Thermal analysis of moulding sands with a polyacrylic binding agent

• Autorzy: Grabowska B. , Holtzer M. , Zych Ł.

Warianty tytułu

PL

Analiza termiczna mas ze spoiwem poliakrylowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Heating of materials causes their physical or chemical changes accompanied by thermal effects. Thermal effects of polymers are related to their structural changes, such as: melting, crystallization, polymorphous transformations, vitrification, degradation, destruction as well as intramolecular or intermolecular reactions. Samples of sodium polyacrylate (used as a binding agent), high-silica sand (grain matrix) and samples of moulding sands with a polyacrylic binder after hardening were tested derivatographically. Samples for thermal analysis were taken from shaped blocks after performing strength tests. Investigations were done within the temperaturo rangę: 25-1000°C. Methods of thermal analysis (DTA, TG) were used to determine the thermal stability of the tested samples by establishing the temperature and thermal effects of transformations occurring during heating. In addition, the investigations were to determine changes taking place inside moulding sands when in contact with molten metal. On the basis of differences in thermograms of moulding sand samples with polyacrylic binding agent, hardened either by Ca(OH)₂ and CO₂ or by microwaves, one can infer that significant structural changes occurred after cross-linking. Those changes are related to intra- and intermolecular reactions and the way of hardening influences the cross-linking reaction - which was also confirmed by means of the spectroscopic investigations (FT-IR, Raman, NMR).

PL

Ogrzewanie materiałów wywołuje w nich zmiany fizyczne bądź chemiczne, którym towarzyszą efekty cieplne. W polimerach efekty wiążą się ze zmianami strukturalnymi, takimi jak topnienie, krystalizacja, przemiany polimorficzne, zeszklenie, degradacja, detrukcja czy też reakcje wewnątrzcząsteczkowe lub międzycząsteczkowe. Badaniom derywatograficznym poddano próbki polimeru poli(akrylanu sodu) stosowanego jako spoiwa, piasku kwarcowego (osnowa) oraz próbki mas ze spoiwem poliakrylowym po utwardzeniu. Próbki mas do analizy termicznej pobierano z kształtek po przeprowadzeniu badań wytrzymałościowych. Badania prowadzono w zakresie temperatury 25-1000 °C. W badaniach wykorzystano metody analizy termicznej (DTA, TG) w celu określenia termicznej stabilności badanych próbek poprzez temperatury i efektów cieplnych przemian zachodzących podczas ogrzewania. Ponadto badania te miały na celu określenie zmian jakie mogą zachodzić w masie formierskiej w warunkach kontaktu z ciekłym metalem. Na podstawie różnic w przebiegu termogramów próbek mas ze spoiwem poliakrylowym utwardzonych Ca(OH)₂ i CO₂ oraz próbek mas ze spoiwem poliakrylowym utwardzonych mikrofalami można wnioskować, że po usieciowaniu nastąpiły istotne zmiany w strukturze wiązane z reakcjami wewnątrzcząsteczkowymi i międzycząsteczkowymi, a sposób utwardzania ma wpływ na przebieg reakcji sieciowania, co potwierdzono również w badaniach spektroskopowych (FT-IR, Raman, NMR).

Słowa kluczowe

EN

moulding sand; polyacrylate; thermal analysis; spectroscopy; thermal stability

PL

masa formierska; spoiwo akrylowe; analiza termiczna; spektroskopia; stabilność termiczna

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 8, iss. 1 spec.
• Strony: 115--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr.

Twórcy

autor

Grabowska B.

• Department of Engineering of Foundry Processes, Faculty od Foundry Engineering, AGH-University of Science and Technology, Reymonta 23 Str, 30-059 Cracow, Poland

autor

Holtzer M.

• Department of Engineering of Foundry Processes, Faculty od Foundry Engineering, AGH-University of Science and Technology, Reymonta 23 Str, 30-059 Cracow, Poland

autor

Zych Ł.

• Department of Advanced Ceramics, Faculty of Materials Engineering and Ceramics, AGH-University of Science and Technology , al. Mickiewicza 30 Str, 30-059 Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] Przygocki Wł.: Metody Fizyczne Badań Polimerów, PWN, Warszawa (1990) (in Polish).
• [2] Mucha M.: Polimery a Ekologia, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź (2002) (in Polish).
• [3] Rieger Jens: The glass transition temperature Tg of polymers - Comparison of the values from differential thermal (DTA, DSC) and dynamic mechanical measurements (torsion pendulum), Polymer Testing 20 (2001) 199-204.
• [4] Lewandowski J. L.: Tworzywa na formy odlewnicze, Warszawa (1997) (in Polish).
• [5] Sheng-Cong Liufu, Han-Ning Xiao, Yu-Ping Li: Thermal analysis and degradation mechanism of polyacrylate/ZnO nanocomposites, Polymer Degradation and Stability 87 (2005) 103-107.
• [6] McNeiill I.C.: Thermal Degradation: Allen G., Bevingthon J.C.: Comprehensive Polymer Science, vol. 15, No 6, Pergamon Press, Oxford (1989).
• [7] Grabowska B.: Praca doktorska , Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków (2005) (in Polish).
• [8] Grabowska B., Holtzer M.: Application of microwave radiation for crosslinking of sodium polyacrylate/silica gel system used as a binder in foundry sands, Polimery, vol. 52, No 11/12, (2007) 841-847.
• [9] Grabowska B., Holtzer M.: Application of Spectroscopic Methods for Investigation of Cross-Linking Process of Sodium Polyacrylate by Various Methods, Polimery (2008) w druku.
• [10] Yong A.M.: FTIR investigation of pollymerisatoin and polyacid neutralisation kinetics in resin-modified glass-ionomer dental cements. Biomaterials 23, 2002, 3289-3295.
• [11] Jian-Zhong Ma, Jing Hu, Zhi Jle Zhang: Polyacrylate/silica nanocomposite materials prepared by sol-gel process, Europan Polymer Journal 43 (2007) 4169-4177.