Preparation of Polyurethane from Modified Used Palm Oil-based Polyol/Polyethylene Glycol Blend for Coating Applications

Abstract

Polyurethane was synthesized from a 50/50 polyol blend of polyethylene glycol and modified used palm oil, with toluene diisocyanate at control NCO index of 100. Ethylene glycol was employed as a chain extender (0–5 mol) to investigate its effects on chemical structure and properties. Fourier transform infrared (FTIR) spectra provided clear evidence of urethane bond formation and intermolecular hydrogen bonding in PU. Mechanical property testing revealed that addition of EG enhanced adhesion strength and elongation, with maximum values of 26.2 MPa and 284 % at EG 2 mol. Morphological analysis by scanning electron microscopy (SEM) showed rougher surfaces at 2 mol of EG content. Moreover, water contact angle increased, and surface energy decreased from 127 to 12 mJ/m². DSC/TGA analyses indicated enhanced hard–soft segment interactions and improved thermal stability at EG contents 2 mol, whereas EG at 3-5 mol reduced performance due to plasticization and short chain molecule. These results suggest that EG is a key factor in tailoring environmentally friendly PU, flexibility, wettability, and thermal stability.

พอลิยูรีเทนถูกสังเคราะห์จากพอลิออลผสมระหว่างพอลิเอทิลีนไกลคอล 3,000 กรัม/โมล และน้ำมันปาล์มใช้แล้วดัดแปรในอัตราส่วน 50/50 ร่วมกับโทลูอีนไดไอโซไซยาเนต โดยควบคุมดัชนี ไอโซไซยาเนตเท่ากับ 100 โดยใช้เอทิลีนไกลคอล เป็นสารขยายสายโซ่ที่ความเข้มข้นต่างกัน (0–5 โมล) จากผลสเปกตรัมฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรดยืนยันการเกิดการเกิดพันธะยูรีเทนและพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล การทดสอบสมบัติเชิงกลพบว่าการเติมเอทิลีนไกลคอลช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะโดยมีค่าสูงสุด 26.2 เมกะปาสคาล และมีค่าความเครียด ณ จุดขาดที่ 284 เปอร์เซ็นต์ ที่ความเข้มข้น 2 โมล การวิเคราะห์โครงสร้างทางสัณฐานวิทยาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด แสดงให้เห็นพื้นผิวที่ยึดติดมีความขรุขระมากขึ้นเมื่อใช้ เอทิลีนไกลคอลในปริมาณที่เหมาะสม รวมทั้งเพิ่มมุมสัมผัสน้ำและลดพลังงานพื้นผิวจาก 127 มิลลิจูล/ตารางเมตร เหลือ 12 มิลลิจูล/ตารางเมตร การวิเคราะห์สมบัติทางความร้อน บ่งบอกถึงการเพิ่มอันตรกิริยาระหว่างส่วนแข็งและส่วนอ่อนและเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนเมื่อใช้เอทิลีนไกลคอลในปริมาณที่เหมาะสม (2 โมล) แต่ประสิทธิภาพลดลงเมื่อใช้เอทิลีนไกลคอลปริมาณมากกว่า 2 โมล เนื่องจากมีการแสดงผลเป็นพลาสติกไซเซชันและเกิดสายโซ่สั้น จากผลการทดสอบบ่งชี้ว่า เอทิลีนไกลคอลเป็นปัจจัยสำคัญในการปรับปรุงพอลิยูรีเทนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมโดยต้องสร้างสมดุลระหว่างสมบัติการยึดเกาะ ความยืดหยุ่น สมบัติการเปียกผิว และความเสถียรภาพทางความร้อนของพอลิยูรีเทน