Biodegradation of new polymer foundry binders composition of poly(acrylic acid)/dextrin

Investigations were carried out focusing on novel polymeric binders and their susceptibility to biodegradation. As an example a water-soluble composition of poly(acrylic acid)/dextrin is presented. Determination of the total oxygen demand for biodegradation has been accomplished under laboratory conditions, in accordance with the static water test system (the Zahn-Wellens method). In that system the mixture in which the biodegradation takes place contains activated sludge as the inorganic nutrient and the investigated polymeric composition designed to be the exclusive source of carbon and energy. The progressively increasing biodegradation has been tested by means of the chemical oxygen demand and by the simultaneously determined degree of biodegradation Rt. These investigations have proven the poly(acrylic acid)/dextrin composition to be a material fully biodegradable in water. This statement is justified by degree of biodegradation Rt = 65 % which occurred on the 28th day of testing. At the same time a separate sample of the crosslinked polymeric composition was tested on the biodegradation resulting from storing the sample for over 6 months in garden soil. During that time several analyses were performed by means of the Raman spectroscopy, optical microscopy and atomic force microscopy (AFM). The intention was to study structural changes on surfaces resulting from the degradation.

---

Przedstawiono badania biodegradacji nowego polimerowego spoiwa odlewniczego — wodorozpuszczalnej kompozycji poli(kwas akrylowy)/dekstryna. Degradację prowadzono w środowisku wodnym lub w glebie. Oznaczenie całkowitej tlenowej biodegradacji w środowisku wodnym wykonano w warunkach laboratoryjnych, zgodnie ze statycznym wodnym systemem testowym metodą Zahna-Wellensa. Poddana biorozkładowi mieszanina zawierała pożywkę nieorganiczną, osad czynny oraz kompozycję polimerową, stanowiącą jedyne źródło węgla i energii. Postęp biorozkładu próbki w środowisku wodnym oceniano na podstawie wartości chemicznego zapotrzebowania tlenu (ChZT) oraz stopnia biodegradacji (Rt), mierzonych w przygotowanych mieszaninach w trakcie trwania testu. Przeprowadzone badania wykazały, że kompozycja poli(kwas akrylowy)/dekstryna jest materiałem w pełni biodegradowalnym w środowisku wodnym. Wyznaczony w ostatnim, 28 dniu trwania testu stopnień biodegradacji (Rt) osiągnął poziom 65 %, co wg przyjętych norm oznacza, iż badaną kompozycję polimerową można uznać za w pełni biodegradowalną. Próbki usieciowanej kompozycji polimerowej poddawano, trwającej 6 miesięcy biodegradacji w glebie ogrodowej. Zmiany powierzchniowe oraz strukturalne wynikające z rozkładu próbki analizowano metodą spektroskopii Ramana oraz mikroskopii AFM i mikroskopii optycznej.