ميكروبلاك يكي از افزايه‌هاي مايع سيمان حفاري مي‌باشد كه از ذرات ميكروسيليس فوق‌العاده ريز با مساحت سطح بالا ساخته مي‌شود. ميكرو سيليس يك ماده معدني متشكل از گوي‌هاي شيشه‌اي آمورف بسيار ريز سيليكون اكسيد (SiO2) مي‌باشد[1]. سيمان حفاري در فضاي بين لوله هاي جداري چاه نفت و سازند (ديواره هاي زمين) قرار مي گيرد. ميكروبلاك حاوي ذرات كروي ميكروسيليس شامل %90-89 سيليكون اكسيد آمورف مي‌باشد. ذرات ميكروسيليس فوق‌العاده ريز(ميانگين اندازه ذرات 15/0 ميكرومتر)، منجر به مساحت سطح زياد m2/g 21 مي‌شود. افزايه ميكروبلاك مي‌تواند به عنوان يك حجم افزا براي سيمان‌هاي سبك وزن و يك افزاينده مقاومت تراكمي براي سيمان‌هاي سبك دما پايين استفاده شود. اين محصول همچنين در تيكسوتروپي برخي دوغاب‌هاي سيمان سهيم مي‌باشد و به عنوان يك تسريع كننده دما پايين براي دوغاب‌هاي نمكي عمل مي‌كند. افزايه سيمان ميكروبلاك مي‌تواند در چاه‌هايي با دماي چرخشي بين F 400-60 (C 16-20) استفاده شود. ساختار شيميايي اين افزايه حاوي ذرات ميكروسيليس مي باشد كه اين ذرات با استفاده از گروهي از پايدار كننده ها نظير سپيوليت، زانتان و هيدروكسي اتيل سلولز، كربوكسي متيل سلولز، پليمرهاي آلي... در آب ديسپرس مي شوند.در واقع به طور ويژه، مقاومت تراكمي، دانسيته و نفوذپذيري سيمان با استفاده از ميكروسيليس افزايش مي يابد. براي مصارف تجاري در مقياس بالا در صنعت بتن، لازم است ميكروسيليس به شكل ايمن بسته بندي شود تا قابل انتقال باشد و با استفاده از پمپ كردن بتوان به راحتي در دوغاب هاي بتن مصرف كرد. اين نيازها به آساني با استفاده از ميكروسيليس به شكل دوغاب مايي يعني ديسپرس شده يا معلق در يك محيط حامل پايه آبي فراهم مي شود. چنين دوغاب هايي گرد و غبار را حذف مي كنند و حمل و نقل به آساني صورت مي گيرد و براي اهداف تهيه مخلوط-هاي بتن قابل استفاد ه هستند. به همين منظور افزايه ميكروبلاك كه به شكل دوغاب مي باشد و در واقع ذرات پخش شده ميكروسيليس در آب مي باشد سنتز شد. لازم به ذكر است علي رغم اينكه نام اين محصول مشابه نمونه خارجي است اما محصول توليد شده به صورت بومي و با دانش فني بومي توليد شده است و از نظر مواد اوليه و شرايط اختلاط، كاملا با محصول خارجي متفاوت است.

عنوان اختراع نانوكامپوزيت كربن – گوگرد (Carbon - Sulfur Nanocomposite) خلاصه اختراع اين اختراع با عنوان\\" نانوكامپوزيت كربن - گوگرد \\" ارائه شده است و براي اولين بار در دنيا در پژوهشكده توسعه صنايع شيميايي، توسط نرمين بهرامي آده، نورعلي محمدي و فاطمه خرم جاه سنتز شده است. اين كامپوزيت طي دو مرحله مجزا سنتز شد. ابتدا تركيب نانوحفره كربني گرافيتي با استفاده از روش قالبگيري سخت سنتز گرديد . در اين روش از مخلوط نانو كلسيم كربنات به عنوان قالب سخت(جزء A)، پيش ماده¬هاي كربني مختلف شامل ساكارز، فورفوريل الكل، نفتالن و آنتراسن(جزء B) در حضور نمك فلزات آهن، نيكل و منگنز به عنوان كاتاليزور(جزء C) براي گرافيته كردن تركيبات كربني، استفاده شد. مخلوط فوق توسط همزن مغناطيسي هم زده شد تا همگن شود. در مرحله بعد، مخلوط¬ حاصل در محدوده¬ي دمايي10-200 درجه سانتي گراد قرار گرفت تا به شكل ژل(جزء D) در آيد(شكل 1). حرارت تحت جو نيتروژن انجام مي شود. پس از سرد شدن تا دماي محيط تحت گاز نيتروژن، ماده سياه رنگي(جزء E) حاصل گرديد كه به مدت معين با كلريدريك اسيد هم زده شد تا نانو كلسيم كربنات از حفرات ماده حاصل جدا ¬شود. پس از صاف و خشك كردن كربن گرافيتي نانوحفره(جزء F) تهيه شد. گرافيته بالاتر و در نتيجه آن هدايت الكتريكي بالاتر يك تركيب نشان دهنده نسبت بالاتر پيوندهاي sp2 موجود در ساختار نسبت به پيوندهاي sp3 مي باشد. سپس كامپوزيت نانوحفره¬ي كربن – گوگرد(جزء H)، با روش ذوب گوگرد تهيه گرديد كه در طول فرايند ذوب، گوگرد با نيروي مويينگي، به طور كاملاً موثري وارد حفرات ماده كربني شد. نانوكامپوزيت كربن - گوگرد، يك تركيب جديد با خواص فوق العاده¬اي مانند مساحت سطح بالا، ساختار منظم حفرات، حجم بالاي حفرات، توزيع منظم اندازه حفرات، قابليت تنظيم اندازه حفرات، هدايت الكتريكي و برهمكنش با مولكول¬هاي آلي كاربردهاي زيادي در جذب،جداسازي، كاتاليز، دارورساني و اندازه¬گيري مولكولهاي بيولوژيكي دارا مي باشد.

خلاصه اختراع اين اختراع با عنوان " افزايه هاي كنترل كننده كاهش سيال سيمان حفاري در دماهاي بالا(J-110) و كنترل كننده كاهش سيال سيمان حفاري در دماهاي پايين(J-400)" ارائه شده است و براي اولين بار در كشور در پژوهشكده توسعه صنايع شيميايي توسط نرمين بهرامي آده، نورعلي محمدي، فاطمه خرم جاه و ناهيد محمدحسيني انجام شده است. افزايه كنترل كننده كاهش سيال در دماي بالا (J-110) و در دماي پايين(J-400) از افزايه¬هاي سيمان حفاري مي¬باشند. سيمان حفاري در فضاي بين لوله¬هاي جداري چاه نفت (casing) و سازند (ديواره¬هاي زمين) قرار مي-گيرد. ساختار شيميايي اين دو افزايه يكسان است و تفاوت آن ها در نسبت وزني مونومرهاي آكريل آميد و 2- آكريل آميدو 2- متيل پروپان سولفونيك است بطوري كه از اختلاط مونومرهاي آكريل آميد (20-70% وزني، A) و 2- آكريل آميدو 2- متيل پروپان سولفونيك (30-80% وزني، B) و افزودني هايي نظير عامل اتصال عرضي(C) و آغازگرهاي پرسولفاتي(D) افزايه J-110 و J-400 تهيه مي شود(شكل 3). از آنجايي كه مونومرهاي واكنش داراي پيوند دوگانه هستند در نتيجه براي تشكيل كوپليمر لازم است در محل پيوند دوگانه، واكنش پليمريزاسيون اتفاق بيفتند. اين نوع پلميريزاسيون كه در آن واكنش بر روي يك پيوند دوگانه صورت مي گيرد واكنش افزايشي ناميده مي شود. مهمترين روش و مكانسيم براي تهيه تركيبات پليمري از اين نوع، استفاده از مكانسيم هاي راديكالي است كه در آن يك آغازگر به مخلوط واكنش اضافه مي شود تا راديكال مونومر مورد نظر را توليد كند. پس از اين مرحله واكنش پلميريزاسيون به صورت زنجيري ادامه مي يابد تا محصول نهايي ايجاد گردد. هنگامي كه دوغاب سيمان در مجاورت يك سازند متخلخل قرار مي¬گيرد فرايند فيلتراسيون اتفاق مي¬افتد؛ بدين معني كه فاز آبي از دوغاب به داخل سازند نفوذ مي¬كند و ذرات سيمان را پشت سازند جا مي¬گذارد. اين فرايند به عنوان كاهش سيال مشهور است. با كاهش حجم فاز آبي دوغاب در نتيجه فيلتراسيون، دانسيته دوغاب افزايش مي-يابد و عملكرد دوغاب (رئولوژي ـ زمان بندش و ...) از ميزان اصلي آن انحراف مي¬يابد و اگر ميزان كاهش سيال زياد باشد ممكن است دوغاب غيرقابل پمپ شود. افزايه هاي كنترل كننده كاهش سيال در دماهاي بالا (J-110) ودماهاي پايين (J-400)زماني مورد استفاده قرار مي¬گيرند كه سيمان در مجاورت با يك سازند متخلخل قرار مي¬گيرد. اضافه شدن اين افزايه¬ها به سيمان حفاري موجب كاهش از دست دادن آب از دوغاب سيمان به سازند داراي خلل و فرج مي¬شود. اين تركيبات يك فيلتر كيك با نفوذ پذيري پايين براي كاهش افت سيال دوغاب سيمان توليد مي كنند. افزايه J-110 در عمق هاي زياد چاه هاي نفت كه دما و فشار بالاست و آب هاي شور به كار مي رود و افزايه J-400 در عمق هاي كمتر و دماهاي متعادل تر و آب هاي شيرين كاربرد دارد.

نانو كامپوزيت گوگرد - سليكا از اختلاط و واكنش گوگرد تجاري افزايه A و B و نانو ذرات سيليكا تهيه مي شود براي تهيه اين نانو كامپوزيت از تكنيك Direct Mixing يا Melting Blending استفاده شده است در اين تكنيك ابتدا گوگرد به صورت مذاب در مي آيد و سپس در دماي مشخص مقداري افزايه A و B در مدت زمان معين با گوگرد مذاب واكنش مي كند و تركيب B (شكل 5) تشكيل مي گردد. سپس نانو ذرات سيليكا افزوده مي شود و از طريق به هم خوردن در ماتريس پليمري پخش مي گردد. مراحل تهيه اين نانو كامپوزيت به صورت بلوك - دياگرام در شكل (6) آورده شده است. كامپوزيت فوق داراي قابليت پيوند دادن مصالح ساختماني و پوشش دهي بر روي سطوح بتوني، آسفالت و ... مي باشد. بعد از سردشدن لايه نازك و مقاوم بر روي سطح با چسبندگي مناسب ايجاد مي شود. رايجترين كاربرد اين نوع كامپوزيت به عنوان بايندر بلوك هاي ساختماني براي ايجاد ديوارهاي محكم و پوشش مقاوم و پايدار در برابر فشارهاي مكانيكي و خوردگي است. حضور ذرات نانو موجب بهبود خواص كامپوزيت شده است و نشان مي دهد تكنيك استفاده شده قابليت پخش مناسب ذرات سيليكا را در ماتريس پليمر گوگردي داشته است. ذرات نانو سيليكا قبلا در اثر واكنش با يك عامل سيلاني اصلاح سطح شده اند كه Set-up اصلاح در شكل (3) نشان داده شده است. ذرات نانو سيليكا بعد از فرايند اصلاح در دماي پايين و در شرايط خلاء خشك و آماده استفاده مي شوند.

اين اختراع با عنوان سنتز و فرمولاسيون سيمان ناتراواي ضد خوردگي ارائه شده است و براي اولين بار در كشور در پژوهشكده توسعه صنايع شيميايي توسط نرمين بهرامي آده ، ميترا مهتدي حقيقفي ، آزاده پاپن، هادي خاني، فاطمه خرم جاه، ناهيد محمد حسيني ، طناز پوروالا، محمد داوود آهنچ انجام شده است. ديوارها و كف هاي صنعتي در واحدهاي توليد مواد شيميايي لازم است تا در برابر مواد خورنده حفظ شوند. بتن معمولي و فولاد در اثر تماس با اين مواد و عوامل سخت محيطي ، دچار فرسايش شده و اغلب با پوشش هاي ضد خوردگي متداول حفاظت نمي شوند. اجراي سيستم سيمان ناتراواي ضد خوردگي يكي از روش هاي مناسب جهت آب بندي و حفاظت سطوح در برابر عوامل خورنده شيميايي و محيطي به مدت طولاني مي باشد. اين سيمان از نوع محصولات خاص با مقاومت شيميايي بالا، سختي و انعطاف پذيري خوبي است كه در تركيب با سنگدانه يا به تنهايي مورد استفاده قرار مي گيرد. سيمان ناتراواي ضد خوردگي از واكنش يك ماتريس معدني يعني گوگرد با دو يا چند ماده آلي و سپس اختلاط فرآورده با يك يا چند ماده معدني به عنوان تقويت كننده و پر كننده تهيه مي شود. اين سيمان در پوشاندن كف و ديواره سالن هاي صنعتي و همچنين ساختارهاي سيماني كه در معرض خوردگي مواد شيميايي اسيدي و نمكي مختلف هستند و ديگر مواد ساختماني سريعا تخريب مي شوند همين طور سطح داخلي مخازن نگهداري آب نمك و اسيدها و حوضچه هاي Leaching اسيدي كاربرد دارد.

نانو كامپوزيت گوگرد - رس ، از اختلاط و واكنش گوگرد تجاري، افزايه A و نانو ذرات رس تهيه مي شود. براي تهيه اين نانو كامپوزيت از تكنيك Direct Mixing ياMelting Blending استفاده شده است در يان تكنيك ابتدا گوگرد به صورت مذاب در مي آيد و سپس در دماي مشخص مقداري افزايه A در مدت زمان معين با گوگرد مذاب واكنش مي كند و تركيب B (شكل 2) تشكيل مي گردد. سپس نانو ذرات رس افزوده مي شود و از طريق بهم خوردن در ماتريس پخش مي گردد. مراحل تهيه اين نانو كامپوزيت به صورت بلوك - دياگرام در شكل 3 آورده شده است. كامپوزيت فوق داراي قابليت پوشش دهي بر روي سطوح بتوني، آسفالت و ... مي باشد. بعد از سرد شدن لايه نازك و مقاوم بر روي سطح با چسبندگي مناسب ايجاد مي شود. رايجترين كاربرد اين نوع كامپوزيت به عنوان پوشش مقاوم و پايدار در برابر فشارهاي مكانيكي و خوردگي است. حضور ذرات نانو موجب بهبود خواص كامپوزيت شده است و نشان مي دهد تكنيك استفاده شده قابليت پخش مناسب ذرات رس را در ماتريس پليمر گوگردي داشته است. به دليل گيرايي سريع اين كامپوزيت ، استفاده از آن صرفه جويي زيادي از نظر زمان ساخت و سرعت توليد به همراه دارد. به دليل ماهيت اسيدي گوگرد، پوشش گوگردي در مقابل بيشتر اسيدهاي معدني ، نمك ها و مواد شيميايي خورنده مقاومت بسيار خوبي از خود نشان مي دهد و نفوذپذيري بسيار پاييني در برابر آب دارد. از اين كامپوزيت مي توان براي پوشش ديوارها ، آجر، سيمان، زمين ، سنگ و ... استفاده كرد. علاوه بر آن مي توان در كاربرد هاي پوششي ديگري نيز مانند پوشش مخازن سفالي ، كانال هاي آبياري،؛ مخازن ته نشيني ، استخرهاي آجري، ساختارهاي بتني ، مخازن نگهداري كودهاي محلول استفاده كرد.

خلاصه اختراع عنوان اختراع افزايه ضد مهاجرت گاز در سيمان حفاري اين اختراع با عنوان \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\" افزايه ضد مهاجرت گاز در سيمان حفاري(J-200)\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\" ارائه شده است و براي اولين بار در كشور در پژوهشكده توسعه صنايع شيميايي توسط نرمين بهرامي آده، فاطمه خرم جاه، ناهيد محمد حسيني، نورعلي محمدي و كشواد طالبيان انجام شده است. افزايه ضد مهاجرت گاز (J-200) يكي از افزايه هاي سيمان حفاري مي باشد. سيمان حفاري در فضاي بين لوله هاي جداري چاه نفت (casing) و سازند (ديواره هاي زمين) قرار مي گيرد. از اختلاط منومرها(A و B) و افزودني هايي نظير سورفكتانت¬ها، آنتي فوم و آغازگرها(اجزاء D، E و F ) تحت دما و فشار افزايه ضدمهاجرت گاز(J-200) حاصل مي شود. ذرات اين افزايه با تشكيل يك فيلم پليمري از مهاجرت گاز به داخل دوغاب سيمان حفاري جلوگيري مي كند. اين افزايه يك مانع نفوذناپذير در برابر مهاجرت حلقوي گاز به داخل دوغاب سيمان در طول دوره بحراني هيدراسيون ايجاد مي كند. اين افزايه داراي ساختار و تركيب لاتكس مي باشد كه در آن ذرات لاتكس با استفاده از سورفكتانت ها در فاز آبي پخش و پايدار شده اند. همچنين جهت بهبود عملكرد كنترل مهاجرت گاز، اين افزايه علاوه بر پايه پليمري لاتكس، حاوي افزودني هايي نظير سورفكتانت ها ، آنتي فوم و غيره مي باشد. هنگامي كه گاز از سازند وارد دوغاب سيمان مي شود ذرات لاتكس به صورت يك فيلم پلاستيكي منسجم و با نفوذ پذيري پايين منعقد مي شوند كه پل هايي را بين ذرات سيمان ايجاد مي كند و مانع مهاجرت بيشتر گاز به داخل سيمان مي شود. اين افزايه مي تواند از طريق بهبود پيوند سيمان با سطوح مشترك لوله جداري و سازند، مهاجرت گاز را كنترل كند. بعلاوه يك فيلتر كيك با نفوذ پذيري پايين براي كاهش افت سيال دوغاب سيمان توليد مي-كند.

نانوپوشش خودتميزكن ضدقارچ گوگرد ـ تيتانيا براي سطوح آلوده