CN111936252A - 铸造模具的清洁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法。本发明进一步涉及一种通过使铸造模具与包含至少一种羧酰胺和至少一种链烷醇胺的组合物接触而将其崩解的方法。

Description

铸造模具的清洁
发明领域
本发明涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法。本发明进一步涉及一种通过使铸造模具与一种包含至少一种羧酰胺和至少一种链烷醇胺的组合物接触而将其崩解的方法。
发明背景
所有铸造厂通过将熔融金属倾入模具中而生产铸件。最常见类型的浇铸方法已知为砂铸。在金属铸造中砂以两种不同方式使用：作为形成铸造件的外部形状的模塑材料以及作为在产品如发动机机体中形成内部空隙的砂芯。由于砂粒天然不会相互粘附，必须引入粘合剂以使砂粘在一起并在将熔融金属引入模具中和冷却铸件的过程中保持其形状。
砂铸涉及产生待铸组件的模型并在该模型周围装填砂而产生中空模具。模具通常制成两半以有利于该模型的取出，随后将模具组装形成与该模型的形状匹配的“型腔(hollow)”。在组装之前可以将用特殊粘合剂由装填砂制成的砂芯插入模具中，以形成复杂形状的内表面。将熔融金属倾入模腔中并使其固化和冷却。使用振动机械将该铸件从砂模中摇出，通过切削或研磨机械清除外来金属并喷砂清洁以除去铸砂和其他表面污染物。铸造工业产生许多副产物，其中最大量的是由砂与粘合剂残渣构成的“废砂”。此外，砂铸产生来自金属熔融和浇铸以及模塑工艺的残渣。标准铸造实践是重复使用模塑砂和砂芯制备砂。通常将残留砂过筛并返回该系统中重复使用。
使用产生机械和化学作用二者的各种方法来清洁砂模中的金属铸件。包括在前一类别中的是磨料清洁方法如喷砂处理。然而，在本行业可用的化学清洁方法比前述机械程序产生更清洁的铸件。其发生是因为粒状砂因有机粘合剂的分解产物的粘合性能在铸件上的滞留引起不少麻烦。在这类情况下，粘附的砂粒不受通过磨料清洁方法的除去影响并且它们仅可通过用化学试剂浸蚀和溶解残留硅质颗粒而除去。此外，在砂模由粘合剂保持的情况下，砂模可以通过用溶解合成粘合剂的组合物或化学品处理它们而崩解，并且随后可以加工和重复使用该砂。
US 2,666,001公开了通过在包含氟磷酸的强酸性溶液的液浴中浸渍并随后中和而从铸件除去残留砂。氟磷酸是高度有毒和腐蚀性的，因此难以大规模实施该方法。
US 2,766,496公开了一种清洁用过的铸造用砂的方法，包括在水存在下将该砂过筛以除去过大的外来材料，用水射流流化该砂以及将它送入松散含碳杂质在其中浮起的相对静止的沉淀区中的步骤。该方法的缺点是产生巨量的废水。
US 4,411,709公开了通过在足以能够热解砂中的树脂粘合剂的温度下加热树脂结合的模砂和芯砂而除去树脂结合的砂模和砂芯并重调该砂以重复使用。然而，该方法导致难以除去的碳质残渣的产生。
因此，本发明的目的是要在避免上述和其他缺点的同时提供一种对于重调用过的(铸造)砂在技术和经济方面均可接受的方法。本发明的目的还是要提供一种崩解以砂模和/或砂芯形式存在的来自金属铸造的砂以回收该砂进一步使用的方法。
发明概述
惊人地发现这些目的可以通过用包含羧酰胺和链烷醇胺的组合物处理铸造模具而实现。由该方法得到的砂可以以最少的进一步加工步骤重复使用。
因此，本发明一方面涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000021
其中
R1表示线性或支化、未被取代或羟基取代的C2-C22烷基，
R2和R3相互独立地表示H或者线性或支化、未被取代或取代的C1-C12烷基；以及
(b)至少一种通式(II)的链烷醇胺：
Figure BDA0002711662710000031
其中
AO相同或不同且选自CH2-CH2-O、CH(CH3)-CH2-O、CH2-CH(CH3)-O、CH(C2H5)-CH-O、C(CH3)2-CH2-O、CHC(CH3)2-O和CH2-CH(C2H5)-，
m为1、2、3、4、5、6或7，以及
x、y相互独立地为0或1，
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
本发明另一方面涉及一种包含如下组分的组合物：
(a)2-羟基丙酰胺；和
(b)单乙醇胺
本发明另一方面涉及一种包含如下组分的组合物：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000032
其中
R1表示线性或支化、未被取代的C2-C12烷基，
R2和R3表示甲基；和
(b)单乙醇胺。
本发明再一方面包含如下组分的组合物在崩解铸造模具中的用途：
(a)2-羟基丙酰胺；和
(b)单乙醇胺。
本发明再一方面涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)2-羟基丙酰胺；和
(b)单乙醇胺；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
发明详述
在描述本发明组合物和本发明配制剂之前，应理解的是本发明不限于所述特定组合物和配制剂，因为该类组合物和配制剂当然可以变化。还应理解的是本文所用术语并不意欲是限制性的，因为本发明的范围仅由所附权利要求书限制。
若下文将一个组定义为至少包括一定数目的实施方案，则这意味着还包括优选仅由这些实施方案构成的组。此外，说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”或“(a)”、“(b)”、“(c)”、“(d)”等等用于区分类似要素且不一定用于描述相继次序或时间顺序。应理解的是这样使用的术语在适当的情况下可以互换并且本文所述本发明实施方案能够以本文所述或所示的其他顺序操作。在术语“第一”、“第二”、“第三”或“(A)”、“(B)”和“(C)”或“(a)”、“(b)”、“(c)”、“(d)”、“i”、“ii”等涉及方法或用途或分析的步骤的情况下，在各步骤之间没有时间或时间间隔相关性，也就是说各步骤可以同时进行或者在这类步骤之间可以存在数秒、数分钟、数小时、数天、数周、数月或者甚至数年的时间间隔，除非在上下文所述的本申请中另有指示。
在下面的段落中更详细定义本发明的不同方面。如此定义的各方面可以与任何一个或多个其他方面组合，除非清楚地有相反指示。尤其可以将作为优选或有利显示的任何特征与作为优选或有利显示的任何一个或多个其他特征组合。
本说明书通篇对“一个实施方案”或“实施方案”的提及是指与该实施方案相关地描述的特定特征、结构或特点包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”在通篇说明书的各种地方的出现并不一定全部涉及相同实施方案，但是可以全部涉及相同实施方案。此外，特定的特征、结构或特点可以以任何合适方式在一个或多个实施方案中组合，正如对本领域熟练技术人员而言由本公开来看是明了的。此外，尽管本文所述的一些实施方案包括一些但不是包括在其他实施方案中的其他特征，但不同实施方案的特征的组合是指在本发明范围内并且形成不同的实施方案，正如本领域熟练技术人员所理解的那样。
本发明一方面涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000051
其中
R1表示线性或支化、未被取代或羟基取代的C2-C22烷基，
R2和R3相互独立地表示H或者线性或支化、未被取代或取代的C1-C12烷基；以及
(b)至少一种通式(II)的链烷醇胺：
Figure BDA0002711662710000052
其中
AO相同或不同且选自CH2-CH2-O、CH(CH3)-CH2-O、CH2-CH(CH3)-O、CH(C2H5)-CH-O、C(CH3)2-CH2-O、CHC(CH3)2-O和CH2-CH(C2H5)-O，
m为1、2、3、4、5、6或7，以及
x、y相互独立地为0或1，
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
对本发明而言，术语‘崩解’包括从铸造模具清除在该模塑工艺之后留在它上面的残留砂和粘合剂。额外地，它还涵盖‘铸造模具的完全破裂’，其中该砂和粘合剂分离并且可以再循环该砂。因此，砂和粘合剂的混合物涉及其中该砂和该粘合剂以离散材料的形式存在的混合物。
本文的‘铸造模具’涉及由砂和粘合剂制成的模具。
‘接触’表示将该铸造模具浸入该组合物中。它还可以包括将该组合物加于金属铸件上。当将该铸造模具浸入该组合物中时，它崩解成砂和粘合剂。在将该组合物加于金属铸件上的情况下，其进行是为了在该铸造工艺之后从金属铸件清除残留砂和粘合剂混合物。
对本发明而言，术语“C1-C12烷基”涵盖可以是线性或支化的且未被取代或者至少被单取代的无环饱和烃基，该烃基正如在C1-C12烷基的情况中那样具有1-12(即1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12)个碳原子。类似地，术语“C2-C22烷基”涵盖可以是线性或支化的且未被取代或者至少被单取代的无环饱和烃基，该烃基正如在C2-C32烷基的情况中那样具有2-22(即2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21或22)个碳原子。若一个或多个取代基表示被单-或多取代的烷基，则这优选可以被任选1、2、3、4或5个，特别优选1、2或3个相互独立地选自如下的取代基取代：F、Cl、Br、I、-NO2、-CN、-OH、-SH、-NH2、-N(C1-5烷基)2、-N(C1-5烷基-OH)2、-N(C1-5烷基)(苯基)、-N(C1-5烷基)(CH2-苯基)、-N(C1-5烷基)(CH2-CH2-苯基)、-C(＝O)-H、-C(＝O)-C1-5烷基、-C(＝O)-苯基、-C(＝S)-C1-5烷基、-C(＝S)-苯基、-C(＝O)-OH、-C(＝O)-O-C1-5烷基、-C(＝O)-O-苯基、-C(＝O)-NH2、-C(＝O)-NH-C1-5烷基、-C(＝O)-N(C1-5烷基)2、-S(＝O)-C1-5烷基、-S(＝O)-苯基、-S(＝O)2-C1-5烷基、-S(＝O)2-苯基、-S(＝O)2-NH2和-SO3H，其中上述-C1-5烷基在每种情况下可以是线性或支化的并且上述苯基可以优选被1、2、3、4或5个相互独立地选自F、Cl、Br、I、-CN、-CF3、-OH、-NH2、-O-CF3、-SH、-O-CH3、-O-C2H5、-O-C3H7、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、2-丁基、异丁基和叔丁基的取代基取代。特别优选的取代基可以相互独立地选自F、Cl、Br、I、-NO2、-CN、-OH、-SH、-NH2、-N(CH3)2、-N(C2H5)2和-N(CH3)(C2H5)。本文所用“支化”表示具有一个或多个与其连接的侧链的原子链。支化通过用共价键合的烷基置换取代基，例如氢原子而出现。
通式(I)的羧酰胺
通式(I)的羧酰胺具有下列结构：
Figure BDA0002711662710000071
其中
R1表示线性或支化、未被取代或羟基取代的C2-C22烷基，
R2和R3相互独立地表示H或者线性或支化、未被取代或取代的C1-C12烷基。
优选R1选自乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、正二十一烷基、正二十二烷基、异丙基、异丁基、异戊基、异己基、异庚基、异辛基、异壬基、异癸基、异十一烷基、异十二烷基、异十三烷基、异十四烷基、异十五烷基、异十六烷基、异十七烷基、异十八烷基、异十九烷基、异二十烷基、异二十一烷基、异二十二烷基、叔丁基、1-羟基乙基、1-羟基丙基、2-羟基丙基、1-羟基丁基、2-羟基丁基、2-羟基丁基、1-羟基戊基、2-羟基戊基、3-羟基戊基、4-羟基戊基、1-羟基己基、2-羟基己基、3-羟基己基、4-羟基己基和5-羟基己基。
更优选R1选自乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、异辛基、异壬基、异癸基、异丙基、异丁基、异戊基、异己基、异庚基、异癸基、1-羟基乙基、1-羟基丙基、2-羟基丙基、1-羟基丁基、2-羟基丁基、2-羟基丁基、1-羟基戊基、2-羟基戊基、3-羟基戊基、4-羟基戊基、1-羟基己基、2-羟基己基、3-羟基己基、4-羟基己基和5-羟基己基。最优选R1选自正辛基、正壬基、正癸基、异辛基、异壬基、异癸基和1-羟基乙基。特别优选R1为1-羟基乙基。
在一个实施方案中，R2和R3相互独立地选自H、甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、异丙基、异丁基、异戊基、异己基、异庚基、异辛基、异壬基、异癸基、异十一烷基、异十二烷基和叔丁基。
在优选实施方案中，R2和R3相互独立地选自H、甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丙基、异丁基和叔丁基。
最优选R2和R3相互独立地选自甲基、乙基和正丙基。
在特别优选的实施方案中，R2和R3为甲基。
因此，在一个实施方案中通式(I)的化合物是2-羟基丙酰胺。
合适的羧酰胺是已知的且以商标
Figure BDA0002711662710000082
AMD 3L、
Figure BDA0002711662710000083
AMD10和
Figure BDA0002711662710000084
AMD 810由BASF SE市购。
在优选实施方案中，本发明涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)2-羟基丙酰胺；和
(b)至少一种通式(II)的链烷醇胺：
Figure BDA0002711662710000081
其中
AO相同或不同且选自CH2-CH2-O、CH(CH3)-CH2-O、CH2-CH(CH3)-O、CH(C2H5)-CH-O、C(CH3)2-CH2-O、CHC(CH3)2-O和CH2-CH(C2H5)-O,
m为1、2、3、4、5、6或7，以及
x、y相互独立地为0或1；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
通式(II)的链烷醇胺
通式(II)的链烷醇胺具有下列结构：
Figure BDA0002711662710000091
其中
AO相同或不同且选自CH2-CH2-O、CH(CH3)-CH2-O、CH2-CH(CH3)-O、CH(C2H5)-CH-O、C(CH3)2-CH2-O、CHC(CH3)2-O和CH2-CH(C2H5)-O；
m为1、2、3、4、5、6或7，以及
x、y相互独立地为0或1。
优选m为1、2或3，更优选m为2。
优选x和y均为0。
因此，在一个实施方案中通式(II)的化合物是单乙醇胺。
在优选实施方案中，本发明涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000092
其中
R1表示线性或支化、未被取代或羟基取代的C2-C22烷基；
R2和R3相互独立地表示H或者线性或支化、未被取代或取代的C1-C12烷基；以及
(b)单乙醇胺；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
砂
砂选自天然硅砂、粘土、绿砂、石英砂、铬砂、橄榄石砂、特种砂和锆砂。
粒状石英形式的硅砂是具有可以赋予模砂和芯砂以强度、稳定性和渗透性的足够耐火性的模砂的主要成分。但是除了二氧化硅外，作为杂质存在少量氧化铁、氧化铝、石灰石(CaCO3)、氧化镁、苏打和钾碱。硅砂的化学组成反映出存在的杂质如石灰、氧化镁、碱等。过量氧化铁、碱金属氧化物和石灰的存在可能以不希望的显著程度降低熔点。硅砂可以根据该砂的砂粒尺寸和形状(角状、半棱角状和圆形)具体说明。
粘土砂是天然硅砂、粘土、添加剂和水的混合物。用于制备湿粘土砂的粘土是膨润土。抗压强度通常为0.05-0.1MPa。水含量为3.5-5％。
绿砂石是硅砂、铬砂或锆砂，膨润土(粘土)、惰性矿泥、无烟煤的混合物，有时具有一定比例的橄榄石、十字石或石墨。
石英砂主要含有结晶二氧化硅SiO2和额外的矿物内含物如长石、粘土矿物、云母矿物以及碳酸盐和含碳组分。石英砂砾作为模塑材料的适合性主要由SiO2含量决定。该含量越高，即低熔点化合物的加入量越少，则该砂越有利地承受高热负荷。
铬砂是主要由铬和铁的氧化物构成的天然尖晶石。
橄榄石砂主要由二氧化硅、氧化镁、氧化铁和氧化铝组成。它与硅砂相比具有低热膨胀率。
特种砂包括天然矿砂，以颗粒形式生产或者通过破碎、碾磨和分级方法转化成颗粒形式的烧结和熔融产品，或通过其他物理-化学方法生产的无机矿砂。特种砂不同于石英砂，主要是因为在20-600℃的温度范围内其显著更低的热膨胀行为、其导热率、耐火性以及其他物理特性。
优选该砂为硅砂或特种砂。
聚氨酯基粘合剂
聚氨酯基粘合剂是除了聚氨酯外还可以包括组分如水玻璃(硅酸钠)以及树脂如苯酚/甲醛树脂、脲/甲醛树脂和呋喃树脂的聚氨酯基粘合剂。
聚氨酯由多羟基化合物和多异氰酸酯形成。多羟基化合物又通常由酚类和甲醛制备。多羟基组分可以是任何可以溶于所用溶剂中的官能度为2或更大的有机羟基化合物。该类多羟基化合物可以包括简单的脂族多元醇、胺多元醇、聚醚多元醇、酚醛树脂以及这些的混合物。
胺多元醇通常作为氧化烯和胺化合物的反应产物生产。通常将任何含有至少一个或多个叔胺基团的多元醇考虑在“胺多元醇”的定义范围内。与氧化烯反应得到胺多元醇的胺化合物包括氨以及具有伯或仲氨基氮的单胺和多胺化合物。具体实例包括脂族胺类如伯烷基胺、乙二胺、二亚乙基三胺和三亚乙基四胺，脂环族胺类，芳族胺类如邻-、间-和对-苯基二胺以及苯胺/甲醛树脂。
用于形成该类酚醛树脂的酚通常是可以用于形成酚醛树脂的任何酚。可以使用的具体合适的酚包括苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、2,5-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、3,4,5-三甲基苯酚、2-乙基苯酚、3-乙基苯酚、3,5-二乙基苯酚、邻仲丁基苯酚、对丁基苯酚、3,5-二丁基苯酚、对戊基苯酚、对环己基苯酚、邻辛基苯酚、邻仲癸基苯酚、壬基苯酚、3,5-二环己基苯酚、对苯基苯酚、对巴豆基苯酚、2-甲氧基苯酚、3,5-二甲氧基苯酚、3,4,5-三甲氧基苯酚、对乙氧基苯酚、3-甲基-4-甲氧基苯酚和对苯氧基苯酚。
用于铸造粘合剂的呋喃树脂通常通过使糠醇与脲-甲醛树脂或与甲醛反应而制备，以得到低粘度、可溶、可熔呋喃树脂。在某些情况下，将酚醛树脂或其他改性剂加入呋喃树脂中。
用于形成酚醛树脂和呋喃树脂组分的醛包括迄今用于形成酚醛树脂的任何醛类，如甲醛、乙醛、丙醛、糠醛和苯甲醛。
可以用于粘合剂中的异氰酸酯组分可以具有2或更大的官能度。示例性异氰酸酯是有机多异氰酸酯如甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯及其混合物，特别是可以市购的其粗混合物。其他典型的多异氰酸酯包括亚甲基-二(4-苯基异氰酸酯)、正己基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、环戊烷-1,3-二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、甲苯-2,4,6-三异氰酸酯和三苯基甲烷-4,4',4"-三异氰酸酯。更高级异氰酸酯由(1)二异氰酸酯和(2)多元醇或多胺的液体反应产物等提供。此外，可以使用异硫氰酸酯以及异氰酸酯的混合物。还可考虑许多可以市购的不纯或粗多异氰酸酯。该异氰酸酯组分可以额外含有选自三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、四氯硅烷、二乙基氯硅烷、乙烯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷的氯硅烷化合物。
其他常用添加剂可以任选用于该粘合剂中。该类材料的使用可能提高该粘合剂对集料的粘附。添加剂的实例包括但不限于氨基硅烷、环氧硅烷、巯基硅烷、羟基硅烷和脲基硅烷，例如γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-羟基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)三甲氧基硅烷和N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷。
表面活性剂
在一个实施方案中，本发明所用组合物进一步包含至少一种表面活性剂。该至少一种表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂。
合适的阴离子表面活性剂选自烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、α-烯烃磺酸盐和线性烷基苯磺酸盐。
烷基硫酸盐是下式化合物：
ROSO3 -M+
其中
R表示线性或支化、未被取代的С6-С22烷基，
М表示碱金属或铵阳离子。
对本发明而言，术语“C6-C22烷基”涵盖可以是线性或支化的且未被取代的具有6-22个碳原子的无环饱和烃基。
烷基硫酸盐通过硫酸化由牛脂、椰子油、合适植物油或合成醇的甘油酯生产的高级醇(С6-С22碳原子)并随后用碱性氢氧化物中和而得到。因此，烷基硫酸盐也含有反应副产物如游离盐(例如当中和剂为氢氧化钠时，氯化钠是游离盐副产物)、游离脂肪醇、脂肪醇的盐。因此，烷基硫酸盐的固含量与活性物含量不同。活性物含量表示该组合物中存在的‘烷基硫酸盐量’，而固含量表示在该组合物中‘烷基硫酸盐、脂肪醇、脂肪醇的盐和游离盐的总量’。‘游离’在本文表示该盐步通过任何种类的化学键与脂肪醇/烷基硫酸盐结合。
烷基醚硫酸盐是下式化合物：
R'-О-(С2Н4О)п-SОзМ
其中
R'表示线性或支化的未被取代С6-С22烷基，
n是1-20，
М表示碱金属或铵阳离子。
烷基醚硫酸盐通过脂肪醇的乙氧基化生产并且因此通常以包含不同烷基链长和不同乙氧基化程度的混合物形式得到。该类混合物通常也不可避免地含有一些未乙氧基化烷基硫酸盐。
α-烯烃磺酸盐通常通过磺化α-烯烃而生产。磺化形成本发明组合物中所用表面活性剂的α-烯烃可以含有约10-22个，优选12-18个碳原子。它们可以衍生于各种方法，例如通过蜡裂解、乙烯积聚或相应伯醇的脱水。示例性α-烯烃是1-癸烯、1-十一碳烯、1-十二碳烯、1-十三碳烯、1-十四碳烯、1-十五碳烯、1-十六碳烯、1-十七碳烯、1-十八碳烯等以及前述的混合物。这些长链烯烃的磺化通常利用混有稀释剂的三氧化硫进行。在磺化完成之后，进行该酸混合物的中和和水解，从而将任何形成的副产物磺内酯转化成相应羟基链烷磺酸盐。因此，如本领域众所周知的那样，本文所用术语α-烯烃磺酸盐不仅包括链烯烃磺酸盐本身，而且包括由于常规磺化、中和和水解程序形成的这些的混合物，后者具有显著比例的相应水溶性羟基链烷磺酸盐。
线性烷基苯磺酸盐(LABS)通过磺化线性烷基苯(LAB)并随后中和相应的磺酸(HLAS)生产。线性烷基苯通过用线性烯烃烷基化苯合成。烷基化芳族化合物的传统方法使用Friedel-Craft类型催化剂，例如氢氟酸、三氯化铝等。
阴离子表面活性剂还可以包括下式的烷基酰胺磺酸盐或平均含有0.5-60个EO和/或PO单元的其乙氧基化(EO)和/或丙氧基化(PO)衍生物：
R4CONHR5OSO3M
其中
R4表示C2-C22烷基，
R5表示C2-C3烷基，
M为氢原子或碱金属阳离子。
其他阴离子表面活性剂是C8-C24饱和或不饱和脂肪酸的盐、烷基甘油基磺酸盐、石蜡磺酸盐、N-酰基-N-烷基牛磺酸盐、烷基磷酸盐、羟乙磺酸盐、烷基琥珀酰胺酸盐、烷基磺基琥珀酸盐、磺基琥珀酸盐单酯或二酯、N-酰基肌氨酸盐、烷基糖苷硫酸盐、聚乙氧基羧酸盐，其中阳离子为碱金属(钠、钾或锂)，取代或未被取代的铵残基(甲基-、二甲基-、三甲基-或四甲基铵，二甲基哌啶
Figure BDA0002711662710000141
等)或链烷醇胺衍生物(单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等)和烷基或烷基芳基磷酸盐酯。
阳离子表面活性剂是一类众所周知的具有至少一种活性阳离子(正离子)成分的表面活性化合物。作为该阳离子表面活性剂，可以例举季铵氢氧化物如辛基三甲基氢氧化铵、十二烷基三甲基氢氧化铵、十六烷基三甲基氢氧化铵、辛基二甲基苄基氢氧化铵、癸基二甲基苄基氢氧化铵、二-十二烷基二甲基氢氧化铵、二-十八烷基二甲基氢氧化铵、牛脂三甲基氢氧化铵和椰子油三甲基氢氧化铵及其盐。
两性表面活性剂的实例包括甜菜碱、磺基甜菜碱以及脂肪酸和咪唑的羧酸盐和磺酸盐，如烷基二甲基甜菜碱、烷基酰胺基丙基二甲基甜菜碱、烷基二甲基磺基甜菜碱或烷基酰胺基丙基二甲基磺基甜菜碱，如Rhodia公司销售的Mirataine CBS，以及脂肪酸和蛋白水解物的缩合产物；其中烷基含有6-20个碳原子的烷基两性乙酸盐或烷基两性二乙酸盐；两性烷基多胺衍生物如Rhodia销售的Amphionic
Figure BDA0002711662710000142
以及Berol Nobel销售的Ampholac
Figure BDA0002711662710000145
和Ampholac
Figure BDA0002711662710000144
该至少一种表面活性剂优选为非离子表面活性剂。
该至少一种非离子表面活性剂选自聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚、聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯、烷氧基化油和烷氧基化烷基胺。
该聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚优选为聚C2-C3亚烷基二醇单C8-C22烷基醚。
优选的聚C2-C3亚烷基二醇单C8-C22烷基醚优选为下式化合物：
R6-(O-CH2-CH2)q(O-CH(CH3)-CH2)r-OH
其中
R6为线性或支化的C8-C22烷基；
q为1-50的自然数；以及
r为0或1-30的自然数，条件是2≤q+r≤50。
在优选实施方案中，该聚C2-C3亚烷基二醇单C8-C22烷基醚优选为下式化合物：
R6-(O-CH2-CH2)q(O-CH(CH3)-CH2)r-OH
其中
R6为线性或支化的C8-C22烷基；
q为1-15的自然数；以及
r为0或1-20的自然数，条件是2≤q+r≤30。
在本发明上下文中，本文所用术语“烷基”涉及无环饱和脂族残基，包括线性或支化烷基。此外，烷基未被取代并且正如在C8-C22烷基的情况下一样包括8-22个碳原子。
线性和支化C8-C22烷基的代表性实例包括但不限于正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、正二十一烷基、正二十二烷基、2-乙基己基、2-丙基庚基、2-丁基-1-辛基、2-戊基-1-壬基、异辛基、异癸基、异十一烷基、异十二烷基、异十三烷基、异十四烷基、异十五烷基、异十六烷基、异十七烷基、异十八烷基、异十九烷基、异二十烷基、异二十一烷基和异二十二烷基。
聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚具有的分子量通过1H-NMR光谱法使用例如Bruker的400MHz分光计测定为300-2000g/mol。该分子量可以通过对聚C2-C4亚烷基二醇骨架信号的积分并将该积分与单C8-C22烷基信号的积分对比而测定。
聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚可以通过脂肪醇的烷氧基化制备。当用于合成聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚的脂肪醇R1-OH衍生于天然源时，它通常具有例如C16和C18醇或C12和C14醇的混合物。脂肪醇R1-OH也可以由烯烃混合物合成(例如通过羰基合成方法)并且在这种情况下它通常具有例如C13和C15醇的混合物。
合适的聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚是已知的并且可市购，例如来自BASF SE的
Figure BDA0002711662710000161
XL。
聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯优选为下式化合物：
R6-CO-(O-CH2-CH2)q(O-CH(CH3)-CH2)r-R7
其中
R6为线性或支化的C8-C22烷基；
R7为H或线性或支化的C1-C8烷基；
q为1-50的自然数；以及
r为0或1-30的自然数，条件是2≤q+r≤50。
线性或支化的C8-C22烷基的代表性实例包括但不限于正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、正二十一烷基、正二十二烷基、2-乙基己基、2-丙基庚基、2-丁基-1-辛基、2-戊基-1-壬基、异辛基、异癸基、异十一烷基、异十二烷基、异十三烷基、异十四烷基、异十五烷基、异十六烷基、异十七烷基、异十八烷基、异十九烷基、异二十烷基、异二十一烷基、异二十二烷基及其异构体。
线性或支化的C1-C8烷基的代表性实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、异丙基、异丁基、异戊基、异己基、异庚基、异辛基、叔丁基、2-乙基己基及其异构体。
该聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯具有的分子量通过1H-NMR光谱法使用例如Bruker的400MHz分光计测定为300-2000。分子量可以通过对聚C2-C4亚烷基二醇骨架信号的积分并将该积分与单C8-C22烷基信号的积分对比而测定。
烷氧基化油优选为乙氧基化油，更优选亲水/亲油平衡值为约14(HLB14)的蓖麻油的乙氧基化衍生物，如
Figure BDA0002711662710000172
EL。
烷氧基化烷基胺优选为下式化合物：
Figure BDA0002711662710000171
其中
R为线性或支化、取代或未被取代的C8-C22烷基或线性或支化、取代或未被取代的C8-C22链烯基；
AO相同或不同且选自CH2-CH2-O、CH(CH3)-CH2-O、CH2-CH(CH3)-O、CH(C2H5)-CH-O、C(CH3)2-CH2-O、CHC(CH3)2-O和CH2-CH(C2H5)-O，
a是1-20的自然数；和
b为1-20的自然数，条件是2≤a+b≤40。
对本发明而言，术语“链烯基”涵盖可以是线性或支化的并且未被取代或者至少单取代且包含至少一个双键，优选1、2或3个双键的无环不饱和烃基，正如在C8-C22链烯基的情况下那样具有8-22(即8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22)个碳原子。若一个或多个取代基表示单-或多取代的链烯基，则这优选可以被任选1、2、3、4或5个，特别优选1、2或3个相互独立地选自如下的取代基取代：F、Cl、Br、I、-NO2、-CN、-OH、-SH、-NH2、-N(C1-5烷基)2、-N(C1-5烷基)(苯基)、-N(C1-5烷基)(CH2-苯基)、-N(C1-5烷基)(CH2-CH2-苯基)、-C(＝O)-H、-C(＝O)-C1-5烷基、-C(＝O)-苯基、-C(＝S)-C1-5烷基、-C(＝S)-苯基、-C(＝O)-OH、-C(＝O)-O-C1-5烷基、-C(＝O)-O-苯基、-C(＝O)-NH2、-C(＝O)-NH-C1-5烷基、-C(＝O)-N(C1-5烷基)2、-S(＝O)-C1-5烷基、-S(＝O)-苯基、-S(＝O)2-C1-5烷基、-S(＝O)2-苯基、-S(＝O)2-NH2和-SO3H，其中上述-C1-5烷基在每种情况下可以是线性或支化的并且上述苯基优选可以被1、2、3、4或5个相互独立地选自F、Cl、Br、I、-CN、-CF3、-OH、-NH2、-O-CF3、-SH、-O-CH3、-O-C2H5、-O-C3H7、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、2-丁基、异丁基和叔丁基的取代基取代。特别优选的取代基可以相互独立地选自F、Cl、Br、I、-NO2、-CN、-OH、-SH、-NH2、-N(CH3)2、-N(C2H5)2和-N(CH3)(C2H5)。
优选R是线性、未被取代的C8-C22链烯基；AO是CH2-CH2-O，a为1-10的自然数；b为1-10的自然数，条件是5≤a+b≤20。
更优选烷氧基化烷基胺是乙氧基化烷基胺，最优选油胺乙氧基化物。
合适的烷氧基化烷基胺是已知的且可市购，例如来自BASF SE的
Figure BDA0002711662710000183
FA12。
特别优选该非离子表面活性剂选自烷基聚乙二醇醚、乙氧基化蓖麻油和油胺乙氧基化物。
在优选实施方案中，本发明涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000181
其中
R1表示线性或支化、未被取代或羟基取代的C2-C22烷基；
R2和R3相互独立地表示H或者线性或支化、未被取代或取代的C1-C12烷基；
(b)至少一种通式(II)的链烷醇胺：
Figure BDA0002711662710000182
其中
AO相同或不同且选自CH2-CH2-O、CH(CH3)-CH2-O、CH2-CH(CH3)-O、CH(C2H5)-CH-O、C(CH3)2-CH2-O、CHC(CH3)2-O和CH2-CH(C2H5)-O,
m为1、2、3、4、5、6或7，以及
x、y相互独立地为0或1；和
(c)至少一种非离子表面活性剂；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
在另一优选实施方案中，本发明涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000191
其中
R1表示线性或支化、未被取代或羟基取代的C2-C22烷基；
R2和R3相互独立地表示H或者线性或支化、未被取代或取代的C1-C12烷基；
(b)至少一种通式(II)的链烷醇胺：
Figure BDA0002711662710000192
其中
AO相同或不同且选自CH2-CH2-O、CH(CH3)-CH2-O、CH2-CH(CH3)-O、CH(C2H5)-CH-O、C(CH3)2-CH2-O、CHC(CH3)2-O和CH2-CH(C2H5)-O,
m为1、2、3、4、5、6或7，以及
x、y相互独立地为0或1；和
(c)至少一种选自聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚、聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯、烷氧基化油和烷氧基化烷基胺的非离子表面活性剂；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
水
在优选实施方案中，本发明所用组合物不含水。在另一优选实施方案中，将水加入该组合物中。若加入该组合物中的话，水的量基于该组合物的总重量在0.1-12.0重量％范围内。当该组合物包含水时，与没有水的组合物相比该铸造模具的崩解花费在100-180分钟范围内的更长时间。
添加剂
铸造模具可以进一步包含至少一种添加剂。添加剂是通常加入该砂/粘合剂混合物中以在该砂中产生一些特殊性能的材料。一些通常用于提高模砂和芯砂性能的添加剂是煤粉、玉米粉、糊精、海煤、沥青、木粉、硅砂粉。
煤粉
加入煤粉主要是为了在浇铸工艺过程中产生还原性气氛。该还原性气氛导致柱子中的任何氧气变得化学结合，从而不能氧化该金属。通常将它加入制造模具的模砂中以生产灰铸铁和可锻铸铁铸件。
玉米粉
玉米粉属于碳水化合物的淀粉族并且用于增加模砂和芯砂的崩塌性。它通过砂模中的热完全挥发，从而在砂粒之间留下空隙。这允许砂粒自由运动，最终引起模具壁运动并降低模具膨胀以及因此降低铸件中的缺陷。若加入模砂和芯砂中的话，玉米粉显著改善模砂和砂芯的强度。
糊精
糊精也属于碳水化合物的淀粉族，其也以与玉米粉相似的方式起作用。糊精提高模具的干强度。
海煤
海煤是细粉状沥青煤，其在模砂和芯砂中沿着硅砂粒的孔定位。当受热时，海煤变成焦炭，后者填充孔并且不受水影响。因此，砂粒受到限制并且不能运动成致密的装填方式。因此，海煤降低模具壁运动以及模砂和芯砂中的渗透性，因此使得模具和砂芯表面干净且平滑。
沥青
沥青是软煤的蒸馏形式。它可以以0.02-2％加入模砂和芯砂中。沥青提高热强度、模具表面的表面光洁度并且准确地以与海煤相似的方式起作用。
木粉
木粉是与粒状材料如砂混合的纤维状材料。木粉是较长的细纤维，防止砂粒相互接触。木粉可以以0.05-2％加入模砂和芯砂中。木粉在受热时挥发，从而允许砂粒空间膨胀。木粉提高模具壁运动且减少膨胀缺陷。木粉还提高模砂和芯砂二者的崩塌性。
粉化硅石或硅砂粉
硅砂粉称为粉化硅石。粉化硅石可以容易地加至3％以提高热强度以及在模具和砂芯表面上的光洁度。它还减少模具壁和砂芯中的金属渗透。
本发明另一方面涉及一种包含如下组分的组合物：
(a)2-羟基丙酰胺；和
(b)单乙醇胺。
在另一实施方案中，本发明涉及一种包含如下组分的组合物：
(a)2-羟基丙酰胺；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种非离子表面活性剂；
在另一实施方案中，本发明涉及一种包含如下组分的组合物：
(a)2-羟基丙酰胺；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种选自聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚、聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯、烷氧基化油和烷氧基化烷基胺的非离子表面活性剂。
本发明再一方面涉及包含如下组分的组合物在崩解铸造模具中的用途：
(a)2-羟基丙酰胺；和
(b)单乙醇胺。
在另一实施方案中，本发明涉及包含如下组分的组合物在崩解铸造模具中的用途：
(a)2-羟基丙酰胺；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种非离子表面活性剂。
在另一实施方案中，本发明涉及包含如下组分的组合物在崩解铸造模具中的用途：
(a)2-羟基丙酰胺；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种选自聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚、聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯、烷氧基化油和烷氧基化烷基胺的非离子表面活性剂。
本发明再一方面涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)2-羟基丙酰胺；和
(b)单乙醇胺；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
在一个实施方案中，本发明涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)2-羟基丙酰胺；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种非离子表面活性剂；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
在另一实施方案中，本发明涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)2-羟基丙酰胺；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种选自聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚、聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯、烷氧基化油和烷氧基化烷基胺的非离子表面活性剂；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
本发明另一方面涉及一种包含如下组分的组合物：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000231
其中
R1表示线性或支化的未被取代的C2-C12烷基；
R2和R3表示甲基；和
(b)单乙醇胺。
在另一实施方案中，本发明涉及一种包含如下组分的组合物：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000232
其中
R1表示线性或支化的未被取代的C2-C12烷基；
R2和R3表示甲基；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种非离子表面活性剂。
在另一实施方案中，本发明涉及一种包含如下组分的组合物：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000241
其中
R1表示线性或支化的未被取代的C2-C12烷基；
R2和R3表示甲基；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种选自聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚、聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯、烷氧基化油和烷氧基化烷基胺的非离子表面活性剂。
本发明再一方面涉及包含如下组分的组合物在崩解铸造模具中的用途：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000242
其中
R1表示线性或支化的未被取代的C2-C12烷基；
R2和R3表示甲基；和
(b)单乙醇胺。
在另一实施方案中，本发明涉及包含如下组分的组合物在崩解铸造模具中的用途：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000243
其中
R1表示线性或支化的未被取代的C2-C12烷基；
R2和R3表示甲基；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种非离子表面活性剂。
在另一实施方案中，本发明涉及包含如下组分的组合物在崩解铸造模具中的用途：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000251
其中
R1表示线性或支化的未被取代的C2-C12烷基；
R2和R3表示甲基；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种选自聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚、聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯、烷氧基化油和烷氧基化烷基胺的非离子表面活性剂。
本发明再一方面涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000252
其中
R1表示线性或支化的未被取代的C2-C12烷基；
R2和R3表示甲基；和
(c)单乙醇胺；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
在一个实施方案中，本发明涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000261
其中
R1表示线性或支化的未被取代的C2-C12烷基；
R2和R3表示甲基；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种非离子表面活性剂；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
在另一实施方案中，本发明涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000262
其中
R1表示线性或支化的未被取代的C2-C12烷基；
R2和R3表示甲基；
(b)单乙醇胺；和
(c)至少一种选自聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚、聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯、烷氧基化油和烷氧基化烷基胺的非离子表面活性剂；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
在另一优选实施方案中，本发明涉及一种崩解包含砂和聚氨酯粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000271
其中
R1表示线性或支化、未被取代或羟基取代的C2-C22烷基；
R2和R3相互独立地表示H或者线性或支化、未被取代或取代的C1-C12烷基；以及
(b)至少一种通式(II)的链烷醇胺：
Figure BDA0002711662710000272
其中
AO相同或不同且选自CH2-CH2-O、CH(CH3)-CH2-O、CH2-CH(CH3)-O、CH(C2H5)-CH-O、C(CH3)2-CH2-O、CHC(CH3)2-O和CH2-CH(C2H5)-O,
m为1、2、3、4、5、6或7，以及
x、y相互独立地为0或1，
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物；
(ii)将该砂与在步骤(i)中得到的混合物分离；和
(iii)干燥在步骤(ii)中得到的砂。
通过一种或多种本领域已知的方法，即重调、热方法、干方法等将该砂与砂和聚氨酯粘合剂的混合物分离。重调仅仅考虑的是将用过的砂传给磁滑轮，通过块料破碎机和筛，然后通气以除去细粉。热处理方法包括焙烧炉、流化床炉和旋转炉。热锻烧系统使砂在过量氧气存在下经受1200-1500℃范围内的温度，从而除去含碳添加剂。干方法包括机械方法，其包括冲击砂粒以使来自单个砂粒的旧结合的“壳”破裂。有几种模式落入干的类别，包括(a)对着外壳离心砂；(b)对着目标物气动发射砂，或额外地使两股分开的砂料流交叉以擦洗；和(c)在低动态能级下研磨以在轮子的压力下挤压砂粒。
砂通过本领域熟练技术人员已知的方法干燥。使砂通过流化床炉。然后使热砂通过冷却滚筒，在那里随后借助冷却空气将砂清洁并冷却至室温。通常将干燥之后得到的砂过筛并返回该系统中以重复使用。砂可以在制造铸造模具的铸造厂再循环和重复使用数个循环。
然而，随着砂的反复使用，颗粒最终对于该模塑方法而言变得太细；并且因此若该砂不能用于模塑的话，也可以投入其他应用，如：
1.沥青混凝土：对于传统沥青混凝土细集料替代至多15％废砂。
2.混合肥添加剂：用于混合庭园废物的膨胀剂，以生产表土或表土添加剂。
3.混凝土：在结构等级混凝土中以低百分数取代常规砂。
4.砖和铺路材料：在可以封装和化学结合呈C级飘尘(燃煤发电厂产生的颗粒状细灰)的各种废料的专有高压火山灰方法中封装。该环境温度方法得到成本有效且可以成型以满足最终用户要求的砖。
本发明提供一个或多个下列优点：
1.本发明方法可以用于各种具有不同砂和粘合剂组成的铸造模具。
2.少量的该组合物在崩解铸造模具中是有效的。
在下文中描述本发明的具体实施方案：
1.一种崩解包含砂和聚氨酯基粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure BDA0002711662710000291
其中
R1表示线性或支化、未被取代或羟基取代的C2-C22烷基；
R2和R3相互独立地表示H或者线性或支化、未被取代或取代的C1-C12烷基；以及
(b)至少一种通式(II)的链烷醇胺：
Figure BDA0002711662710000292
其中
AO相同或不同且选自CH2-CH2-O、CH(CH3)-CH2-O、CH2-CH(CH3)-O、CH(C2H5)-CH-O、C(CH3)2-CH2-O、CHC(CH3)2-O和CH2-CH(C2H5)-O,
m为1、2、3、4、5、6或7，以及
x、y相互独立地为0或1；
得到该砂和该聚氨酯粘合剂的混合物。
2.根据实施方案1的方法，其中该砂选自天然硅砂、粘土、绿砂、石英砂、铬砂、橄榄石砂、特种砂和锆砂。
3.根据实施方案1的方法，其中该聚氨酯基粘合剂包含聚氨酯、水玻璃和至少一种不同于聚氨酯的树脂。
4.根据实施方案1的方法，其中R1选自乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、正二十一烷基、正二十二烷基、异丙基、异丁基、异戊基、异己基、异庚基、异辛基、异壬基、异癸基、异十一烷基、异十二烷基、异十三烷基、异十四烷基、异十五烷基、异十六烷基、异十七烷基、异十八烷基、异十九烷基、异二十烷基、异二十一烷基、异二十二烷基、叔丁基、1-羟基乙基、1-羟基丙基、2-羟基丙基、1-羟基丁基、2-羟基丁基、2-羟基丁基、1-羟基戊基、2-羟基戊基、3-羟基戊基、4-羟基戊基、1-羟基己基、2-羟基己基、3-羟基己基、4-羟基己基和5-羟基己基。
5.根据实施方案1的方法，其中R1选自乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、异辛基、异丙基、异丁基、异戊基、异己基、异庚基、异壬基、异癸基、1-羟基乙基、1-羟基丙基、2-羟基丙基、1-羟基丁基、2-羟基丁基、1-羟基戊基、2-羟基戊基、3-羟基戊基、4-羟基戊基、1-羟基己基、2-羟基己基、3-羟基己基、4-羟基己基和5-羟基己基。
6.根据实施方案1的方法，其中R2和R3相互独立地选自H、甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、异丙基、异丁基、异戊基、异己基、异庚基、异辛基、异壬基、异癸基、异十一烷基、异十二烷基和叔丁基。
7.根据实施方案1-6中任一项的方法，其中R2和R3相互独立地选自H、甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丙基、异丁基和叔丁基。
8.根据实施方案1-7中任一项的方法，其中R2和R3为甲基。
9.根据实施方案1的方法，其中m为1、2或3。
10.根据实施方案1的方法，其中x和y为0。
11.根据实施方案1-10中任一项的方法，其中该至少一种通式(I)的羧酰胺和该至少一种通式(II)的链烷醇胺以5:1-1:5的摩尔比存在。
12.根据实施方案1的方法，其中在步骤(i)中的接触通过在≥10至≤200℃范围内的温度下浸渍该铸造模具而实现。
13.根据实施方案1的方法，其中步骤(i)进行≥10分钟至≤60分钟的时段。
14.根据实施方案1-13中任一项的方法，进一步包括下列步骤：
(ii)将该砂与在步骤(i)中得到的混合物分离。
15.根据实施方案1-14中任一项的方法，进一步包括下列步骤：
(iii)干燥在步骤(ii)中得到的砂。
16.根据实施方案1的方法，其中该组合物包含至少一种表面活性剂。
17.根据实施方案16的方法，其中该至少一种表面活性剂为非离子表面活性剂。
18.根据实施方案17的方法，其中该非离子表面活性剂选自聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚、聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯、烷氧基化油和烷氧基化烷基胺。
19.根据实施方案17或18的方法，其中该非离子表面活性剂选自烷基聚乙二醇醚、乙氧基化蓖麻油和油胺乙氧基化物。
20.根据实施方案1-19中任一项的方法，其中该组合物包含水。
21.一种组合物，包含：
(a)2-羟基丙酰胺；和
(b)单乙醇胺。
22.根据实施方案21的组合物在崩解铸造模具中的用途。
23.一种崩解包含砂和粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使该铸造模具与根据实施方案21的组合物接触；
得到砂和该粘合剂的混合物。
实施例
如下化合物购自德国Ludwigshafen的BASF SE：
单乙醇胺
Figure BDA0002711662710000311
AMD 3L(N,N-二甲基乳酰胺)
Figure BDA0002711662710000312
FA12(油胺乙氧基化物)
Figure BDA0002711662710000313
XL60(C10格尔伯特醇乙氧基化物)
Figure BDA0002711662710000314
EL(蓖麻油乙氧基化物)
Figure BDA0002711662710000315
AMD 10(C10脂肪酸N,N-二甲基酰胺)
Figure BDA0002711662710000316
AMD 810(C8/C10脂肪酸N,N-二甲基酰胺)。
由PU-砂复合材料制成的尺寸为9cm×2.2cm×2.2cm的铸造模具样品根据现有技术制备。
通用程序
在室温下将铸造模具样品浸入(1/3)实施例1-6中所公开的组合物中。测定样品的坍塌时间。坍塌时间是铸造模具样品的完全崩解成砂和粘合剂的混合物所需时间。
Figure BDA0002711662710000321

Claims (15)

1.一种崩解包含砂和聚氨酯基粘合剂的铸造模具的方法，包括下列步骤：
(i)使所述铸造模具与包含如下组分的组合物接触：
(a)至少一种通式(I)的羧酰胺：
Figure FDA0002711662680000011
其中
R1表示线性或支化、未被取代或羟基取代的C2-C22烷基；
R2和R3相互独立地表示H或者线性或支化、未被取代或取代的C1-C12烷基；以及
(b)至少一种通式(II)的链烷醇胺：
Figure FDA0002711662680000012
其中
AO相同或不同且选自由如下组成的组：CH2-CH2-O、CH(CH3)-CH2-O、CH2-CH(CH3)-O、CH(C2H5)-CH-O、C(CH3)2-CH2-O、CHC(CH3)2-O和CH2-CH(C2H5)-O，
m为1、2、3、4、5、6或7，以及
x、y相互独立地为0或1；
得到所述砂和所述聚氨酯粘合剂的混合物。
2.根据权利要求1的方法，其中所述砂选自由如下组成的组：天然硅砂、粘土、绿砂、石英砂、铬砂、橄榄石砂、特种砂和锆砂。
3.根据权利要求1的方法，其中所述聚氨酯基粘合剂包含聚氨酯、水玻璃和至少一种不同于聚氨酯的树脂。
4.根据权利要求1的方法，其中R1选自由如下组成的组：乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、异辛基、异丙基、异丁基、异戊基、异己基、异庚基、异壬基、异癸基、1-羟基乙基、1-羟基丙基、2-羟基丙基、1-羟基丁基、2-羟基丁基、1-羟基戊基、2-羟基戊基、3-羟基戊基、4-羟基戊基、1-羟基己基、2-羟基己基、3-羟基己基、4-羟基己基和5-羟基己基。
5.根据权利要求1的方法，其中R2和R3为甲基。
6.根据权利要求1的方法，其中m为1、2或3。
7.根据权利要求1的方法，其中x和y为0。
8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中所述至少一种通式(I)的羧酰胺和所述至少一种通式(II)的链烷醇胺以5:1-1:5的摩尔比存在。
9.根据权利要求1-8中任一项的方法，进一步包括下列步骤：
(ii)将所述砂与在步骤(i)中得到的混合物分离。
10.根据权利要求1-9中任一项的方法，进一步包括下列步骤：
(iii)干燥在步骤(ii)中得到的砂。
11.根据权利要求1的方法，其中所述组合物包含至少一种表面活性剂。
12.根据权利要求11的方法，其中所述至少一种表面活性剂为非离子表面活性剂。
13.根据权利要求12的方法，其中所述非离子表面活性剂选自由如下组成的组：聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22烷基醚、聚C2-C4亚烷基二醇单C8-C22羧酸酯、烷氧基化油和烷氧基化烷基胺。
14.一种组合物，包含：
(a)2-羟基丙酰胺；和
(b)单乙醇胺。
15.根据权利要求14的组合物在崩解铸造模具中的用途。
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