Soy-castor oil based polyols prepared using a solvent-free and catalyst-free method and polyurethanes therefrom

Abstract

Bio-based polyols from epoxidized soybean oil and castor oil fatty acid were developed using an environmentally friendly, solvent-free/catalyst-free method. The effects of the molar ratios of the carboxyl to the epoxy groups, reaction time, and reaction temperature on the polyols' structures were systematically studied. Subsequently, polyurethane films were prepared from these green polyols. Properties of the new, soy-castor oil based polyurethane films were compared with two other polyurethane films prepared from castor oil and methoxylated soybean oil polyol, respectively. Thermal and mechanical tests showed that the polyurethane films prepared from the new polyols exhibited higher glass transition temperatures, tensile strength, Young's modulus, and thermal stability because of the higher degree of cross-linking in the new polyols. Moreover, the novel polyols, prepared using the solvent-free and catalyst-free synthetic route, were 100% bio-based and facilitate a more environmentally friendly and economical process than conventional soy-based polyols used for polyurethane production.Footnotes † Electronic supplementary information (ESI) available. See

Characterization of Biobased Polyurethane Foams Employing Lignin Fractionated from Microwave Liquefied Switchgrass

“…In recent years, a series of vegetable oils have been successfully applied in the preparation of biobased PU foams, such as modified oils from soybean and castor oils [3][4][5]. Meanwhile, chemical platforms derived from nonfood resources were also modified and used as alternative components to achieve highly functional biobased foams.…”

Desenvolvimento de novas combinações monômero - catalisador para a produção de polímeros via ROMP

“…[21,22] . O óleo de soja, além de ser uma matéria prima abundante, pode conter mais do que quatro ligações duplas por molécula de triglicerídeo, o alto teor de ácido graxo poliinsaturado, facilita a funcionalização destas cadeias tornando possível a polimerização ou copolimerização deste óleo natural para produzir novos materiais.…”

“…Os epóxidos são intermediários altamente reativos, as características de polaridade e tensão no anel de três membros torna-os suscetíveis a reações, como por exemplo, a conversão em outros grupos funcionais por meio de reações de abertura de anel [16,19,21,22] . Devido à elevada reatividade do anel oxirano, os óleos epoxidado são potenciais intermediários de uma série de produtos para a indústria química.…”

“…Ácidos graxos à base de óleo de rícino (COFA) foram utilizados para induzir a abertura do anel do ESBO utilizando uma via verde, isento de solventes e sem o uso de catalisador [20,21] . O poliol obtido apresentou uma densidade de reticulação mais elevada do que os polióis preparados usando moléculas pequenas, resultando em melhores…”

“…[21,32,34] . Ainda, seu custo de produção é relativamente baixo comparado aos catalisadores comerciais já disponíveis.…”