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.

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.

انتخاب و استفاده از الكترون دهنده داخلي و خارجي براي دستيابي به كاتاليستي با عملكرد مناسب در پليمريزاسيون پروپيلن ضروري مي باشد زيرا الكترون دهنده داخلي هم بر عملكرد فرآيند و هم بر محدوده گريدهاي قابل توليد تاثير گذار مي باشد به گونه اي كه با انتخاب الكترون دهنده مناسب فعاليت و پاسخ دهي به هيدروژن كاتاليست بهبود مي يابد و در عين حال خواص مكانيكي و رئولوژيكي پليمر به خاطر كنترل بهتر توزيع جرم مولكولي، ميزان اليگومر و ميكروتاكتيسيتي ارتقا مي يابد. روش هاي مختلفي براي سنتز تركيبات شيميايي از خانواده دي اترها، دي استرها و سيليل استرها كه به عنوان الكترون دهنده در ساخت كاتاليست استفاده مي شوند. برخي از روش هاي ارائه شده شامل روش هاي با روش اجرايي مشكل، زمان طولاني و يا ميزان بازده نهايي اندك مي باشند و در بعضي موارد روش هاي ارائه شده براي سنتز برخي تركيبات بخصوص دي استرها عملا منجر به نتيجه نمي شود. در اختراع حاضر هدف ارائه روش بهينه سنتز جهار تركيب الكترون دهنده متفاوت برمبناي روش هايي عملي مي 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.

اين اختراع مرتبط با فرايند ساخت كاتاليست زيگلرناتا براي توليد پلي پروپيلن و پلي اتيلن مي باشد. يكي از مشكلات مرسوم در فرايند ساخت كاتاليست عدم حفظ مورفولوژي پايه و شكستن ذرات كاتاليست مي باشد. عدم كنترل مناسب شرايط واكنش بخصوص از لحاظ شرايط دمايي و مقادير مواد اوليه مورد استفاده، مي تواند مقاومت ذاتي پايه را تحت تاثير قرار داده و منجر به خرد شدن ذرات و كاهش عملكرد كاتاليست گردد. اختراع حاضر بر اساس ارتقاء روش ساخت كاتاليست بر پايه ساپورت كروي، براي دستيابي به كاتاليستي كه همزمان فعاليت و مورفولوژي مناسبي را دارا مي باشد، انجام شده است. در عين حال براي اولين بار تاثير استفاده از تركيبات دي اتري و سوكسيناتي به عنوان الكترون دهنده داخلي در اين دسته از كاتاليست ها بررسي گرديد.