هيدروژل ها پليمرهاي آبدوست شبكه اي شده هستند كه در آب انحلال ناپذيرند. اين پليمرهاي آبدوست داراي اتصالات عرضي هستند، كه قابليت جذب و نگهداري مقادير زيادي آب (صدها برابر وزن اوليه) و محلول هاي آبي را حتي اگر تحت فشار باشند، دارند. كربوپل يك پليمر يا كوپليمر آكريليك اسيد شبكه اي شده است كه ذرات بسيار ريز و سفيد با جرم مولكولي بسيار بالا و قابليت تورم در آب را دارند. . به علت ذرات ريز كربوپل، از تورم آنها در آب ميكروژل به‌دست مي آيد كاربرد هيدروژل ها براي آبرساني به مواد سيماني و عمل آوري آنها بيش از يك دهه است كه مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است.. عمل آوري دروني به معني فراهم آوردن بخشي از آب مورد نياز براي فرآيند آبدارشدن سيمان به صورت آب ذخيره شده در درون مواد جاذب و نگهدارنده آب در مخلوط سيماني است. براي اينكه بتوان از ماده اي براي عمل آوري دروني استفاده كرد بايد ميزان جذب آب آن بالا بوده، آب جذب شده را به آساني در اختيار بگذارد و همچنين با سامانه سيماني سازگار باشد. افزايش ويسكوزيته و سخت شدن سيمان يكي از نقاط ضعف هيدروژل ها محسوب مي شود كه منجر به كاهش كارايي و عملكرد خمير سيمان مي گردد. به همين دليل از ابر روان كننده ها براي كاهش ويسكوزيته و افزايش عملكرد سيمان استفاده مي گردد. در اين اختراع ميكروژل بر پايه كربوپل (پلي آكريليك اسيد شبكه اي) با استفاده از مونومر كاتيوني 2- آكريلوئيل اكسي اتيل تري متيل آمونيوم در غلظت هاي متفاوت با استفاده از روش فرا صوت اصلاح سطح شده است. استفاده از اين ميكروژل علاوه بر داشتن جذب بالا باعث كاهش ويسكوزيته سيمان و افزايش كارايي آن نيز شده است. به عبارت ديگر اثر روان كنندگي بر روي خمير سيمان داشته است. در اين اختراع ميكروژل ساخته شده علاوه بر جذب آب بالا و افزودن رطوبت به سيمان و پخت آن باعث كاهش ويسكوزيته سيمان و افزايش عملكرد آن مي شود.

خلاصه اختراع: عنوان: ساخت پليمرهاي شاخه¬اي 4 گانه بر پايه نمك سديم مونومرهاي آكريليك اسيد، مالئيك انيدريد، متآكريليك اسيد و ماكرومونومر هيدروكسي پلي اتيلن گلايكول متآكريلات با روش پليمريزاسيون راديكالي آزاد جهت افزودني بتن. اين اختراع در زمينه شيمي و فناوري مهندسي پليمريزاسيون مي¬باشد. كنترل بهينه فرمولاسيون ساختاري در قالب سنتز پليمرهاي 4 گانه، در اين اختراع مورد توجه قرار گرفته است. كاربرد اصلي اين اختراع، بعنوان افزودني بتن مي¬باشد. پليمرهاي چهارگانه سديم آكريليك اسيد- سديم مالئيك انيدريد- سديم متآكريليك اسيد- هيدروكسي پلي اتيلن گلايكول متآكريلات با تغيير در طول و تعداد شاخه¬هاي پلي اتيلن گلايكول و نيز بخش¬هاي يوني به روش پليمريزاسيون راديكالي آزاد ساخته شد. ساخت اين اختراع شامل روش¬هاي استري شدن پلي اتيلن گلايكول با وزن مولكولي 3000-1000 گرم بر مول با متآكريليك اسيد در حضور تولوئن و بازدارنده هيدروكينون براي ساخت ماكرومونومر هيدروكسي پلي اتيلن گلايكول متآكريلات مي¬باشد. شرايط استري شدن شامل دماي 110-100 درجه سانتي¬گراد، فشار 1 اتمسفر و زمان 4-3 ساعت مي¬باشد. در مرحله بعد واكنش پليمريزاسيون راديكالي آزاد ماكرومونومر ساخته شده با مونومرهاي نمك سديم آكريليك اسيد/ مالئيك انيدريد/ متآكريليك اسيد در حضور آغازگر پتاسيم پرسولفات، در محيط آبي و محدوده دمايي 80-70 درجه سانتي¬گراد، فشار 1 اتمسفر و زمان 7-6 ساعت انجام شد. با تغيير تركيب درصد مولي 4 مونومر در محدوده 40-15، امكان سنتز پليمر 4 گانه با فرمولاسيون¬هاي مختلف فراهم مي¬شود. تنوع در فرمولاسيون انواع پليمرهاي 4 گانه ساخته شده در جهت ايجاد خواص متنوع شناور سازي و هيدراتاسيون ذرات ميكرونيزه فعال و سيماني و نيز فشردگي محصولات بتني مي¬باشد.

اين اختراع در زمينه شيمي و فناوري مهندسي پليمريزاسيون مي¬باشد. دست يافتن به ساختار مولكولي متنوع و كارا براي پليمر چند جزيي در اين اختراع مورد توجه قرار گرفته است. كاربرد اصلي اختراع بعنوان بهبود دهنده خواص اجرايي، هيدراتاسيون و فشردگي بتن مي¬باشد. انواع پليمرهاي چند جزيي از تركيب روش¬هاي استري شدن و پليمريزاسيون راديكالي آزاد سنتز شدند. اين پليمرها شامل شاخه¬هاي متوكسي پلي اتيلن گلايكول با وزن مولكولي 1200 گرم بر مول و پلي اتيلن گلايكول با وزن مولكولي 1500 گرم بر مول مي¬باشند. بخش¬هاي داراي يون فعال جهت برهمكنش مناسب با تركيبات فعال موجود در انواع بتن مونومرهاي نمك سديم متآكريليك اسيد، مالئيك انيدريد و آكريليك اسيد مي باشد. واكنش استري شدن ميان پلي ال با مونومر آكريليك اسيد به مدت 30/5-30/3 ساعت در حضور بازدارنده هيدروكينون و حلال آزئوتروپيك تولوئن و دماي 110-100 و فشار 1 اتمسفر انجام شد. در ادامه، مونومرهاي شاخه¬دار حاصل از واكنش استري شدن و مونومرهاي نمك سديم آكريليك اسيد، مالئيك انيدريد و متآكريليك اسيد از طريق واكنش پليمريزاسيون راديكالي آزاد واكنش دادند. در اين واكنش از آغازگر پتاسيم پرسولفات، در محيط آبي و محدوده دمايي 80-70 درجه سانتي¬گراد، فشار 1 اتمسفر و زمان 7-6 ساعت استفاده شد. تركيب درصد واحدهاي تكراري انواع پليمر سنتز شده در محدوده 35-15درصد مولي از مونومرها بود. تغييرات درصد مولي واحدهاي يوني در زنجير اصلي و نيز نوع و تعداد شاخه¬ها روي ميزان سهولت اجراي بتن، مقدار آب مصرفي و برهمكنش آنها با اجزاي فعال بتن اثر دارد.

اين اختراع در زمينه شيمي و فناوري مهندسي پليمريزاسيون مي¬باشد. تهيه انواع پليمرها با 4 واحد تكراري مختلف و با انواع نسبت¬هاي مولي از مونومرهاي داراي شاخه به مونومرهاي داراي يون¬ انجام شد. تركيبات پليمري بدست آمده در اين اختراع با ساير تركيبات آلي و معدني برهمكنش كننده با سيمان فرموله شد. كاربرد اصلي اختراع بعنوان افزودني بتن مي¬باشد. ابرروان كننده¬هاي سنتز شده داراي مونومرهاي شاخه¬اي¬ با ساختار متوكسي پلي اتيلن گلايكول متآكريلات و وزن مولكولي 950-840 گرم بر مول و نيز متوكسي پلي اتيلن گلايكول آكريلات با وزن مولكولي 2070-820 گرم بر مول مي¬باشند. علاوه بر اين، داراي واحدهاي تكراري فعال مانند مونومرهاي نمك سديم متآكريليك اسيد، آكريليك اسيد، مالئيك انيدريد، فوماريك اسيد، سولفونيك اسيد و 2 آكريل آميدو 2 متيل پروپان سولفونيك اسيد نيز هستند. مونومرهاي شاخه¬اي از طريق واكنش استري شدن متوكسي پلي اتيلن گلايكول با مونومرهاي آكريليك اسيد و متآكريليك اسيد بدست مي¬آيد. دماي واكنش استري شدن 110-100 درجه سانتي گراد بوده و از كاتاليست پاراتولوئن سولفونيك اسيد، بازدارنده هيدروكينون و حلال تولوئن استفاده مي¬شود. تهيه ابرروان كننده¬ها با 4 واحد تكراري مختلف از طريق واكنش پليمريزاسيون راديكالي آزاد ميان مونومرهاي شاخه¬دار و مونومرهاي داراي يون در محيط آبي انجام مي¬شود. نسبت مولي مونومرهاي داراي شاخه به مونومرهاي حاوي يون در محدوده 42/0-05/0 و سبت مولي مونومرهاي داراي يون سولفونيك اسيد به كربوكسيليك اسيد در محدوده 6/0-1/0 مي-باشد. واكنش¬ها در دماي 70-60 درجه سانتي¬گراد، فشار محيط -يعني 1 اتمسفر-، با شروع ‌كننده پتاسيم پرسولفات، و عامل¬هاي انتقال به زنجير ايزوپروپانل و تيوگلايكوليك اسيد استفاده شد. محصول بدست آمده با پودر تري سديم پلي فسفات بعنوان بازدارنده و كمپلكس كننده، پودر ليگنوسولفونات كلسيم بعنوان بازدارنده، پودر پلي وينيل الكل بعنوان فدا شونده، ايزوپروپيل الكل بعنوان نگهدارنده و ضد كف فرموله مي¬شود. اين مواد روي نسبت آب به سيمان، سياليت سيمان، نحوه آبدار شدن سيمان و نيز حفظ اسلامپ، زمان گيرايش و فشردگي بتن اثر دارند.

اين اختراع در زمينه شيمي و فناوري مهندسي پليمريزاسيون مي¬باشد. كاربرد اصلي اختراع بعنوان افزودني بتن مي¬باشد. ابرروان كننده¬ حاوي نانو ذرات توليد شد. اين تركيب شامل پليمرهاي شاخه¬اي محلول به همراه نانو ذرات سيليكا فيوم مي¬باشد. مونومر شاخه¬اي متوكسي پلي اتيلن گلايكول متآكريلات (PEGMA) با وزن مولكولي 950 گرم بر مول مي¬باشد. مونومرهاي با عامليت اسيدي شامل آكريليك اسيد و مالئيك انيدريد مي¬باشد. واكنش پليمريزاسيون راديكالي آزاد در دماي 70-60 درجه سانتي¬گراد، فشار 1 اتمسفر و در حضور 25-4 درصد وزني نانو سيليكا فيوم انجام ¬شد. محصول بدست آمده بصورت رزين يكنواخت مي¬باشد. تركيب بدست آمده به مدت 1 ساعت هم مي¬خورد. در حين هم خوردن، مخلوط حاوي آب و نانوذرات سيليكا فيوم به اين تركيب افزوده مي¬شود. تركيب بدست آمده بسيار غليظ و داراي درصد جامد در محدوده 50-40 درصد وزني مي¬باشد. بتن¬هاي خود متراكم سهولت اجراء و استحكام فشاري بالا را ندارند. بنابراين ابرروان كننده حاوي نانوذرات تهيه شده موجب كاهش نسبت آب به سيمان، افزايش سياليت و اسلامپ، كنترل زمان گيرايش و افزايش فشردگي و مقاومت فشاري بتن مي¬شود.

اين اختراع در زمينه شيمي ساختمان مي باشد. پليمرهاي سوپرجاذب انواع خاصي از هيدروژل ها هستند كه موادي آبدوست با ساختار شبكه اي بوده و قادرند مقادير بسيار زيادي آب يا محلول هاي آبي را به صورت فيزيكي در ساختار خود جذب كرده و نگاه دارند. يكي از كاربردهاي اين مواد كه از گروه رزين ها مي باشند در صنعت بتن است. به منظور فراهم آوردن بخشي از آب مورد نياز براي فرآيند آبدارشدن يا پخت سيمان از مواد جاذب و نگهدارنده آب در مخلوط سيماني استفاده مي شود. با جذب آب توسط مواد جاذب، درحين آبدار شدن بتن، رطوبت نسبي درون مخلوط همواره حفظ مي¬شود و از خودخشكانش و جمع شدگي خود بهخودي جلوگيري مي شود. براي اينكه بتوان از ماده اي براي عمل آوري دروني سيمان استفاده كرد بايد ميزان جذب آب آن مناسب با شرايط بوده و آب جذبشده را به صورت كنترل شده در اختيار سيمان بگذارد و همچنين با سامانه سيماني سازگار باشد. بر همين اساس براي اولين بار پليمرهاي سوپرجاذب بر پايه 2-آكريلاميدو-2-متيل پروپان سولفونيك اسيد (AMPS) سنتز شد. AMPS يك پلي الكتروليت قوي است و به دليل داشتن گروه هاي يوني قوي سولفونيك اسيد داراي جذب آب بالاتري نسبت به سوپرجاذب هاي بر پايه ي آكريليك اسيد و آكريلاميد است. بالاترين ميزان جذب به مقدار 425 گرم برگرم هيدروژل به دست آمد. همچنين پليمرهاي شاخه¬اي بر پايه AMPS داراي سازگاري بالايي با سيمان مي باشند كه به عنوان سوپرپلاستي سايزر نيز مورد استفاده قرار مي گيرند.

اين اختراع در زمينه شيمي و فناوري مهندسي پليمريزاسيون ميباشد. كاربرد اصلي اختراع بعنوان افزودني بتن ميباشد. توليد نسل جديد ابرروان كننده پلي كربوكسيلات اتر با حفظ اسلامپ بالا براي انواع بتنهاي پيشرفته انجام شد. پليمريزاسيون درشت مونومرهاي آليل پلي اكسي اتيلن اتر (APEG, Mn=1000 g/mol)، ايزوپنتنيل پلي اتيلن گلايكول (TPEG) و ايزوبوتنيل اتيلن گلايكول (HPEG) با وزن مولكولي 3000-2500 گرم بر مول و آكريليك اسيد و مالئيك انيدريد در محيط توده و حلالي (آب يا تتراهيدروفيوران) انجام شد. درصد وزني درشت مونومر، آكريليك اسيد و مالئيك انيدريد در محصول مقدار 50-25، 18-5 و 12-0ميباشد. مقدار شروع ‌كننده آزوبيس ايزوبوتيرو نيتريل 68/0-03/0 و پتاسيم پرسولفات 37/0-05/ و عامل انتقال به زنجير تيوگلايكوليك اسيد 2-02/0 درصد وزني كل اجزاي واكنش ميباشد. درشت مونومر از ابتدا و آكريليك اسيد، مالئيك انيدريد، آغازگر، عامل انتقال به زنجير و حلال در طول 3-2 ساعت به محيط واكنش افزوده شد. دماي واكنش oC 85-65، دور همزن 300-250 دور بر دقيقه و زمان واكنش 30/4-3 ساعت و فشار محيط - 1 اتمسفر- ميباشد. محصول بصورت رزين يكنواخت و غليظ با درصد جامد 65-40 ميباشد. در بتنهاي پيشرفته براي رسيدن به حفظ اسلامپ بالا، كنترل زمان گيرايش و افزايش فشردگي و مقاومت فشاري از ابرروان كننده هاي فوق استفاده ميشود.

اين اختراع در زمينه شيمي و فناوري مهندسي پليمريزاسيون مي باشد. تركيبات بدست آمده بعنوان ترموپلاستيك هاي جديد اصلاح شده مي باشند. سنتز كوپليمرهاي استايرن و 1- هگزن در محيط توده و حلال تولوئن با روش هاي پليمر شدن راديكالي آزاد و كاتاليستي زيگلر- ناتا انجام شد. واكنش هاي كوپليمر شدن راديكالي آزاد با نسبت وزني مونومرهاي استايرن به 1- هگزن 25/0-9، دماي 120-80 درجه سانتي گراد، فشار محيط يعني 1 اتمسفر، دور همزن 300-250 دور بر دقيقه و زمان واكنش 6-4 ساعت انجام شد. در برخي واكنش ها، مقدار نسبت وزني حلال به كل مواد 30-0 درصد و نسبت وزني آغازگر بنزوئيل پراكسيد به كل مواد 2/0-1/0 درصد مي باشد. در واكنش هاي همو و كوپليمر شدن كاتاليستي زيگلر ناتا مقدار نسبت وزني مونومرهاي 1- هگزن به استايرن 4-100، دما 60 درجه سانتي گراد، فشار محيط -يعني 1 اتمسفر-، دور همزن 300-250 دور بر دقيقه و زمان واكنش 90 دقيقه مي باشد. مقدار درصد وزني كاتاليست تترا كلريد تيتانيوم به كل مواد 2/0 درصد و نسبت مولي كمك كاتاليست تري اتيل آلومينيوم به كاتاليست فوق 200 مي باشد. انواع كوپليمرهاي ساخته شده بعد از خالص سازي داراي درصدهاي مختلف از استايرن و 1- هگزن هستند. دماي انتقال شيشه اي آنها در محدوده 6/44- تا 2/81 درجه سانتي گراد با رفتارهاي لاستيكي تا نسبتا چقرمه مي باشند.

اين اختراع در زمينه شيمي و فناوري مهندسي پليمريزاسيون مي¬باشد. كاربرد اصلي اختراع توليد سوپرگريدهاي تجاري پلي اتيلن مي¬باشد.فرآيند توليد سوپرگريدهاي پلي¬اتيلن با فرآيندپذيري عالي با استفاده از كاتاليست زيگلر- ناتاي ارتقاء يافته انجام شد. سيستم كاتاليستي مورد ¬استفاده شامل منيزيم اتوكسايد با نسبت مولي 5/0-1/0 و كمك كاتاليست تري¬اتيل¬آلومينيوم در محدوده 1000-1 به تتراكلريد تيتانيم مي باشد. كاتاليست در دماي 130-80 درجه سانتي گراد ساخته شد و نسبت مولي هالو¬كربن سيكلوهگزيل¬كلرايد و تركيبات قطبي متانل و دي اتيل اتر به تتراكلريد تيتانيم در محدوده 10-0 و 5/0-01/0 مي باشد. براي ساخت كاتاليست هالوكربن به همراه تركيبات قطبي در دو مرحله شامل قبل از افزودن تتراكلريد تيتانيوم و بعد از فعال سازي كاتاليست با تري اتيل آلومينيوم افزوده شد. واكنش پليمريزاسيون درون رآكتور 1 ليتري بوچي در رنج فشار 10-4 بار، دماي 90-60 درجه سانتي گراد، حلال هگزان خشك، مقدار كاتاليست 001/0 تا 02/0 درصد وزني،‌ جريان اتيلن 5/0 تا 10 گرم بر دقيقه، كمك كاتاليزور تري اتيل آلومينيوم با نسبت Al/Ti 003/0 -02/0، كومونومرهاي 1-بوتن و 1-هگزن با نسبت مولي 03/0 تا 05/0 به كل اتيلن، هيدروژن با نسبت مولي 9/0-3/0 نسبت به اتيلن استفاده شد. محصولات پودري با درصد جامد 40-10 درصد وزني، تبديل (Yield) 125/0 -005/0 كيلوگرم محصول و بعد از زمان 120-40 دقيقه توليد شد. ذرات پليمر داراي اندازه 900-300 ميكرومتر،MFI با وزنه 5 كيلوگرمي 12-1،MFI با وزنه 21 كيلوگرم 70-23، FRR 15-3، دانسيته توده 4/0-2/0 گرم بر سي¬سي، نقطه ذوب 150-130 درجه سانتي گراد مي¬باشد.