با توجه به انجام فرآيند پليمريزاسيون در رآكتورهاي شيشه اي دوجداره و عدم كنترل در انجام فرآيند و مشكل در نمونه گيري براي بررسي سينيتيكي پليمريزاسيون و همچنين در انجام فرآيندهاي پليمريزاسيون زنده به دليل اينكه در طي انجام فرآيند نبايد اكسيژن به محيط واكنش وارد شود چرا كه انجام اين واكنش ها به حضور اكسيژن حساس مي باشند، اين دستگاه طراحي شد. با استفاده از اين دستگاه هر كدام از شيشه هاي نمونه گيري به عنوان يك رآكتور عمل مي كند. در رآكتورهاي شيشه اي دوجدداره قبلي به هنگام نمونه گيري اكسيژن وارد محيط واكنش مي شود و امكان بررسي دقيق سينيتيك براي پليمريزاسيون زنده وجود نداشت ولي در اين دستگاه با استفاده از همزن هاي مغناطيسي ساخته شده كه در زير حمام و محل قرارگيري شيشه هاي نمونه گيري تعبيه شده است، نمونه گيري در زمان هاي مختلف امكان پذير مي باشد.

به منظور افزايش آبدوستي نانو/ميكرو الياف الكتروريسي شده از پليمرهاي آبگريز، آلياژسازي پليمر پايه (آبگريز) با پليمرهاي آبدوست، روشي مقرون به صرفه و آسان است. با اينحال الياف آلياژي بدست آمده از اين روش، به دليل اختلاط فازي نامناسب، در محيط هاي آبي ناپايدار بوده و به سرعت پيوستگي خود را از دست مي دهند. در اين اختراع، از پولاكسومر به عنوان پليمر آبدوست استفاده شده و با ايجاد شرايط شيمي فيزيكي مناسب در حين الكتروريسي از طريق اصلاح چينش الكتروريسي، درصد حضور پولاكسومر در سطح الياف افزايش يافت تا از اختلاط فازي نامناسب جلوگيري شود. الياف حاصله داراي زوايه تماس آب صفر (فوق آبدوست) هستند و در محيط هاي آبي پايدارند. كاربرد اين الياف از مهندسي بافت و دارورساني تا غشاهاي تصفيه و تبادل يون گسترده است.

اختراع حاضر به‌طور كلي به حوزه كامپوزيت‌هاي پليمري و به‌طور جزئي‌تر به نانوكامپوزيت‌هاي پليمري پلي‌آكريلونيتريل (PAN) حاوي نانوصفحات بلوري فسفات آهن (IP) با خاصيت بازدارندگي شعله مرتبط مي‌باشد. نانوصفحات بلوري IP با استفاده از روش سنتزي ساده سولوترمال و به‌صورت تك‌مرحله‌اي سنتز شدند. از نسبت مولي 1:1 پيش‌ماده آهن (مانند آهن (II) سولفات) و پيش‌ماده فسفردار (همچون فسفريك اسيد) در حضور مخلوط آب و الكل (به‌عنوان حلال) جهت سنتز نانوصفحات بلوري IP استفاده شد. درصد وزني بازدارنده شعله در نانوكامپوزيت نهايي مي‌تواند از 5/0 تا 20 درصد وزني نسبت به پليمر باشد. بازدارنده شعله معرفي‌شده، از طريق ايجاد لايه زغالي بيشتر و مستحكم‌تر سبب ايجاد بازدارندگي شعله مي‌شود. علاوه بر اين، IP به‌خوبي در ماتريس پليمري PAN پخش شده و نانوكامپوزيت يكنواختي ايجاد مي‌كند كه همين موضوع باعث افزايش هر چه بيشتر خاصيت بازدارندگي شعله نيز مي‌شود.

اختراع حاضر به‌طور كلي به حوزه كامپوزيت‌هاي پليمري و به‌طور جزئي‌تر به چگونگي تهيه و توليد نانوكامپوزيت‌هاي پليمري پلي‌آكريلونيتريل (PAN) حاوي نقاط كوانتومي گرافني (GQD) با خاصيت بازدارندگي شعله كه در آن GQD با استفاده از تركيبات فسفردار اصلاح شده‌ است، مرتبط مي‌باشد. در اين اختراع، PGQD به‌صورت تك‌مرحله‌اي و با استفاده از روش هيدروترمال سنتز شد. از مواد شيميايي ارزان و در دسترس جهت سنتز بهره گرفته شد. مواد اوليه واكنش متشكل از سه تركيب كربن‌دار (مانند گلوكز)، نيتروژن‌دار (مانند اوره) و فسفردار (همچون سديم پلي‌فسفات) بود؛ به‌طوري كه نسبت‌هاي مولي منبع كربن : نيتروژن و منبع نيتروژن : فسفر از 1:1 تا 1:1/0 متغير بود. 15 تا 30 و 8 تا 20 درصد وزني PGQD سنتزشده را به ترتيب فسفر و نيتروژن تشكيل مي‌دهد. درصد وزني PGQD در نانوكامپوزيت نهايي نيز بين 5/0 تا 15 درصد است. PGQD از يك‌سو از طريق كاتاليز واكنش كربنيزه‌شدن، سرعت تشكيل لايه زغالي محافظ را افزايش مي‌دهد و از طرف ديگر، با افزايش استحكام لايه زغالي، بازدارندگي شعله را بهبود مي‌بخشد. علاوه بر اين، PGQD به‌خوبي در ماتريس پليمري PAN پخش شده و نانوكامپوزيت يكنواختي ايجاد مي‌كند كه همين موضوع باعث افزايش هر چه بيشتر خاصيت بازدارندگي شعله آن‌ نيز مي‌شود.

حضور نانو ذرات خاك رس در نانو كامپوزيت پلي استايرن باعث بالا رفتن بسياري از خواص محصول نسبت به پلي استايرن خالص از جمله خواص مكانيكي و خواص حرارتي مي گردد. پلي استايرن در حجم زيادي و اكثرا به روش راديكال آزاد سنتز شده و مورد مصرف واقع مي شود. به همين دليل توليد نانو كامپوزيت پلي استايرن با اين روش نيز بسيار معمول است. د توليد پلي استايرن و نانو كامپوزيت آن به روش راديكال آزاد امكان كنترل وزن مولكولي و توزيع آن وجود ندار. هم چنين با استفاده از روش پليمريزاسيون راديكال آزاد امكان تهيه كوپليمرهاي با ساختارهاي معين مانند كوپليمر بلوكي ، پيوندي ، برسي، ستاره اي و ... وجود ندارد. استفاده از روش پليمريزاسيون زنده به علت ماهيت زنده انتهاي زنجيري امكان تهيه ساختارهاي فوق را با استفاده از روش هاي افزايش ترتيبي مونومر ، پيوند زدن از ميان، پيوند زدن بر و ... فراهم مي سازد. قابل ذكر است كه تعدادي زيادي از ساختارهاي فوق با روش هاي آنيوني و كاتيوني زنده نيز قابل تهيه هستند. اما دو روش فوق بسيار نسبت به ناخالصي حساس هستند و در حضور مقدار كمي ناخالصي سيستم پليمريزاسيون كاملا بر هم خورده و يا به صورت كامل متوقف مي شوند. علاوه بر اين روش كاتيوني براي تهيه پلي استايرن و نانو كامپوزيت آن نياز به دماهاي پايين دارد كه امكان فراهم سازي آن در اشل صنعتي نياز به مخارج فراواني دارد. لذا استفاده از روش هاي پليمريزاسيون راديكالي زنده توصيه مي شود. در بين روش هاي راديكالي زنده، روش ATRP به دليل فراهم بودن تجاري همه واكنش دهنده هاي آن و هم چنين عدم حساسيت زياد به ناخالصي و امكان انجام در شرايط بسيار آسان نسبت به ساير روش هاي زنده امكان دستيابي به ساختارهاي مولكولي معين با وزن مولكولي معين و توزيع بسيار باريك وزن مولكولي را فراهم مي سازند. در اين اختراع به تهيه خلاصه اختراع پلي بوتيل اكريلات در حجم زيادي و اكثر به روش راديكال آزاد سنتز شده و مورد مصرف واقع مي شود. در توليد پلي بوتيل اكريلات به روش راديكال آزاد امكان كنترل وزن مولكولي و توزيع آن وجود ندارد. هم چنين با استفاده از روش پليمريزاسيون راديكال آزاد امكان تهيه كوپليمرهاي با ساختارهاي معين مانند كوپليمر بلوكي، پيوندي، برسي، ستاره اي و ... وجود ندارد. استفاده از روش پليمريزاسيون زنده به علت ماهيت زنده انتهاي زنجيري امكان تهيه ساختارهاي فوق را با استفاده از روش هاي افزايش ترتيبي مونومر، پيوند زدن از ميان، پيوند زدن بر و ... فراهم مي سازد. قابل ذكر است كه تعداد زيادي از ساختارهاي فوق با روش آنيوني نيز قابل تهيه هستند. اما اين روش بسيار نسبت به ناخالصي حساس است و در حضور مقدار كمي ناخالصي سيستم پليمريزاسيون كاملا به هم خورده و يا به صورت كامل متوقف مي شود. لذا استفاده از روش هاي پليمريزاسيون راديكالي زنده توصيه مي شود. در بين روش هاي راديكالي زنده، روش ATRP به دليل فراهم بودن تجاري همه واكنش دهنده هاي آن و هم چنين عدم حساسيت زياد به ناخالصي و امكان انجام در شرايط بسيار آسان نسبت به ساير روش هاي زنده امكان دستيابي به ساختارهاي مولكولي معين با وزن مولكولي معين و توزيع بسيار باريك وزن مولكولي را فراهم مي سازند. در اين اختراع به تهيه پلي بوتيل اكريلات با روش ATRP پرداخت شده است. پلي بوتيل اكريلات حاصل از اين روش علاوه بر توزيع باريك وزن مولكولي قابليت استفاده به عنوان ماكرومونومر براي تهيه انواع متفاوت كوپليمر را داراست. نانو كامپوزيت پلي استايرن با روش ATRP پرداخته شده است. نانو كامپوزيت پلي استايرن حاصل از اين روش علاوه بر توزيع باريك وزن مولكولي قابليت استفاده به عنوان ماكرومونومر براي تهيه انواع متفاوت نانو كامپوزيت هاي كوپليمري را داراست.

نانو كامپوزيت پلي اوافين/خاك رس با روش هيبريدي پليمريزاسيون در جا و اختلاط مذاب

اين اختراع با عنوان غشاي پليمري نانو كامپوزيتي PEBAX/ سيليكا بر پايه فرآيند سل – ژل براي جداسازي گازي در زمينه شيمي، جداسازي گازي، محيط زيست، صنايع نفت و گاز و پليمر و مباحث مرتبط با مهندسي شيمي كاربرد دارد. ضرورت جداسازي گازهاي قطبي از گاز طبيعي به روشي كارآمد، انگيزه اي براي حركت به سمت فناوري غشايي مي باشد. از طرفي غشاهاي با تراوايي بالا داراي گزينش پذيري كم و بالعكس، هستند و اين از محدوديت هاي فرآيندهاي غشايي مي باشد. در اين اختراع با انتخاب محيط پليمري از جنس پليمر PEBAX-1657 كه تمايل مناسبي به گازهاي قطبي بالاخص كربن دي اكسيد دارد و حلال دي متيل استاميد با تطابق ساختاري با پليمر و ايجاد شرايط مناسب براي كنترل فرآيند سل-ژل، باعث ايجاد محلول يكنواخت پليمري مي شود و از طرفي انتخاب افزودني از فاز معدني از جنس سيليكا كه به دليل گروه هاي هيدروكسيل روي سطح خود كارايي غشا را در جداسازي كربن دي اكسيد از متان بالا مي برد و از طرف ديگر به كار گيري روش سل-ژل به صورت درجا، براي وارد كردن فاز معدني در محيط پليمري كه باعث توزيع يكنواخت و مناسب فاز معدني شده است، افزايش همزمان تراوايي و گزينش پذيري حاصل شده است.