عنوان مالکیت فکری: سامانه پخت حاوی شتاب دهنده فلز- آلکیل‌ مرکاپتو ‌استر جهت ساخت ورق شفاف پلی (متیل متاکریلات) در دمای محیط

خلاصه اختراع

در اين اختراع سامانه پخت حاوي شتاب دهنده فلز- آلكيل‌ مركاپتو ‌استر جهت ساخت ورق شفاف پلي (متيل متاكريلات) در دماي محيط طراحي شده است كه در آن شتاب دهنده فلز- آلكيل‌ مركاپتو ‌استر از واكنش بين يك نمك فلزي و يك تركيب ارگانوسولفوره در دماي 100تا 130درجه ساخته شده است. اين شتاب دهنده در صنعت ساخت ورق هاي پلي متيل متاكريلات كاربرد دارد و در تركيب با يك پركسايد آلي مي تواند در مدت زمان كم شربت متيل متاكريلات/پلي (متيل متاكريلات) را با مكانيزم پليمريزاسيون راديكالي از نوع redox در دماي محيط به ورق شفاف و سخت پلي متيل متاكريلات تبديل كند.

حوزه کاربرد (زمینه فنی)

این اختراع در زمینه های مهندسی شیمی و پلیمر کاربرد دارد.

مشکل فنی موجود و هدف از این اختراع:

با تولید و گسترش مصرف ورق های پلی (متیل متاکریلات) ریخته‌گری شده(cast) طی دهه‌های اخیر تحقیقات علمی و صنعتی گسترده‌ای در زمینه شناخت و ارتقاء سیستم‌های پخت و افزایش راندمان خط تولید انجام‌گرفته است. اگرچه هنوز در برخی از کارخانه‌های تولید ورق پلی (متیل متاکریلات) از حمام آب برای پخت ثانویه شربت متیل متاکریلات/پلی (متیل متاکریلات) در حضور آغازگرهای آزو مانند AIBN استفاده می‌شود(چین و تایوان) اما در این سیستم مشکلاتی وجود دارد؛ هزینه تجهیزات، مدت‌زمان طولانی، مصرف انرژی و آب قابل‌ملاحظه‌ای را به تولیدکننده تحمیل می‌کند. در گزارش‌های علمی و ثبت اختراعات به‌منظور تسریع پخت پراکسیدی شربت متیل متاکریلات/پلی (متیل متاکریلات) از ترکیبات مختلفی ازجمله آمین‌های نوع سوم آروماتیک(موادی سمی بوده و استفاده از آن‌ها با محدودیت‌های زیست‌محیطی همراه است و در محصول نهایی ایجاد رنگ زرد می نماید)، ترکیبات سولفونه،تیواوره و غیره را می‌توان نام برد. باید خاطر نشان کرد سامانه پخت متداول رزین های پلی استر که عمدتا از نفتنات کبالت و متیل اتیل کتون پرکساید(MEKP) تشکیل شده اند به هیچ عنوان قابلیت پخت و پلیمریزه کردن شربت متیل متاکریلات/پلی (متیل متاکریلات) در مدت زمان کوتاه را نداشته و علاوه بر آن پس از افزوده شدن به رزین ایجاد رنگ در محصول نهایی خواهند کرد که این درحالیست که در صنعت ورق اکریلیک که در واقع یک جایگزین برای شیشه معدنی است شفافیت و بدون رنگ بودن ورق بسیار مهم است. از این رو مجموعه شرکت صنایع شیمیایی پلیران به عنوان تنها تولید کننده ورق اکریلیک به روش ریخته گری(casting) در ایران با توجه به احساس فقدان سامانه پخت با کارایی مناسب؛سامانه پخت بی رنگ حاوی شتاب دهنده فلزی جهت ساخت ورق پلی (متیل متاکریلات) در دمای محیط را طراحی تولید و مورد استفاده قرار داده است.

ارایه راه حل برای مشکل فنی موجود همراه با شرح دقیق و کافی و یکپارچه اختراع

از آنجایی که صنعت تولید ورق پلی متیل متاکریلات به روش ریخته گری روبه گسترش است و در حال حاضر شرکت صنایع شیمیایی پلیران تنها تولید کننده این نوع ورق در ایران است و بالتبع در ابعاد صنعتی تنها مصرف کننده شتاب دهنده های مخصوص در زمینه ورق پلی متیل متاکریلات است و غیر از این شرکت هیچ سابقه ای از تولید محصول این اختراع در ایران وجود ندارد. در سال های اخیر شتابدهنده های خارجی غیر از نوع موجود در این اختراع از کشورهای آلمان و امریکا تامین می شده است که باتوجه به تحریم ها؛ قیمت بالا و مشکلات واردات آن ها در حال حاضر عملا در دسترس نیستند و علاوه بر این عملکرد آن ها ضعیف بوده و سیکل تولید ورق اکریلیک به 8 ساعت می رسد به همین علت مخترعان این محصول با انجام مطالعات میدانی و جمع آوری اطلاعات از پتنت ها و مقالات دانشگاهی و مشورت با اساتید دانشگاه در این حوزه به همراه انجام آزمایشات متعدد و هدفمند موفق به ساخت شتابدهنده های برپایه فلز-مرکاپتوالکیل استر شده اند که مدت زمان تولید را به حدود 3-4 ساعت می رساند و حدود 80 درصد از مواد اولیه آن داخلی است. بنابراین قیمت تمام شده و میزان مصرف این ماده برای تولید ورق بصورت چشمگیری کاهش یافته است.برای ساخت ماده مذکور می توان از خانواده مواد ارگانوسولفور نظیر تیوگلایکولیک اسید، اتیلن گلایکول دی مرکاپتواستات،3-مرکاپتوپروپیونیک اسید، آلکیل‌مرکاپتو‌استر و غیره به عنوان لیگاند و از نمک های فلزی نظیر کلرید روی، سولفات روی، استات روی،کلرید کبالت، استات کادمیوم، کلرید قلع به عنوان ترکیب فلزی استفاده کرد. در این اختراع به منظور ساخت در از یک راکتور مجهز آزمایشگاهی با قابلیت کنترل دمایی در محدود 25 درجه تا 150 درجه سانتی گراد استفاده شده است. به عنوان مثال شتاب دهنده فلز- آلکیل‌مرکاپتو‌استر توسط واکنش یک اکی والان گرم نمک فلزی استات روی با دو اکی والان گرم آلکیل‌مرکاپتو‌استر در دمای 100-130درجه تحت خلأ به مدت 1ونیم تا 2 ساعت ساخته شده است. پس از پایان واکنش ماده حاصله به منظور خالص سازی توسط اتانول شستشو داده شده و در روغن نرم کننده حل شده و آماده برای مصرف شده است.