CN102464891B - 一种路用阻燃沥青及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种路用阻燃沥青及其制备方法，按重量份组成包括：基础沥青70-80份，聚磷酸铵3-9份，硼酸锌3-8份，氢氧化镁4-8份，拟薄水铝石4-8份，改性剂0-1.5份。本发明路用阻燃沥青的制备方法包括首先将基础沥青熔融，然后按比例添加聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化镁、拟薄水铝石，搅拌均匀后加入改性剂，分散均匀即可。本发明路用阻燃沥青中，聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化镁、拟薄水铝石互相配合，在阻燃反应过程中，拟薄水铝石发生晶形转化，对聚磷酸铵的脱水阻燃反应具有促进，本发明路用阻燃沥青同时具有良好阻燃和抑烟效果。本发明的阻燃沥青氧指数较高，燃烧时不产生卤化氢等有毒气体，对人体呼吸道及其他器官伤害小。

Description

一种路用阻燃沥青及制备方法

技术领域

本发明属于阻燃沥青技术领域，具体涉及一种环保无卤路用阻燃沥青及其制备方法。

背景技术

随着我国高等级公路的发展，公路隧道的数量不断增加。隧道中常用的刚性水泥混凝土路面，也逐渐被平整、耐磨、低噪音的柔性沥青混凝土路面所代替。在隧道沥青路面的使用过程中，沥青混凝土路面的防火安全问题也越来越引起人们的重视。由于沥青是易燃材料，再加上隧道内通风条件差，如果发生交通事故引起沥青路面着火，因火势发展迅猛，人员来不及疏散导致较大的人员伤亡，必然会对国家和人民生命财产造成不必要的损失。另外，沥青着火时产生大量黑烟，在隧道中不易扩散，会阻碍逃生人员的视线并易使人窒息，既对人员造成危害，又对环境造成严重污染。所以，首先必须解决沥青遇火燃烧问题，其次要降低沥青燃烧时的发烟量和有毒气体含量。因此，使用具有阻燃性能、抑烟性能的阻燃沥青应该是今后隧道路面用沥青的发展方向。

目前广泛使用的含卤阻燃剂燃烧时生成大量有烟、有毒的气体，如十溴二苯醚在燃烧过程中会产生疑似二噁英类物质，会对人体和环境产生较大的危害。近年来，美国、英国等国家已制定或颁布法律，对某些阻燃材料进行燃烧毒性试验或规定燃烧酸性气体释放量。随着环保的要求越来越高，无卤阻燃显示出越来越重要的地位，因此开发无卤阻燃剂取代含卤阻燃剂已成为世界阻燃领域的趋势。

CN200610062960.6中使用十溴联苯乙烷、硼酸锌和三氧化二锑作为阻燃剂，属于卤素阻燃剂，不符合环保的要求，放出的有毒气体也危害到人身安全。CN200610019381.3中的无卤阻燃聚合物改性沥青，是通过加入磷系和氮系阻燃剂起到阻燃的效果，需要使用磷系和氮系阻燃剂配合，才能得到所需的阻燃效果，仅使用磷系阻燃剂时，阻燃沥青的阻燃效果有待提高。US4659381公开了采用聚磷酸铵、含卤阻燃剂、氢氧化铝填料等组分为沥青阻燃剂，需要将聚磷酸铵和含卤阻燃剂配合使用才能得到所需效果，并且氢氧化铝用量较大，对阻燃沥青的使用性能造成一定影响。CN200610082139.0介绍了一种无卤型路用阻燃沥青，其中阻燃剂为密胺焦磷酸盐、硼酸锌和氢氧化镁，为起到更好的抑烟效果，该发明在拌合矿料时加入氢氧化铝，增加了工作步骤，不利于施工的进行。并且由于氢氧化铝的分解温度较低(140-150℃)，也因此限制了其应用。

不同种阻燃剂在使用过程中会产生不同的配合效果，综合阻燃效果一般与沥青燃烧过程中，阻燃剂发生的化学反应历程及阻燃剂之间发生的化学反应历程有关，因此，阻燃剂的不同配合形式往往会产生不同的协同配合效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种环保无卤阻燃沥青及其制备方法，制备一种符合公路隧道路用要求的阻燃沥青。

本发明路用阻燃沥青，按重量份组成包括：

基础沥青70-80份；

聚磷酸铵3-9份；

硼酸锌3-8份；

氢氧化镁4-8份；

拟薄水铝石4-8份；

改性剂0-1.5份。

本发明路用阻燃沥青中，基础沥青可以根据使用的要求具体确定，如70号沥青、90号沥青、聚合物改性沥青等。

本发明路用阻燃沥青中，改性剂为废轮胎胶粉、针入度改性剂、粘度改性剂等。

本发明路用阻燃沥青中，拟薄水铝石(分子式Al₂O₃·nH₂O，n为1.4～2.0)是一种半结晶状的氢氧化铝，是催化剂制备等领域常用的氧化铝前身物，本发明中可以使用市售产品，也可以按现有方法制备。

本发明路用阻燃沥青的制备方法，包括如下步骤：

1.将基础沥青熔融，保持在70～120℃；

2.在熔融沥青中按比例添加聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化镁、拟薄水铝石，用搅拌器搅拌5min，使各组分混合均匀；

3.加入改性剂，升温至140～180℃，搅拌10～60min，使改性剂与基础沥青进行充分混合，在需要的情况下可以再继续用高速剪切设备在3000-4000r/min下剪切10～60min。高速剪切机主要为胶体磨、高速剪切机等。

本发明路用阻燃沥青中，聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化镁、拟薄水铝石互相配合，特别是聚磷酸铵与拟薄水铝石相互配合，在阻燃反应过程中，拟薄水铝石发生晶形转化，对聚磷酸铵的脱水阻燃反应具有促进和协调作用，同时拟薄水铝石与硼酸锌还可起到协同作用，因此，本发明路用阻燃沥青同时具有良好阻燃和抑烟效果。本发明的阻燃沥青氧指数较高，燃烧时不产生卤化氢等有毒气体，对人体呼吸道及其他器官伤害小。制备工艺简单，生产无污染，生产成本较低。

具体实施方式

本发明中，聚磷酸铵属于膨胀型阻燃剂。它含氮、磷量高，热稳定性好，分散性较好，同时具有无卤、低烟、低毒等特性。阻燃机理是受热脱水生成聚磷酸强脱水剂，促使有机物表面脱水生成碳化物，生成的碳化物及其聚磷酸对基材表面的进行覆盖，隔绝空气从而达到阻燃的目的；另外燃烧时生产的氨气等不燃性气体，在气相中冲淡了可燃性气体的浓度，使之降到着火极限以下，起到气相阻燃效果。拟薄水铝石不仅是抑烟剂，而且在阻燃过程中对聚磷酸铵的脱水阻燃反应具有促进作用，与单独使用聚磷酸铵相比，阻燃效果明显提高。硼酸锌是阻燃抑烟剂，改性剂选用废轮胎胶粉，改善阻燃沥青感温性能。

实施例1：

按重量称取：石油沥青AH-70(埃索70号沥青)，70份；聚磷酸铵9份；氢氧化镁8份；拟薄水铝石8份，硼酸锌3份，改性剂1.5份(改性剂为废轮胎胶粉)。

首先将石油沥青熔融保持至80℃，向熔融沥青中按比例添加聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化镁，用搅拌器搅拌5min，使各组分混合均匀。然后加入改性剂，升温至150℃，搅拌30min，使胶粉吸收沥青中的油分进行熔胀，再继续用高速剪切机在3000-4000r/min下剪切30min，使改性剂充分熔胀。在剪切过程中，温度控制在170℃以内，最后得到环保无卤阻燃沥青。

实施例2：

按重量称取：石油沥青AH-70，75份；聚磷酸铵6份；氢氧化镁6份；拟薄水铝石6份，硼酸锌6份，改性剂1份。阻燃沥青制备过程同实施例1。

实施例3：

按重量称取：石油沥青AH-70，80份；聚磷酸铵3；氢氧化镁4份；拟薄水铝石4份，硼酸锌8份，改性剂0.5份。阻燃沥青制备过程同实施例1。

比较例1：

按照实施例1的方法和配比，不使用拟薄水铝石，氢氧化镁使用16份。

比较例2：

按照实施例1的方法和配比，拟薄水铝石用制备陶瓷的普通氢氧化铝代替。

实施例及比较例的数据见下表：

从上表可看出，与比较例相比，本发明制备的阻燃沥青氧指数和烟密度均得到了改善，阻燃沥青的氧指数、烟密度及毒性等级均达到了阻燃材料的要求，并且沥青的针入度、延度和软化点均符合重交通道路石油沥青GB/T15180-2000的规定。

Claims (4)

1.一种路用阻燃沥青，其特征在于按重量份组成包括：

基础沥青70-80份；

聚磷酸铵3-9份；

硼酸锌3-8份；

氢氧化镁4-8份；

拟薄水铝石4-8份；

改性剂0-1.5份；

其中，所述的改性剂为废轮胎胶粉、针入度改性剂或粘度改性剂。

2.按照权利要求1所述的路用阻燃沥青，其特征在于：基础沥青为70号沥青、90号沥青或聚合物改性沥青。

3.一种权利要求1所述的路用阻燃沥青的制备方法，包括如下步骤：

(1)将基础沥青熔融，保持在70～120℃；

(2)在熔融沥青中按比例添加聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化镁、拟薄水铝石，用搅拌器搅拌5min，使各组分混合均匀；

(3)加入改性剂，升温至140～180℃，搅拌10～60min，使改性剂与基础沥青进行充分混合。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：加入改性剂后用高速剪切设备在3000-4000r/min下剪切10～60min。