CN102604396A - 一种协同阻燃沥青材料及其制备方法 - Google Patents

一种协同阻燃沥青材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种协同阻燃沥青材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合制成：沥青100份，金属氢氧化物0.2～40份，层状硅酸盐0.1～30份；所述沥青为石油沥青、岩沥青和煤沥青中的一种或几种，所述金属氢氧化物为氢氧化铝和/或氢氧化镁。本发明还提供了该协同阻燃沥青材料的制备方法。本发明利用金属氢氧化物与层状硅酸盐的协同阻燃作用对沥青进行纳米复合改性，相对于普通的有机物阻燃剂(如含卤素类)而言，是一种绿色无毒环保型阻燃技术。该阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。

Description

一种协同阻燃沥青材料及其制备方法
技术领域
本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及一种协同阻燃沥青材料及其制备方法。
背景技术
沥青混凝土路面具有行车舒适、噪音小、抗滑性能好、交通安全性高等优点，且养护容易，在公路建设中逐渐受到广大设计者和建设者的青睐。但由于沥青具有可燃性，在隧道内发生火灾时，尤其是在油浸的状态下发生火灾后，沥青燃烧会产生大量的有毒烟气，极易造成人员和财产的重大损失。因此提高沥青的阻燃性能，对于提高隧道内交通安全性能和消除交通事故隐患，具有十分重要的现实意义。
常用的阻燃剂有卤系、磷系、氮系、锑化合物类、硼化合物类、镁化合物类、铝化合物类等，其中多数有机阻燃剂(如含卤素化合物)阻燃效果较好，但其在高温时会释放有毒刺激性气体，这不仅对于热拌沥青混合料的生产及施工都提出了很高的要求，而且对施工人员及日后运行过程中人员健康也十分不利。目前，阻燃剂正朝着无卤、低毒、低烟的方向发展。其中，金属氢氧化物作为环保型阻燃剂，具有阻燃、抑烟、减少二次污染等特点，得到了广泛的应用。然而，金属氢氧化物作为阻燃剂应用时也存在一定的缺点，例如需要添加量较高才能显示出明显的阻燃效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种绿色无毒环保型的协同阻燃沥青材料。该材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种协同阻燃沥青材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合制成：沥青100份，金属氢氧化物0.2～40份，层状硅酸盐0.1～30份；所述沥青为石油沥青、岩沥青和煤沥青中的一种或几种，所述金属氢氧化物为氢氧化铝和/或氢氧化镁。
上述的一种协同阻燃沥青材料，由以下重量份的原料混合制成：沥青100份，金属氢氧化物3～20份，层状硅酸盐1～10份。
上述的一种协同阻燃沥青材料，由以下重量份的原料混合制成：沥青100份，金属氢氧化物5～8份，层状硅酸盐2～4份。
上述的一种协同阻燃沥青材料，由以下重量份的原料混合制成：沥青100份，金属氢氧化物6份，层状硅酸盐3份。
上述的一种协同阻燃沥青材料，所述层状硅酸盐为天然层状硅酸盐或有机层状硅酸盐。
上述的一种协同阻燃沥青材料，所述天然层状硅酸盐为蒙脱石、累托石、海泡石和高岭土矿物中的一种或几种。
上述的一种协同阻燃沥青材料，所述有机层状硅酸盐为经常规方法有机化改性后的层状硅酸盐，如按照常规方法经有机试剂十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠有机化改性后的层状硅酸盐。
本发明还提供了一种协同阻燃沥青材料的制备方法，其特征在于，该方法为：将沥青加热至120℃～160℃后置于高速剪切仪中，在转速为1000rpm～6000rpm的条件下对沥青进行搅拌；然后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的金属氢氧化物在1min～3min内匀速加入装有沥青的高速剪切仪中，继续搅拌10min～30min；最后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的层状硅酸盐在1min～3min内匀速加入高速剪切仪中，继续搅拌1h～2h，室温冷却后，得到协同阻燃沥青材料。
所述重量份可以为克、两、斤、公斤、吨等重量计量单位。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明利用金属氢氧化物与层状硅酸盐的协同阻燃作用对沥青进行纳米复合改性，相对于普通的有机物阻燃剂(如含卤素类)而言，是一种绿色无毒环保型阻燃技术。
2、本发明添加的金属氢氧化物和层状硅酸盐对沥青具有显著的协同阻燃效果，远远超过单一阻燃剂的阻燃效果，在相对低的添加量下即可使阻燃性能大大提高。另外，由于层状硅酸盐是一种纳米改性剂，可对沥青的其他应用性能起到改善作用。所获得的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
3、本发明的制备方法简单，成本低，条件温和，不需特殊设备。
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例的协同阻燃沥青材料，由以下原料混合制成：沥青100kg，金属氢氧化物40kg，层状硅酸盐0.1kg；所述沥青为石油沥青，所述金属氢氧化物为氢氧化铝，所述层状硅酸盐为天然海泡石。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法为：将沥青加热至150℃后置于高速剪切仪中，在转速为1000rpm的条件下对沥青进行搅拌；然后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的金属氢氧化物在3min内匀速加入装有沥青的高速剪切仪中，继续搅拌10min，室温冷却后，得到协同阻燃沥青材料。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例2
本实施例与实施例1相同，其中不同之处在于：所述沥青为岩沥青或煤沥青，或者为石油沥青、岩沥青和煤沥青中的两种或三种；所述金属氢氧化物为氢氧化镁或者氢氧化镁和氢氧化铝；所述层状硅酸盐为天然累托石、天然蒙脱石或天然高岭土矿物，或者为天然蒙脱石、天然累托石、天然海泡石和天然高岭土矿物中的至少两种。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法与实施例1相同。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例3
本实施例的协同阻燃沥青材料，由以下重量份的原料混合制成：沥青100kg，金属氢氧化物0.2kg，层状硅酸盐30kg；所述沥青为岩沥青，所述金属氢氧化物为氢氧化镁，所述层状硅酸盐为天然蒙脱石。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法为：将沥青加热至120℃后置于高速剪切仪中，在转速为6000rpm的条件下对沥青进行搅拌；然后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的金属氢氧化物在1min内匀速加入装有沥青的高速剪切仪中，继续搅拌30min；最后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的层状硅酸盐在3min内匀速加入高速剪切仪中，继续搅拌1h，室温冷却后，得到协同阻燃沥青材料。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例4
本实施例与实施例3相同，其中不同之处在于：所述沥青为石油沥青或煤沥青，或者为石油沥青、岩沥青和煤沥青中的两种或三种；所述金属氢氧化物为氢氧化铝或者氢氧化铝和氢氧化镁；所述层状硅酸盐为天然累托石、天然海泡石或天然高岭土矿物，或者为天然蒙脱石、天然累托石、天然海泡石和天然高岭土矿物中的至少两种。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法与实施例3相同。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例5
本实施例的协同阻燃沥青材料，由以下重量份的原料混合制成：沥青100kg，金属氢氧化物3kg，层状硅酸盐1kg；所述沥青为煤沥青，所述金属氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝，所述层状硅酸盐为有机蒙脱石。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法为：将沥青加热至160℃后置于高速剪切仪中，在转速为4000rpm的条件下对沥青进行搅拌；然后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的金属氢氧化物在2min内匀速加入装有沥青的高速剪切仪中，继续搅拌20min；最后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的层状硅酸盐在1min内匀速加入高速剪切仪中，继续搅拌2h，室温冷却后，得到协同阻燃沥青材料。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例6
本实施例与实施例5相同，其中不同之处在于：所述沥青为石油沥青或岩沥青，或者为石油沥青、岩沥青和煤沥青中的两种或三种；所述金属氢氧化物为氢氧化铝或氢氧化镁；所述层状硅酸盐为天然蒙脱石、天然累托石、天然海泡石和天然高岭土矿物中的一种或几种，或者为有机累托石、有机海泡石或有机高岭土矿物，或者为有机蒙脱石、有机累托石、有机海泡石和有机高岭土矿物中的至少两种。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法与实施例5相同。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例7
本实施例的协同阻燃沥青材料，由以下重量份的原料混合制成：沥青100kg，金属氢氧化物20kg，层状硅酸盐10kg；所述沥青为石油沥青和岩沥青，所述金属氢氧化物为氢氧化镁，所述层状硅酸盐为天然蒙脱石、天然累托石、天然海泡石和天然高岭土矿物。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法为：将沥青加热至130℃后置于高速剪切仪中，在转速为5000rpm的条件下对沥青进行搅拌；然后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的金属氢氧化物在3min内匀速加入装有沥青的高速剪切仪中，继续搅拌20min；最后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的层状硅酸盐在3min内匀速加入高速剪切仪中，继续搅拌1.5h，室温冷却后，得到协同阻燃沥青材料。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例8
本实施例与实施例7相同，其中不同之处在于：所述沥青为石油沥青、岩沥青和煤沥青中的一种或三种，或者为石油沥青和煤沥青，或者为岩沥青和煤沥青；所述金属氢氧化物为氢氧化铝或氢氧化铝和氢氧化镁；所述层状硅酸盐为天然蒙脱石、天然累托石、天然海泡石和天然高岭土矿物中的至多三种，或者为有机蒙脱石、有机累托石、有机海泡石和有机高岭土矿物中的一种或几种。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法与实施例7相同。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例9
本实施例的协同阻燃沥青材料，由以下重量份的原料混合制成：沥青100kg，金属氢氧化物5kg，层状硅酸盐4kg；所述沥青为石油沥青、岩沥青和煤沥青，所述金属氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝，所述层状硅酸盐为有机蒙脱石、有机累托石、有机海泡石和有机高岭土矿物。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法为：将沥青加热至130℃后置于高速剪切仪中，在转速为5000rpm的条件下对沥青进行搅拌；然后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的金属氢氧化物在3min内匀速加入装有沥青的高速剪切仪中，继续搅拌20min；最后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的层状硅酸盐在3min内匀速加入高速剪切仪中，继续搅拌1.5h，室温冷却后，得到协同阻燃沥青材料。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例10
本实施例与实施例9相同，其中不同之处在于：所述沥青为石油沥青、岩沥青和煤沥青中的一种或两种；所述金属氢氧化物为氢氧化铝或氢氧化镁；所述层状硅酸盐为天然蒙脱石、天然累托石、天然海泡石和天然高岭土矿物中的一种或几种，或者为有机蒙脱石、有机累托石、有机海泡石和有机高岭土矿物中的至多三种。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法与实施例9相同。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例11
本实施例的协同阻燃沥青材料，由以下重量份的原料混合制成：沥青100kg，金属氢氧化物8kg，层状硅酸盐2kg；所述沥青为岩沥青和煤沥青，所述金属氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝，所述层状硅酸盐为有机蒙脱石和有机高岭土矿物。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法为：将沥青加热至120℃后置于高速剪切仪中，在转速为3000rpm的条件下对沥青进行搅拌；然后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的金属氢氧化物在2min内匀速加入装有沥青的高速剪切仪中，继续搅拌30min；最后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的层状硅酸盐在2min内匀速加入高速剪切仪中，继续搅拌2h，室温冷却后，得到协同阻燃沥青材料。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例12
本实施例与实施例11相同，其中不同之处在于：所述沥青为石油沥青、岩沥青和煤沥青中的一种或三种，或者为石油沥青和岩沥青，或者为石油沥青和煤沥青；所述金属氢氧化物为氢氧化铝或氢氧化镁；所述层状硅酸盐为天然蒙脱石、天然累托石、天然海泡石和天然高岭土矿物中的一种或几种，或者为有机蒙脱石、有机累托石、有机海泡石和有机高岭土矿物中的一种、三种或四种，或者为有机累托石、有机海泡石和有机高岭土矿物中的两种，或者为有机蒙脱石和有机累托石，或者为有机蒙脱石和有机海泡石。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法与实施例11相同。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例13
本实施例的协同阻燃沥青材料，由以下重量份的原料混合制成：沥青100kg，金属氢氧化物6kg，层状硅酸盐3kg；所述沥青为煤沥青，所述金属氢氧化物为氢氧化铝，所述层状硅酸盐为天然海泡石。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法为：将沥青加热至160℃后置于高速剪切仪中，在转速为6000rpm的条件下对沥青进行搅拌；然后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的金属氢氧化物在1min内匀速加入装有沥青的高速剪切仪中，继续搅拌20min；最后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的层状硅酸盐在1min内匀速加入高速剪切仪中，继续搅拌1.5h，室温冷却后，得到协同阻燃沥青材料。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
实施例14
本实施例与实施例13相同，其中不同之处在于：所述沥青为石油沥青或岩沥青，或者为石油沥青、岩沥青和煤沥青中的两种或三种；所述金属氢氧化物为氢氧化镁或者氢氧化镁和氢氧化铝；所述层状硅酸盐为天然蒙脱石、天然累托石或天然高岭土矿物，或者为天然蒙脱石、天然累托石、天然海泡石和天然高岭土矿物中的至少两种，或者为有机蒙脱石、有机累托石、有机海泡石和有机高岭土矿物中的一种或几种。
本实施例的协同阻燃沥青材料的制备方法与实施例13相同。
本实施例的阻燃沥青材料的各项路用性能优良，满足使用要求，贮存稳定性可达1年以上，温度敏感性和抗老化性明显高于普通沥青。
本发明采用氧指数测定仪分别对实施例1、实施例3、实施例5、实施例7、实施例9、实施例11和实施例13中的阻燃沥青材料，以及普通沥青的氧指数进行测定，结果见下表：
表1本发明单数实施例的沥青材料与普通沥青氧指数对照表
Figure BDA0000135376100000091
从上表可以看出，本发明的阻燃沥青材料的氧指数明显高于普通沥青材料，阻燃性能高，属于难燃材料。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种协同阻燃沥青材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合制成：沥青100份，金属氢氧化物0.2～40份，层状硅酸盐0.1～30份；所述沥青为石油沥青、岩沥青和煤沥青中的一种或几种，所述金属氢氧化物为氢氧化铝和/或氢氧化镁。
2.根据权利要求1所述的一种协同阻燃沥青材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合制成：沥青100份，金属氢氧化物3～20份，层状硅酸盐1～10份。
3.根据权利要求2所述的一种协同阻燃沥青材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合制成：沥青100份，金属氢氧化物5～8份，层状硅酸盐2～4份。
4.根据权利要求3所述的一种协同阻燃沥青材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合制成：沥青100份，金属氢氧化物6份，层状硅酸盐3份。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种协同阻燃沥青材料，其特征在于，所述层状硅酸盐为天然层状硅酸盐或有机层状硅酸盐。
6.根据权利要求5所述的一种协同阻燃沥青材料，其特征在于，所述天然层状硅酸盐为蒙脱石、累托石、海泡石和高岭土矿物中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的一种协同阻燃沥青材料，其特征在于，所述有机层状硅酸盐为经常规方法有机化改性后的层状硅酸盐。
8.一种制备如权利要求1至4中任一权利要求所述协同阻燃沥青材料的方法，其特征在于，该方法为：将沥青加热120℃～160℃后置于高速剪切仪中，在转速为1000rpm～6000rpm的条件下对沥青进行搅拌；然后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的金属氢氧化物在1min～3min内匀速加入装有沥青的高速剪切仪中，继续搅拌10min～30min；最后在同样的温度和搅拌条件下，将粒径不大于200目的层状硅酸盐在1min～3min内匀速加入高速剪切仪中，继续搅拌1h～2h，室温冷却后，得到协同阻燃沥青材料。
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