Studies of the Thermal Degradation of the BioCo3 Polymer Binder

• Autorzy: Grabowska B. , Grabowski G. , Olejnik E. , Kaczmarska K.

Warianty tytułu

PL

Badania degradacji termicznej spoiwa polimerowego BioCo3

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The basic research included a thermal analysis of the BioCo3 polymer binder in the form of a water-based poly(sodium acrylate)/dextrin composition to determine the temperature range in which this binder does not degrade and hence does not lose its binding properties in the binder/matrix system. The thermal decomposition was proven to be complex and to occur in multiple stages. It was found that as the temperature rises, physical and chemical changes take place in the binder as a result of the solvent water (20-100°C) and then of the structural water evaporating, and finally of intermolecular dehydration reactions (100-220°C) Mainly reversible processes occur within this temperature range. Within the temperature range of 220-300°C, polymer chains decompose, which includes the disintegration of side groups and glycoside bonds. Between 300 and 500°C, the polymer composition decomposes producing with gaseous destruction products, including mainly small-molecule inorganic compounds (CO₂, H₂O, CO) and organic ones (hydrocarbons). The part of the mass which has not decomposed at the temperature of about 550°C may contain carbonised carbon.

PL

Badania podstawowe obejmowały analizę termiczną spoiwa polimerowego BioCo3 w postaci wodnej kompozycji poli(akrylan sodu)/dekstryna, która umożliwiła ustalenie zakresu temperatury, w jakim nie ulega ono degradacji, przez co nie traci swoich właściwości wiążących w układzie spoiwo-osnowa. Wykazano, że przebieg termicznego rozkładu jest złożony i wieloetapowy. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem temperatury w spoiwie dochodzi do zmian fizycznych i chemicznych związanych z odparowywaniem wody rozpuszczalnikowej (20-100°C), następnie wody konstytucyjnej i wreszcie z reakcjami dehydratacji intermolekularnej (100-220°C). W tym zakresie temperatury zachodzą głównie procesy odwracalne. W zakresie temperatury 220-300°C dochodzi do dekompozycji łańcuchów polimerowych, w tym rozpadu grup bocznych i wiązań glikozydowych. W zakresie temperatury 300-500°C następuje rozkład kompozycji polimerowej z powstawaniem gazowych produktów destrukcji, w tym przede wszystkim małocząsteczkowych związków nieorganicznych (CO₂, H₂O, CO) i organicznych (węglowodory). Część masy, która nie uległa rozkładowi w temperaturze około 550°C może zawierać skarbonizowany węgiel.

Słowa kluczowe

EN

polymer binder; foundry sand; thermal analysis; TG-DSC; thermal degradation

PL

spoiwo polimerowe; masa formierska; analiza termiczna; TG-DSC; degradacja termiczna

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 13, iss. 1 spec.
• Strony: 27--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Grabowska B.

• Faculty of Foundry Engineering, AGH University of Science and Technology, 23 Reymonta St., Kraków, Poland

autor

Grabowski G.

• Faculty of Material Engineering and Ceramics, AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza St., Kraków, Poland

autor

Olejnik E.

• Faculty of Foundry Engineering, AGH University of Science and Technology, 23 Reymonta St., Kraków, Poland

autor

Kaczmarska K.

• Faculty of Foundry Engineering, AGH University of Science and Technology, 23 Reymonta St., Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Janowska, G., Przygocki, W., Włochowicz, A. (2007). Flammability of plastics. WNT, Warszawa.
• [2] Singh, B. & Sharma, N. (2008). Mechanistic implications of plastic degradation. Polymer Degradation and Stability. 93, 561-584.
• [3] Pielichowski, J. & Pielichowski, K. (1995). Application of thermal analysis for the investigation of polymer degradation process. Journal of Thermal Analysis. 43, 505-508.
• [4] Pielichowski, K., Njuguna, J. (2005). Thermal degradation of polymeric materials. Rapra Technology, United Kingdom.
• [5] Grabowska B., Holtzer M., Górny M. & Dańko R. (2011). Grabowski G., Microstructure and properties of test casting of cast iron made in moulding sands with the BioCo2 binder. Archives of Foundry Engineering. 11(4), 47-50.
• [6] Czech, Z., Pełech, R. & Butwin, A. (2008). Thermal degradation of plasiticizers resistant acrylic pressure sensitive adhesives. Czasopismo Techniczne Ch. Biblioteka Cyfrowa PK. 2, 331-337.
• [7] Lattimer, R. P. (2003). Pyrolysis mass spectrometry of acrylic acid pollymers. Journal Analytical Applied Pyrolysis. 68-69, 3-14.
• [8] Jandura, P., Riedl, B. & Kokta, B. V. (2000). Thermal degradation behavior of cellulose fibers partially esterified with some long chain organic acids. Polymer Degradation and Stability. 70, 387-394.
• [9] Kader, M. & Bhowmick, A. (2003). Thermal ageing, degradation and swelling of acrylate rubber, fluororubber and their blends containing polyfunctional acrylates. Polymer Degradation and Stability. 79, 283-295.
• [10] Grabowska, B., Holtzer, M., Eichholz, S., Hodor, K. & Bobrowski, A. (2011). Thermal analysis of a sodium salt of the maleic acid-acrylic acid copolymer used as a polymeric binder. Polimery. 56(2), 62-66.
• [11] Grabowska B. (2010). Examining the thermal degradation of polymer binders using FTIR spectroscopy. Archives of Foundry Engineering.10(4), 43-46.