي استايرن انبساطي دير سوز شعله اي با ماده جايگزين HBCD و سازگار با محيط زيست ارائه شده است.

اين اختراع در حوزه مواد پليمري استايرنيك و گريد ويژه اي از پلي استايرن مقاوم مي باشد كه براي كاربري ورق مورد استفاده در صنايع يخچال سازي براي ساخت بدنه داخلي، مورد استفاده قرار مي گيرد. بدليل اينكه در ايران چنين گريدي از پلي استايرن مقاوم وجود ندارد، از پلي اكريلونيتريل بوتادين استايرن (ABS) در ساخت بدنه داخلي يخچال استفاده مي شود. مزيت استفاده از HIPS اينست كه قابليت ترموفرمينگ بهتر و سميت به مراتب كمتري نسبت به ABS دارد اما براي كاربري گريد يخچالي بايد مقاومت ضربه و مقاومت شيميايي آنرا بهبود داد. از آنجا كه وجه تمايز اين گريد ويژه در مقايسه با گريد كاربري عمومي، مقاومت در مقابل تنش هاي محيطي ( ESCR) بالاي آن در كنار مقاومت ضربه بالا در دماهاي زير صفر و سختي مناسب (vicat بالا) مي باشد، براي بهبود خواص پلي استايرن مقاوم معمولي از نوعي بيوتيل رابر در تركيب با پلي بوتادين رابر استفاده و توام با كنترل پارامترهاي فرآيندي نظير دور همزن و درصد محتويات جامد در مذاب راكتور پيش پليمريزاسيون، دماي راكتورها و دماي تبخيركننده ها سعي در كنترل مورفولوژي و در نتيجه خواص فيزيكي و مكانيكي محصول نهايي گرديد. در نهايت محصولي از نوع پلي استايرن مقاوم، با شاخص جريان مذاب بين 3 تا 5/3، مقاومت ضربه (IZOD) بالاي 12 و دماي نرم شوندگي حداقل °C 97 توليد گرديد. لازم به ذكر است كه شاخص IZOD اخرين لات توليدي HIPS 7240 كه روتين ترين گريد پلي استايرن مقاوم توليدي در پتروشيمي تبريز مي باشد، با شاخص جريان مذاب 4، حدود 10~6/10 و VICAT آن °C 97 اندازه گيري شده بود. تست هاي فيزيكي و مكانيكي و نيز تست هاي انجام شده در صنايع پايين دستي از جمله توليد ورق، ترموفرمينگ، تست شوك دمايي و تست ESCR در مقابل گاز پنتان كه براي فوم كردن عايق پلي يورتان در جداره يخچال مورد استفاده قرار مي گيرد مطابق با استانداردهاي شركت لوازم خانگي پارس، حاكي از محصولي با يكنواختي عالي در خواص كيفي، و پاسخگوي نيازها و استانداردهاي شركت هاي يخچال سازي ميباشد. همچنين اين گريد به دليل مشخصات فيزيكي، مكانيكي، شيميايي و ساختاري متفاوت، در دنيا منحصر به فرد بوده و قابل رقابت با بهترين نمونه هاي خارجي مي باشد.

روش پليمريزاسيون امولسيون دانه اي بدليل ويسكوزيته كم محيط واكنش، كنترل راحتتر دماي راكتور، رسيدن به جرم مولكولي و درصد تبديل بالا در زمان كوتاه واكنش، كنترل دقيق نانو ساختار ذرات و ... به منظور پيوند زني كوپليمراستايرن - آكريلونيتريل (SAN) روي لاتكس پلي بوتادي ان (PBL) بكار گرفته شده است. كوپليمر پيوندي g-ABS با خواص بهبود يافته از نظر پايداري حرارتي، پايداري در برابر شرايط محيطي، مقاومت شيميايي، مقاومت در برابر شعله، تغييرات رنگ، خواص مكانيكي؛، فرآيند پذيري ، مورفولوژي و ... به روش پليمريزاسيون دانه اي تهيه شده است. بمنظور افزايش نرخ توليد در واحد زمان (Productivity) كوپليمر پيوند g-ABS با محتواي كشسان 40 - 70 درصد در زمان واكنش 150 - 350 دقيقه با استفاده از سيستم آغاز اكسيناسيون احياء تهيه گرديده است. پارامترهاي سينتيكي و ترموديناميك موثر بر واكنش هاي گرافتينگ مورد بررسي قرار گرفته و مقادير آنها بهينه شده اند. اندازه ذرات لاتكس تهيه شده به روش پراكنش پوياي نور ليزر اندازه گيري شده است. نتايج حاصل نشان داده اند كه كوپليمر پيوندي با اندازه ذرات حدود 400 نانو متر تهيه شده است. مورفولوژي ذراتg-ABS حاصله بوسيله مشاهدات ميكروسكوپ الكترون عبوري تعيين شده كه تشكيل ذرات هسته - پوسته با اندكي انحراف به حالت نيمكره را نشان مي دهد. جهت كاهش مقدار تركيبات فرار كه باعث ايجاد بو و افت خواص مربوط به رنگ مي شوند از روش افزايش آغازگر در انتهاي واكنش و استفاده از برنامه دمايي، بهره گرفته شده و مقدار تركيبات فرار باقيمانده در لاتكس و پودر g-ABS به روش كروماتوگرافي اندازه گيري شده است.