البوليولات الطبيعية من زيت الخروع ومشتقاته

زيت الخروع هو منتج ثانوي زراعي طبيعي، وهو مركب يحتوي على مجموعات هيدروكسيل متعددة وقد تم تطبيقه على نطاق واسع في صناعة الطلاء والطلاءات. في التطور المبكر لصناعة البولي يوريثان، كان زيت الخروع ومشتقاته التي تتحلل كحولية تستخدم بشكل شائع كمواد خام بوليول لرغوة البولي يوريثان. ومع ذلك، أصبح زيت الخروع أقل استخدامًا في تركيبات الرغوة اليوم.

زيت الخروع عبارة عن ثلاثي الجليسريد من الأحماض الدهنية، ويتكون من 70% تقريبًا من جليسيريل تريسينوليات و30% جليسيريل دايريسينوليت أحادي لينوليات. يشتمل محتوى الأحماض الدهنية على حوالي 90% من حمض الريسينوليك (9-هيدروكسي-12-حمض أوكتاديسينويك) و10% من حمض الأوليك وحمض اللينوليك، اللذين يفتقران إلى مجموعات الهيدروكسيل. يحتوي حمض الريسينوليك على مجموعة هيدروكسيل واحدة.

ومن تركيبه الكيميائي فإن زيت الخروع عبارة عن مركب متعدد الهيدروكسيل مع مجموعة دهنية طويلة السلسلة، مما يمنح منتجات البولي يوريثين الناتجة مقاومة جيدة للماء ومرونة. يحتوي زيت الخروع على قيمة هيدروكسيل تبلغ 163 مجم KOH/g، ومحتوى هيدروكسيل بنسبة 4.94%، ونسبة وزن جزيئي مكافئة إلى الأداء الوظيفي تبلغ 345. بناءً على قيمة الهيدروكسيل، تشير التقديرات إلى أن زيت الخروع يتكون من 70% جليسريد ثلاثي هيدروكسي و30% جليسريد ثنائي هيدروكسي، مع متوسط ​​وظيفة هيدروكسيل تبلغ 2.7. بعد التبييض بالطين المنشط، يصبح زيت الخروع عديم اللون أو أصفر فاتح وشفاف مع قيمة حمضية 1–2 ملجم كوه/جم.

من خلال تحلل الكحول والأسترة باستخدام إضافات مثل جلايكول الإيثيلين، والجلسرين، وثلاثي ميثيلول بروبان، وبنتيريثريتول، والسوربيتول، أو حتى بوليولات بولي إيثر منخفضة الوزن الجزيئي، يمكن الحصول على مشتقات زيت الخروع ذات قيم الهيدروكسيل المختلفة والوظائف والأوزان الجزيئية. يتم إجراء تفاعلات الأسترة عمومًا عند درجات حرارة 200–220°C بمساعدة المحفزات لتعزيز تحلل الكحول.

على سبيل المثال، يؤدي تفاعل تحلل الكحول (الأسترة العابرة) لزيت الخروع مع الجلسرين إلى إنتاج جليسيريل أحادي ريسينوليت وجليسيريل ثنائي ريسينوليات. لا تظهر مشتقات زيت الخروع التي تم الحصول عليها من خلال عملية الأسترة التبادلية قيمًا ووظائف هيدروكسيل متزايدة فحسب، بل تظهر أيضًا تفاعلًا معززًا بسبب ارتفاع محتوى مجموعة الهيدروكسيل الأولية.

تم تطبيق هذه البوليولات المشتقة من منتجات تحلل كحول زيت الخروع على نطاق واسع في الطلاءات ويمكن استخدامها لرغاوي البولي يوريثان الصلبة وشبه الصلبة. يتفاعل زيت الخروع النقي مع الأيزوسيانات لينتج عادةً رغاوي شبه صلبة؛ ومع ذلك، للاستخدام في رغاوي البولي يوريثان الصلبة، يجب زيادة وظيفة مشتقات زيت الخروع لإنتاج منتجات ذات قيمة هيدروكسيلية عالية.