本发明涉及固化剂技术领域，特别是指一种热固型环保固化剂及其制备方法，该固化剂可用于铸钢、铸铁和有色金属的生产。
背景技术：
型砂是在砂型铸造中用来造型的材料，型砂一般由铸造砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合而成。粘合剂在砂的颗粒之间产生牢固的粘接，赋予型砂所必需的机械稳定性。辅加物如固化剂能加速粘合剂固化。
对甲苯磺酸在医药上用于合成强力霉素、阿莫西林中间体等的重要原料；在有机化工业中广泛使用在纺织助剂、摄影胶片、聚合反应的稳定剂及有机合成酯类的催化剂；在树脂、涂料、人造板、铸造等行业广泛用作固化剂，固化速度快，漆膜不变色。
工业生产中，甲苯和过量的浓硫酸在反应釜中生成对甲苯磺酸和硫酸的混合液体，混合液在结晶槽中冷却结晶放到离心机中分离，晶体即为对甲苯磺酸，甩出的液体即为磺酸母液体，部分调制固化剂出售，部分与液体碱在中和锅里反应生成甲苯磺酸钠液体，液体经脱色沉盐浓缩离心或经喷雾干燥后即为甲苯磺酸钠固体出售。
但是对甲苯磺酸固化剂在生产中会出现成品总酸值与游离酸值偏高的问题，影响固化剂的使用效率，而且现有的磺酸固化剂制备时间较长，产生废水量多，生产效率及环保要求都不理想。
以往对甲苯磺酸用作固化呋喃树脂，是常温固化，型砂的可使用时间为10-30(60)分钟。因为可使用时间短，遇到特殊问题甚至工作班次问题，砂子就会固化在(罐子)射砂筒里导致无法射砂处理的极大麻烦。
技术实现要素：
本发明的目的就是针对上述现有技术的状况，为了解决现有固化剂总酸值与游离酸值偏高，型砂常温固化使用时间短等问题，本发明公开一种热固型环保固化剂及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种热固型环保固化剂，包括二甲苯、发烟硫酸、环保溶剂和无机酸；
所述环保溶剂包括磷酸、油酸或二丙二醇甲醚中的一种或多种组合；
所述固化剂组分配方以重量份数计为：二甲苯840-860份、发烟硫酸1040-1060份、环保溶剂560-950份和无机酸30-150份。
进一步地，包括以下重量份的原料：二甲苯860份、发烟硫酸1060份、环保溶剂1500份和无机酸150份。
进一步地，所述环保溶剂为磷酸、油酸和二丙二醇甲醚的组合，其组分配方以重量份数计为：磷酸130-300份、油酸300-350份和二丙二醇甲醚130-300份。
1.进一步地，所述环保溶剂为磷酸和二丙二醇甲醚的组合，其组分配方以重量份数计为：磷酸300-600份、二丙二醇甲醚260-350份。
进一步地，所述无机酸为碳酸二甲酯、盐酸、硫酸、硝酸、硼酸、磷酸、焦磷酸、碳酸、蚁酸、乙酸、脂多酸类、芳香酸类或芳多酸类中的一种或多种组合。
一种热固型环保固化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按权利要求1所述的重量份数组分配方称取原料，
步骤二：将二甲苯加入至反应釜中，升温至150℃～300℃时滴加发烟硫酸进行磺化反应，磺化反应时间8～30小时，
步骤三：降温至温度50℃～80℃，保温0.5～1.5小时，
步骤四：磺化反应后的产物进行酯化反应，加入环保溶剂，
步骤五：降温至30℃～60℃，加入无机酸，酸度调至5～18。
进一步地，所述无机酸为碳酸二甲酯、盐酸、硫酸、硝酸、硼酸、磷酸、焦磷酸、碳酸、蚁酸、乙酸、脂多酸类、芳香酸类或芳多酸类中的一种或多种组合。
进一步地，所述环保溶剂为磷酸、油酸或二丙二醇甲醚中的一种或多种组合。
本发明的有益效果在于：
1.磺化反应之后再对产物进行酯化反应，降低固化剂中的游离酸，同时反应后的组分作为固化剂的一种成分，能进一步的发挥固化功能。
2.通过酯化反应去除产物中的硫，降低铸钢的有害物质。
3.通过酯化反应和调节酸度，使固化剂在应用时延长固化时间，达到缓慢固化的效果，增加型砂的可使用时间。
4.代替水玻璃失蜡的壳型铸造：水玻璃失蜡壳型铸造需要7-10天，而应用本发明的产品则只需3-5分钟，时间大大缩短；水玻璃失蜡壳型铸造污染环境、壳不能降解；应用本发明的产品则周期短，成本降低50％，浇铸后，再生砂可重复使用，不会造成二次污染；同时铸件的精确度、表面质量及材质的致密性都得到极大提高。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本发明的一种热固型环保固化剂，包括二甲苯、发烟硫酸、环保溶剂和无机酸；
所述环保溶剂包括磷酸、油酸或二丙二醇甲醚中的一种或多种组合。磷酸可降低有机酸总量，磺酸固化速度快而磷酸固化速度缓慢易控制，提高环保性；油酸起脱模剂的作用，有利于起模、减少砂子与模具粘连、保证型完整性，油酸也是酸，所以也起到固化及易于成型的作用；二丙二醇甲醚，为低毒性、低粘度、低表面张力的无色透明液体。其蒸发速率适度，具有良好的溶解、偶联能力。由于其与水混溶，具有适当的hlb值，可溶解油脂，天然树脂与橡胶，纤维素，聚醋酸乙烯酯，聚乙烯醇缩甲/乙/丁醛，醇酸树脂，酚醛树脂，尿素树脂等高分子化学物质。
所述无机酸为碳酸二甲酯、盐酸、硫酸、硝酸、硼酸、磷酸、焦磷酸、碳酸、蚁酸、乙酸、脂多酸类、芳香酸类或芳多酸类中的一种或多种组合。加入的无机酸起稀释作用，可将酸度调到5-18。
本发明的组分配方以重量份数计为：二甲苯840-860份、发烟硫酸1040-1060份、环保溶剂560-9500份和无机酸30-150份。
一种热固型环保固化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按要求重量份数组分配方称取原料，
步骤二：将二甲苯加入至反应釜中，升温至150℃～300℃时滴加发烟硫酸进行磺化反应，磺化反应时间8～30小时，
步骤三：降温至温度50℃～80℃，保温0.5～1.5小时，
步骤四：磺化反应后的产物加入环保溶剂进行酯化反应，酯化目的一是减少硫对铸钢的影响，降低有害物质；二是降低酸度，使型砂缓慢固化，提高可使用时间和强度。醚和酯形成硫酸乙酯，也是一种固化剂，同时降低游离酸，易于固化和控制。同时，砂子可使用时间也增加。
步骤五：降温至30℃～60℃，加入无机酸，酸度调至5～18。
实施例1
一种热固型环保固化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按重量组份二甲苯840份、发烟硫酸1040份、磷酸130份、油酸300份、二丙二醇甲醚130份和碳酸二甲酯30份组分配方称取原料，
步骤二：将二甲苯加入至反应釜中，升温至150℃℃时滴加发烟硫酸进行磺化反应，磺化反应时间8小时，
步骤三：降温至温度50℃，保温0.5小时，
步骤四：磺化反应后的产物加入磷酸、油酸、二丙二醇甲醚进行酯化反应，
步骤五：降温至30℃，加入碳酸二甲酯，酸度调至5。醚和酯可形成硫酸乙酯，也是一种固化剂，同时降低游离酸，易于固化和控制。同时，砂子可使用时间也增加。
实施例2
一种热固型环保固化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按重量组份二甲苯860份、发烟硫酸1060份、磷酸300份、油酸350份、二丙二醇甲醚350份和碳酸二甲酯150份组分配方称取原料，
步骤二：将二甲苯加入至反应釜中，升温至300℃时滴加发烟硫酸进行磺化反应，磺化反应时间30小时，
步骤三：降温至温度至80℃，保温1.5小时，
步骤四：磺化反应后的产物加入磷酸、油酸、二丙二醇甲醚进行酯化反应，
步骤五：降温至60℃，加入碳酸二甲酯，酸度调至18。
实施例3
一种热固型环保固化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按重量组份二甲苯850份、发烟硫酸1050份、二丙二醇甲醚260份和磷酸300份组分配方称取原料，
步骤二：将二甲苯加入至反应釜中，升温至250℃时滴加发烟硫酸进行磺化反应，磺化反应时间20小时，
步骤三：降温至温度至60℃，保温1.0小时，
步骤四：磺化反应后的产物加入油酸、二丙二醇甲醚进行酯化反应，
步骤五：降温至50℃，加入磷酸，酸度调至12。
以往磺酸用作固化呋喃树脂，砂可使用时间为10-60分钟，它是常温固化，本发明是热固化，砂子可使用时间达到24-60小时。如若可使用时间短，遇到特殊问题甚至工作班次问题，砂子就会固化在罐子里导致无法处理的极大麻烦。本发明的发明点就是通过调酸，砂子达到24-60小时的可使用时间。酯化的目的就是酸度降低，提高可使用时间和强度。即：磺酸为快速固化，本发明为缓慢固化，可使用时间长。进一步地可代替水玻璃失蜡的壳型铸造：水玻璃失蜡壳型铸造需要7-10天，而应用本发明的产品则只需3-5分钟，时间大大缩短；水玻璃失蜡壳型铸造污染环境、壳不能降解；应用本发明的产品则周期短，成本降低50％，浇铸后，再生砂可重复使用，不会造成二次污染；同时铸件的精确度、表面质量及材质的致密性都得到极大提高。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。