Synthesis and characterization of alkyd resins using blend of soya bean oil and karawila seed oil S.H. U .1. de Silva thesis was submitted to the Department of Chemical and Process Engineering at the University of Moratuwa in partial fulfillment of the requirement for the Degree of Master of Science in Polymer Technology Department of Chemical and Process Engineering University of Moratuwa Sri Lanka February, 2010 96381 Abstract This research is based on synthesizing an air drying long oil alkyd resin using a blend of semi drying soya bean (Glycine max -Pb I) oil and fast drying karawila (Momodica charantia -MC43) seed oil. The alkyd resin was synthesized with the aim of obtaining a varnish without standing film properties, especially drying characteristics enhance by significant amount of a-eleostetic acid (ctt,9,11,13-18:3), where is having conjugated double bonds, presence in karawila seed oil. A series of alkyd resins were prepared maintaining 65% oil length by changing the ratio of karawila seed oil from 0-50% (by w/w%). The other constituents of alkyd resins werepentaerythritol, phthalic anhydride, xylene and sodium methoxide as catalyst. Due to the lowacid values of the seed oils monoglyceride process was selected and obtained accept able standard for transesterification and polye sterification reactions and 240°C temperature was maintained at transesteritication and esterification stages. Patton constant and the ratio of OH:COOH groups were maintained closer to 1.00 when preparing alkyd resins. In addition, the alkydresins were prepared by maintaining final acici. value below 20 mg/g to make sure the extent of polymerization was in the range of 90 % to 95 %. Physicochemical properties of these alkydresin solutions were examined to see the effect with the increase of karawila seed oil in the resin. The solid content was adjusted to 50% and cobalt octate with lead octate were used as driers to prepare varnish from these alkyd resins. The film properties of the alkyd resins were examined to find the optimum ratio of karawila oil to soya bean oil. Mechanical properties, chemical resistant properties and drying properties of these films were examined and evaluated in this regard The alkyd resin blended with 30% karawila seed oil showed the best film properties in the oil blended series and it also render lower set to touch drying time and dry to touch drying time, better scratch hardness, adhesion and better gloss. In addition, better resistance to water, acid, solvent and corrosion was observed I c e r t i f y t h a t t h i s t h e s i s d o e s n o t i n c o r p o r a t e w i t h o u t a c k n o w l e d g e m e n t a n y m a t e r i a l p r e v i o u s l y s u b m i t t e d f o r a n y d e g r e e o r d i p l o m a i n a n y u n i v e r s i t y a n d t o t h e b e s t o f m y k n o w l e d g e a n d b e l i e f i t d o e s n o t c o n t a i n a n y m a t e r i a l p r e v i o u s l y p u b l i s h e d , w r i t t e n o r o r a l l y c o m m u n i c a t e d b y a n o t h e r p e r s o n e x c e p t w h e r e d u e r e f e r e n c e i s m a d e t h e t e s t . ' r ' r . _ , . . ' t : } \ . , · . ¥ · S i g n a t u r e o f t h e c a n d i d a t e · U m a n g a d e S i l v a ·~ ~ ,.~~., # ' : t _ . . . . : " T o t h e b e s t o f m y k n o w l e d g e , a b o v e p a r t i c u l a r s a r e c o r r e c t " S u p e r v i s o r s I · - · - < ' l . ' - " ' 1 , . . . • . . . . . . . . . ; . . . . . . . . . . . . . . . . . D r . A . D . U . S . A m a r a s i n g h e S e n i o r L e c t u r e r D e p a r t m e n t o f C h e m i c a l & P r o c e s s E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y o f M o r a t u w a S r i L a n k a - - - - I , - · • · . . ( . -. . . . \~ D r . B . A . J . K . P r e m a c h a n d r a S e n i o r L e c t u r e r ( H e a d o f t h e D e p a r t m e n t ) D e p a r t m e n t o f C h e m i c a l & P r o c e s s E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y o f M o r a t u w a S r i L a n k a • A r k n o w l e d g e m e n t 1 , 1 1 t o e x p r e s s m y d e e p e s t a n d s i n c e r e g r a t i t u d e t o m y s u p e r v i s o r s , t o w h o m I a m d e e p l y · t 1 k d D r . S h a n t h a A m a r a s i n g h e a n d D r . J a g a t h P r e m a c h a n d r a D e p a r t m e n t o f C h e m i c a l & : ..:~s E n g i n e e r i n g , U n i v e r s i t y o f M o r a t u w a . T h e i r a t t e n t i v e n e s s a n d i n t e r e s t i n t h i s s t u d y , l i t a b l e a s s i s t a n c e , a d v i c e s a n d c r i t i c i s m h a v e m o t i v a t e d m e i m m e n s e l y a n d g u i d e d m e o n t h e 1 \ \ a y t o t h e s u c c e s s f u l c o m p l e t i o n o f t h i s w o r k w i t h i n p e r i o d . . h t c o n v e y m y s i n c e r e t h a n k s t o D r . M . A . B . P r a s h a n t h a w h o s p e n t m u c h o f h i s v a l u a b l e t i m e \ l f T c c t i n g s e v e r a l d r a f t s o f m y t h e s i s a n d p r o v i d i n g a c r i t i c a l r e v i e w o f t h e e n t i r e t h e s i s . H i s . L m c e w a s a g r a n d e n l i g h t e n m e n t f o r t h e s u c c e s s o f t h i s r e s e a r c h p r o j e c t . ( ' u l d l i k e t o e x p r e s s m y d e e p e s t g r a t i t u d e t o M S c C o u r s e C o o r d i n a t o r D r . S h a n t h a W a l p o l a g e . ' C ! I T a n g e d t h i s o p p o r t m i j t y f o r m e . . , . : ; . r ·-~..;:cq,_ ~ 1 m d e b t e d t o m y f o r m e r e m p l o y e r , M r . M a l i i o d a G u n a w a r d a n a , M r . U p a l i M o h o t t i a n d \ 1 a l i B a n d a r a o f L a n k a S a l t L t d Hamban~~' s a n c t i o n i n g m e l e a v e s t o c a r r y o u t t h e , · a r c h w o r k a n d t h e o r y c l a s s e s . ' l p r e s s m y d e e p g r a t i t u d e t o L a n k e m R o b b i a l a c p a i n t f a c t o r y M r R u w a n W e e r a s i n g h e \ ; ' - , u n i l F e r n a n d o a n d M r L . A . S . K o d i k a r a a n d l a b o r a t o r y s t a f f f o r t h e i r h e l p a n d f a c i l i t i e s . : n t o m e f o r c a r r y i n g o u t t e s t i n g o f f i l m p r o p e r t i e s o f a l k y d r e s i n s . t ' n v e y m y s i n c e r e t h a n k s t o M r . R a n g i t h G a n e m u l l a , M r A n a n d a E b u l d e n i y a a n d · ) \ . V e e r a s o o r i y a a n d h i s l a b o r a t o r y s t a f f a t I C I p a i n t s , R a t m a l a n a f o r t h e i r w i l l i n g h e l p g i v e n t o , 1 l u r c a r r y i n g o u t t e s t i n g o f p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e s u s i n g t h e i r l a b o r a t o r y f a c i l i t i e s . t h < l t h a n k t o M e c h a n i c a l D e p a r t m e n t a t U n i v e r s i t y o f M o r a t u w a f o r t h e i r s u p p o r t t o f a b r i c a t e · : 1 ~ct u p u s e d f o r t h e s y n t h e s i s p r o c e s s . I w o u l d a l s o l i k e t o t h a n k M s . A m a l i W a h a l a t h a n t h r i J J d a l l t h e l a b o r a t o r y s t a f f o f D e p a r t m e n t o f C h e m i c a l a n d P r o c e s s E n g i n e e r i n g a n d D e p a r t m e n t . • t \ 1 a t e r i a l s E n g i n e e r i n g a t t h e U n i v e r s i t y o f M o r a t u w a f o r t h e i r s u p p o r t f o r m y l a b w o r k s w h i c h , . 1 d t o t h e s u c c e s s o f t h i s w o r k . I w i s h t o e x t e n d m y s p e c i a l t h a n k s t o t e c h n i c a l o f f i c e r ' 1 · \ . K . S o m a n a t h P r e m a d a s a f o r g i v i n g m e t h e f a c i l i t i e s t o c a r r y o u t t h e r e s e a r c h . I w i s h t o ' • I l k l i b r a r y s t a f f o f U n i v e r s i t y o f M o r a t u w a a n d l i b r a r y s t a f f a t I T I f o r t h e i r s u p p o r t f o r t h e i i • ~u, c.:cs~ o f t h i s w o r k . I n a d d i t i o n I a l s o t h a n k t o M r . N . A . C . N a r a n g o d a w h o c o n t r i b u t e d f o r lll~li-, m g t h e s o f t c o p y o f m y t h e s i s . I , • : ' > l l g i v e m y g r a t e f u l t h a n k s t o m y c o l l e a g u e s M s . M . D . Y . M i l a n i , M r . K . V i t h a r a n a a n d \ 1 : L . A . S . K o d i k a r a f o r t h e i r k i n d c o o p e r a t i o n g i v e n t o m e t h r o u g h o u t t h i s r e s e a r c h p r o j e c t . I ' ' t ' i l 1 t o t h a n k f o r M r . M o h a m e d D i l s h a n w h o h e l p e d m e d u r i n g m y r e s e a r c h w o r k . M y s p e c i a l t l l < 1 1 1 k s t o a l l p o s t g r a d u a t e f r i e n d s f o r t h e i r d e d i c a t i o n t o s u p p o r t m e i n t h e h o u r o f n e e d . I , , , n ! l d l i k e t o m e n t i o n t h e g e n e r o s i t y o f M r . K . S u n d a r a l i n g u m w h o h e l p e d m e i n n u m e r o u s \ \ < 1 1 - ; t o c o m p i l e t h e t h e s i s . I , , l l 1 \ c y m y t h a n k s t o m y t e a c h e r s , f r i e n d s , r e l a t i o n s a n d a l l o t h e r s w h o d i r e c t l y o r i n d i r e c t l y c • . l n n h u t e d m e d u r i n g m y r e s e a r c h w o r k . . ; . ~ f 1 · 1 a l l } y e t i m p o r t a n t l y , I a c k n o w l e d g e w i t h he~~t g r a t i t u d e f o ; - m ; p a r e n t s , b r o t h e r s , . # \ 1 J a y a n t h a P e r i s a n d e s p e c i a l l y R a s i k a Liyan~e w h o h e l p e d m e i n a l l t h e w a y a t t h e ~ - h l . ' i ! l l 1 1 1 l l l g t o e n d o f t h i s r e s e a r c h w o r k . i i i • C o n t e n t \ q - ; t r a c t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · \ · . k n o \ v l e d g e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 • n t c n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 v . , t o f f i g u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v u I " t o f t a b l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 x \ h a p t e r I l n t r o d u c t i o n I n t r o d u c t i o n : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . , S c o p e a n d o b J e c t i v e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ~ . . . . . . . . . . . . :«..;:---£,)(~A J u s t i f i c a t i o n o f o b j e c t i v e . . . . . . . . . . . . . . . . ' · · . . ~ . . . : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 1 . ' h . ~-:i u t 1 n e o f t e s 1 s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ;~·-'-'' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( h a p t e r 2 2 5 5 6 l . t t e r a t u r e r e v i e w 7 i ~, . . . . . . •.~, I ' . h . 2 ' ~ D r y i n g o i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 O x i d a t i v e d r y i n g m e c h a n i s m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 O i l e x t r a c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 B i o l o g i c a l d i v e r s i t y o f M o m o d i c a c h a r a n t i a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 E x t e n t a n d p r o d u c t i o n o f k a r a w i l a i n S r i L a n k a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 C h e m i c a l n a t u r e o f t h e k a r a w i l a s e e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 B i o l o g i c a l d i v e r s i t y o f G l y c i n e m a x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 E x t e n t a n d p r o d u c t i o n o f s o y a b e a n i n S r i L a n k a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 C h e m i c a l n a t u r e o f t h e s o y a b e a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 A l k y d r e s i n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 H i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t o f a l k y d r e s i n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C h e m i c a l n a t u r e o f a l k y d r e s i n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C l a s s i f i c a t i o n o f t h e a l k y d r e s i n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • 2 9 3 1 3 2 i v 2 . 8 2 . 8 . 1 2 . 8 . 2 2 . 8 . 3 2 . 9 2 . 9 . 1 2 . 9 . 2 2 . 9 . 3 2 . 9 . 4 2 . 1 0 2 . 1 0 . 1 2 . 1 0 . 2 2 . 1 0 . 3 2 . 1 0 . 4 2 . 1 0 . 5 2 . 1 0 . 6 2 . 1 0 . 7 2 . 1 0 . 8 2 . 1 0 . 9 2 . 1 0 . 1 0 2 . 1 0 . 1 1 2 . 1 1 2 . 1 1 . 1 2 . 1 1 . 2 2 . 1 1 . 3 2 . 1 2 2 . 1 2 . 1 2 . 1 2 . 2 2 . 1 2 . 3 2 . 1 2 . 4 R a w m a t e r i a l s o f a l k y d r e s i n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 P o l y h y d r i c a l c o h o l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 0 0 0 P o l y b a s i c a c i d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 F a t t y a c i d s a n d o i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • O i l b a s e d a l k y d r e s i n s m a n u f a c t u r i n g . . . . . . . . 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F a t t y a c i d p r o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • o o M o n o g l y c e r i d e p r o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o o • • • • • • • • • • • • • • • • • • • A c i d o l y s i s p r o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 • • • • 0 0 . . . . 0 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 F a t t y a c i d a n d o i l p r o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A p p l i c a t i o n s o f m o d i f i e d a l k y d r e s i n s i n s u r f a c e c o a t i n g s . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 I n f l u e n c e o f o i l l e n g t h i n a l k y d r e s i n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M o d i f i c a t i o n o f a l k y d r e s i n s w i t h n i t r o c e l l u l o s e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . . o , . . 0 0 A m m o r e s i n m o d i f i c a t i O n . . . . . . . . . . . , . . , . . , . . . . . 0 0 • • • • 0 0 . . . . . . . ~ . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ·-~~q . . C h l o r i n a t e d r u b b e r m o d i f i c a t i o n . . . :~.·.:". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 ::.;;:~ P h e n o h c r e s m s m o d i f i c a t i O n . . . . . . tf~~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 M o d i f i c a t i o n o f a c r y l a t e d c o m p o u n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P o l y i s o c y a n a t e a n d e p o x y r e s i n s m o d i f i c a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 S i l i c o n m o d i f i c a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 S t y r e n e m o d i f i c a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 P o l y a m i d e s m o d i f i c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M o d i f i c a t i o n w i t h v i n y l r e s i n s . . . . . . . . 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 D r y i n g p r o c e s s o f a l k y d r e s i n s . . 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 D r y i n g m e c h a n i s m o f n o n d r y i n g a l k y d r e s i n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 D r y i n g m e c h a n i s m o f a i r d r y i n g a l k y d r e s i n s . . 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 D r i e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 T h e o r e t i c a l p a r a m e t e r s u s e d i n a l k y d r e s i n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A v e r a g e f u n c t i o n a l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E x t e n t o f r e a c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . N u m b e r a v e r a g e d e g r e e o f p o l y m e r i z a t i o n a n d d e g r e e o f p o l y m e r i z a t i o n R a t i o b e t w e e n h y d r o x y l g r o u p s a n d c a r b o x y l i c g r o u p s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 . . . 3 5 3 5 3 7 3 9 4 6 4 7 4 8 5 3 5 4 5 4 5 5 5 5 5 6 5 6 5 6 5 7 5 7 5 7 5 8 5 8 5 9 5 9 6 0 6 0 6 1 6 3 6 3 6 4 6 5 6 6 v 2 . 1 2 . 5 2 . 1 2 . 6 2 . 1 3 C h a p t e r 3 B r a n c h i n g c o e f f i c i e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A l k y d c o n s t a n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G e l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M a t e r i a l s a n d m e t h o d o l o g y 3 . 1 3 . 2 ~ ~ ) , . ) 3 . 4 3 . 4 . 1 3 . 4 . 2 3 . 4 . 3 3 . 4 . 4 3 . 4 . 5 3 . 4 . 6 C h a p t e r 4 W o r k p l a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R a w m a t e r i a l s , e q u i p m e n t s a n d e x p e r i m e n t a l s e t u p s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F o r m u l a t i o n o f r a w m a t e r i a l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E x p e r i m e n t a l w o r k s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E x t r a c t i o n o f s e e d o i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C h a r a c t e r i z a t i o n o f p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f s e e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D e t e r m i l l j l , t i o n o f p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f o i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . " ! . ~ S y n t h e s i s o f a l k y d r e s i n s . . . . . . . . . . . ~ . . . ; . \ · · . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D e t e r m i n a t i o n o f physicochemic~!;properties o f a l k y d r e s i n s o l u t i o n s . . . . D . . f f i l . . - , . f . , d . d t - 1 e t e r m m a t w n o 1 m p r o p e r t i e s o n e 1 m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s a n d d i s c u s s i o n 4 . 1 4 . 2 4 . 3 4 . 4 C h a p t e r 5 P h y s i c a l p r o p e r t i e s o f s e e d m a t e r i a l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f o i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S y n t h e s i s a n d c h a r a c t e r i z a t i o n o f a l k y d r e s i n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C h a r a c t e r i z a t i o n o f f i l m p r o p e r t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C o n c l u s i o n a n d f u t u r e w o r k 5 . 1 5 . 2 5 . 3 A p p e n d i x C o n c l u s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F u t u r e w o r k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • 6 7 6 7 6 9 7 3 7 4 7 5 7 6 8 1 8 1 8 2 8 3 8 4 8 5 8 7 9 1 9 2 9 2 9 4 1 0 1 1 0 5 1 0 6 1 0 6 1 0 7 1 1 0 v i F i g u r e 2 . 1 F i g u r e 2 . 2 F i g u r e 2 . 3 F i g u r e 2 . 4 F i g u r e 2 . 5 F i g u r e 2 . 6 F i g u r e 2 . 7 F i g u r e 2 . 8 F i g u r e 2 . 9 F i g u r e 2 . 1 0 F i g u r e 2 . 1 1 F i g u r e 2 . 1 2 F i g u r e 2 . 1 3 F i g u r e 2 . 1 4 F i g u r e 2 . 1 5 F i g u r e 2 . 1 6 F i g u r e 2 . 1 7 F i g u r e 2 . 1 8 F i g u r e 2 . 1 9 F i g u r e 2 . 2 0 F i g u r e 2 . 2 1 F i g u r e 2 . 2 2 F i g u r e 2 . 2 3 F i g u r e 2 . 2 4 F i g u r e 2 . 2 5 F i g u r e 2 . 2 6 L i s t o f f i g u r e s C h a p t e r 2 Y a l a , M a h a a n d a n n u a l e x t e n t o f c u l t i v a t e d a r e a s o f k a r a w i l a . . . . . . . . . . . . 2 1 Y a l a , M a h a a n d m m u a l p r o d u c t i o n o f k a r a w i l a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 P r o d u c t i o n d e n s i t y o f Y a l a , M a h a s e a s o n s a n d a n n u a l o f k a r a w i l a . . . . . . 2 1 P r o d u c t i o n , i m p o r t s a n d c o n s u m p t i o n o f s o y a b e a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 Y a l a , M a h a a n d a n n u a l e x t e n t o f c u l t i v a t e d a r e a s o f s o y a b e a n . . . . . . . . . . . 2 6 Y a l a , M a h a a n d a n n u a l p r o d u c t i o n o f s o y a b e a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 P r o d u c t i o n d e n s i t y o f Y a l a , M a h a s e a s o n s a n d a n n u a l o f s o y a b e a n . . . . . 2 6 F o r m a t i o n o f g l y p t a l b y r e a c t i o n o f g l y c e r o l a n d p h t h a l i c a n h y d r i d e . . . . 3 0 R e a c t i o n b e t w e e n e t h y l e n e g l y c o l a n d p h t h a l i c a n h y d r i d e . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 T h e m o p o g l y c e r i d e f o r m a t i o n b y t r i g l y c e r i d e i n f a t t y o i l a n d g l y c e r o l , . , 3 1 T h e r e a c t i o n b e t w e e n m o n o g l y c e t b . d ; ; . , a n d p h t h a l i c anhyd~de . . . . . . . . . . . . 3 2 P o l y o l u s e d i n t h e a l k y d r e s i n p r e l ! f l r a t i o i i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 ::.i~:: P r i m a r y a n d s e c o n d a r y h y d r & - 9 1 g r o u p s o f p e n t a e r y t h r i t o l a n d 3 6 g l y c e r o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · R e a c t i o n b e t w e e n p e n t a e r y t h r i t o l a n d f o r m a l d e h y d e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 P o l y b a s i c a c i d s u s e d i n t h e a l k y d r e s i n p r e p a r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8 T h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n a c i d v a l u e a n d v i s c o s i t y w i t h p r o c e s s i n g t i m e 4 7 R e a c t i o n b e t w e e n f a t t y o i l a n d g l y c e r o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 R e a c t i o n b e t w e e n t r i g l y c e r i d e o f o i l a n d p e n t a e r y t h r i t o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 E t h e r i f i c a t i o n o f g l y c e r o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 E t h e r i f i c a t i o n o f p e n t a e r y t h r i t o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 E s t e r i f i c a t i o n b e t w e e n m o n o g l y c e r i d e a n d p h t h a l i c a n h y d r i d e . . . . . . . . . 5 3 R e a c t i o n b e t w e e n i s o p h t h a l i c a c i d a n d t r i g l y c e r i d e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3 P u s h - p u l l c a t a l y t i c m e c h a n i s m o f c o b a l t d r i e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 C h a i n g r o w t h a n d c r o s s - l i n k f o r m a t i o n o f f r e e h y d r o x y l i n p o l y m e r b a c k b o n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1 V a r i a t i o n o f e x t e n t o f p o l y m e r i z a t i o n , v i s c o s i t y , n u m b e r a v e r a g e d e g r e e o f p o l y m e r i z a t i o n a n d b r a n c h i n g c o e f f i c i e n t a t t h e g e l p o i n t . . . . . 7 1 G e n e r a l p i c t u r e o f p a r t o f a l k y d m o l e c u l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 . . v i i i ' I . - · \ c . - .~ . . . . . . . . . . . . . . . · • . ,X:.·~;~. - ~ , r \ ;;,~~,r.~·r·.l }~ \ ~\ . / ' · . . . _ . , : . , -~.:.c':>. F i g u r e 3 . 1 F i g u r e 3 . 2 F i g u r e 4 . 1 F i g u r e 4 . 2 F i g u r e 4 . 3 F i g u r e 4 . 4 F i g u r e 4 . 5 F i g u r e 4 . 6 C h a p t e r 3 W o r k p l a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E x p e r i m e n t a l s e t u p o f a l k y d r e s i n s y n t h e s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C h a p t e r 4 T e m p e r a t u r e p r o f i l e o f K O S 1 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T r a n s e s t e r i f i c a t i o n a n d e s t e r i f i c a t i o n t i m e v s . w e i g h t p e r c e n t a g e o f 7 4 7 6 9 4 k a r a w i l a s e e d o i l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5 E x t e n t o f p o l y m e r i z a t i o n a n d a c i d v a l u e v s . w e i g h t p e r c e n t a g e o f k a r a w i 1 a s e e d o i l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6 N u m b e r a v e r a g e d e g r e e o f p o l y m e r i z a t i o n v s . w e i g h t p e r c e n t a g e o f k a r a w i l a s e e d o i l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 8 V i s c o s j t y v s . w e i g h t p e r c e n t a g e o f k a r a w i l a s e e d o i l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . ' _ . . , . : : S p e c i f i c g r a v i t y v s . w e i g h t percw~e o f k a r a w i l a s e e d o i l . . . . . . . . . . . . . . . ~/t " - • 9 9 1 0 0 v i i i T a b l e 1 . 1 T a b l e 1 . 2 T a b l e 2 . 1 T a b l e 2 . 2 T a b l e 2 . 3 T a b l e 2 . 4 T a b l e 2 . 5 T a b l e 2 . 6 T a b l e 2 . 7 T a b l e 2 . 8 T a b l e 2 . 9 T a b l e 2 . 1 0 T a b l e 2 . 1 1 T a b l e 2 . 1 2 T a b l e 2 . 1 3 T a b l e 2 . 1 4 T a b l e 2 . 1 5 T a b l e 3 . 1 T a b l e 3 . 2 T a b l e 3 . 3 T a b l e 4 . 1 T a b l e 4 . 2 T a b l e 4 . 3 T a b l e 4 . 4 L i s t o f T a b l e s C h a p t e r 1 T h e i m p o r t a t i o n o f a l k y d r e s i n s i n S r i L a n k a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . U s e s o f f a t s a n d o i l i n s u r f a c e c o a t i n g s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C h a p t e r 2 M a j o r u s e s o f k a r a w i l a p l a n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M e d i c i n a l a p p l i c a t i o n s o f s o m e c o u n t r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E x t e n t a n d p r o d u c t i o n i n m o s t a b u n d a n t c u l t i v a t e d a r e a s i n S r i L a n k a i n 2 0 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C h e m i c a l C o m p o s i t i o n o f t h e k a r a w i l a s e e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o o G l o b a l s o y a b e a n p r o d u c e r s i n 2 0 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M a j o r u s e s o f s o y a b e a n i n t h e w o r l d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . T h e - g e n e r a l a n a l y s i s o f s o y a ~9;·:··· . . · · · · . . . . . . . . . ~ . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 A l k y d r e s i n c l a s s i f i c a t i o n s . . . ~; . . . . . . . ' : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e g e n e r a l a p p l i c a t i o n s o N y i n g a n d n o n d r y i n g a l k y d r e s i n . . . . . . . S t r u c t u r a l f o r m u l a o f u n s a t u r a t e d f a t t y a c i d s a n d i t s s o u r c e s . . . . . . . . . F a t t y a c i d c o m p o s i t i o n o f s o m e f a t t y o i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 P h y s i c o c h e m i c a l d a t a o f s o m e f a t t y o i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I n f l u e n c e o i l p r o p e r t i e s o n a l k y d r e s i n p r e p a r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 O r d e r o f c a t a l y t i c a c t i v i t y o f c a t a l y s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F u n c t i o n a l i t y o f m o n o m e r s c o n t r i b u t e d i n t h e p o l y e s t e r i f i c a t i o n r e a c t i o n s i n a l k y d r e s i n s y n t h e s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C h a p t e r 3 S y m b o l s u s e d i n c a l c u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o o o o R e c i p e f o r m u l a a n d t h e o r e t i c a l p a r a m e t e r s o f a l k y d s e r i e s . . . . . . . . . . . F a t t y a c i d c o m p o s i t i o n o f t h e e a c h o i l b l e n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o o . C h a p t e r 4 T h e p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f k a r a w i l a a n d s o y a b e a n s e e d s . . . . . . . . . . . . T h e a n a l y s i s o f k a r a w i l a s e e d a n d s o y a b e a n o i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f a l k y d r e s i n s s o l u t i o n s e r i e s . . . . . . . . . o o . F i l m p r o p e r t i e s o f d r i e d f i l m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • 4 6 1 9 1 9 2 0 2 2 2 3 2 4 2 8 3 3 3 4 4 0 4 1 4 3 4 5 5 0 6 9 7 7 8 0 8 1 9 2 9 3 9 8 1 0 3 i x