一种阻燃沥青及其制备方法技术

本发明专利技术属于路用新材料制备技术领域，具体涉及一种阻燃沥青及其制备方法。本发明专利技术将石油沥青与乙烯基三甲氧基硅烷、引发剂反应，随后加入溶剂超声分散，再与光引发剂、巯基乙酸反应，得到产物后与醋酸钴溶液超声分散，再经搅拌、烘干，制得改性石油沥青后，将其与纳米炭黑、海藻酸钙、偶联剂和抑烟剂加热搅拌，最后自然冷却至室温，即得阻燃沥青，本发明专利技术制得的阻燃沥青具有较好的抑烟、阻燃效果，同时燃烧时产生的烟气不会对人体和环境造成危害，是一种理想的路用铺装材料。

Flame retardant asphalt and preparation method thereof

The present invention belongs to the field of preparation technology of new materials for road use, in particular relates to a flame retardant asphalt and its preparation method. The invention of petroleum asphalt and vinyltrimethoxysilane, initiator reaction, then adding solvent ultrasonic dispersing agent, then, thioglycolic acid reaction and photoinitiator, obtain the product after ultrasonic dispersion and cobalt acetate solution, stirring, drying, preparation of modified asphalt, the nano carbon black, alginate calcium, coupling agent and smoke suppressant for heating and stirring, then cooled to room temperature. The flame retardant asphalt, flame retardant asphalt prepared in the invention has good effect of smoke, flame retardant, flue gas produced by burning without harm to the human body and the environment, is an ideal material for paving road.

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃沥青及其制备方法
本专利技术属于路用新材料制备
，具体涉及一种阻燃沥青及其制备方法。
技术介绍
随着高等级公路的发展，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，必然会对生命财产安全造成不必要的损失。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。现有技术采取在沥青混凝土中添加阻燃添加剂，通过其和沥青中可燃有机化合物燃烧时所分解产生的物质发生反应，从而减缓或终止燃烧的链式反应，达到阻燃的目的。如专利申请号CN03143945.4公开的一种“阻燃改性沥青混合料”，它是由阻燃沥青和碎石矿粉混合料两部分组成。其中，阻燃沥青包括：改性沥青、卤系阻燃剂、含磷的无机化合物和抑烟剂，碎石矿粉混合料包括：碎石、机制砂和矿粉。该沥青混合料不仅在高温性能、抗老化性能和感温性能等特性上较普通沥青有较大提高，还在强度和稳定性上有一定的改善。又如李祖伟、陈辉强等人在“阻燃沥青改性技术研究及其阻燃机理”（2002，《长沙交通学院学报》，Vol.18，No.4，P.44～47）中，根据相关先进技术和隧道内特殊的使用环境，提出了隧道铺装的技术要求，并且研究了适合隧道铺装的沥青阻燃改性技术和其阻燃机理。其相关阻燃技术主要是通过在沥青混凝土中添加卤系阻燃剂和无机金属化合物阻燃剂，利用卤系阻燃剂在高温下发生分解反应释放出HX（X表示卤系），HX与火焰中的游离基发生链式反应，使游离基浓度降低，从而减缓或终止燃烧的链式反应，达到阻燃的目的，无机金属化合物受热到一定温度会发生分解，并生成水，这个反应本身就是吸热反应，且反应所生成的水也可以吸收大量的热，从而降低了体系的温度，延缓了沥青的分解，达到阻燃的目的。从上述专利及报道可以看出，现有阻燃沥青的阻燃效果主要靠添加卤系阻燃剂实现，但是卤系阻燃剂的抑烟性较差，燃烧时生成大量有烟、有毒的气体，如卤化氢气体（HCL、HBr等），这些有毒有害卤化氢气体会对人体和环境产生较大的危害。因此，开发一种燃烧时不会释放对人体和环境有危害的气体，同时阻燃、抑烟效果较好的阻燃沥青，具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题：针对现有的阻燃沥青主要靠添加卤系阻燃剂来实现阻燃效果，但是卤系阻燃剂的抑烟性较差，燃烧时生成大量有烟、有毒的气体，会对人体和环境产生较大危害，同时阻燃效果较差的缺陷，提供了一种阻燃沥青及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种阻燃沥青，其特征在于，包括以下重量份数的原料：50～60份石油沥青、5～10份纳米炭黑、3～5份海藻酸钙、0.3～0.5份偶联剂和1～3份抑烟剂。所述的石油沥青为改性石油沥青，改性石油沥青的制备步骤为：（1）将100～200g石油沥青加热至80～85℃后，与15～20g乙烯基三甲氧基硅烷和0.1～0.3g引发剂反应2～3h，再与溶剂混合并超声分散30～40min，再加入0.1～0.3g光引发剂和15～20mL巯基乙酸，搅拌混合后，在紫外光作用下反应40～50min，得到产物；（2）将产物干燥，得到干燥物，取50～60g干燥物和150～200mL质量分数为15%醋酸钴溶液混合后超声分散10～15min，得到分散液，将分散液在25～30℃搅拌24～26h后干燥至恒重，得到改性石油沥青。所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570中的一种或两种。所述的抑烟剂为氢氧化镁，氢氧化镁的粒度为2000～3000目。所述的引发剂为过氧化二异苯丙、过氧化月桂酰、过硫酸钾中的一种或几种。所述的溶剂为无水乙醇，无水乙醇的用量为300～400mL。所述的光引发剂为安息香双甲醚。一种阻燃沥青的制备方法，具体制备步骤为：（1）按重量份数配比，取原料；（2）将石油沥青加入到沥青高速剪切机中，在温度为120～130℃，转速为800～900r/min条件下搅拌剪切15～20min后，再加入纳米炭黑、海藻酸钙、偶联剂和抑烟剂，并升温至140～150℃，继续搅拌剪切30～40min后，自然冷却至室温，即得阻燃沥青。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术通过将石油沥青与乙烯基三甲氧基硅烷进行接枝，从而向沥青中引入具有阻燃性能的硅氧烷，并采用“巯基-烯点击化学”反应将巯基乙酸引入到沥青中，再利用巯基的吸附性能，将有机硅改性沥青与醋酸钴反应，制得改性石油沥青，在燃烧过程中，钴元素能够捕捉自由基，终止燃烧连锁反应，同时钴元素可催化有机硅氧烷基团和原料中的纳米炭黑脱氢成炭，并分解产生含Si-O-C键的稳定炭层，从而起到隔热、隔氧、抑烟和阻燃的作用；（2）海藻酸钙分子结构中含有大量的羧基和羟基，能够吸收空气中的水分，液态水气化吸收大量的热量，从而降低沥青表面的温度，阻止热量的累积和传递，达到阻燃效果，同时海藻酸钙结构中的羟基和羧基在热分解过程中发生反应，脱水形成酯类化合物，抑制了沥青的热裂解，促进了海藻酸钙分子成炭反应，减少了可燃气体的产生，此外，海藻酸钙燃烧分解过程中，钙离子首先转化成碳酸钙，覆盖在沥青表面，阻碍氧气和可燃性气体的扩散以及燃烧释放热量的传递，并且碳酸钙受热分解能够吸收大量的热量，降低沥青表面的温度，且碳酸钙释放出的二氧化碳属于惰性气体，能够稀释可燃性气体的浓度，使沥青难以燃烧，从而达到阻燃效果并抑制有烟、有毒气体的产生，同时本专利技术制备的阻燃沥青中不含有卤元素，因而不会产生有毒有害气体。具体实施方式取100～200g石油沥青加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶，将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80～85℃，转速为200～300r/min的条件下搅拌25～30min后，向三口烧瓶中加入15～20g乙烯基三甲氧基硅烷和0.1～0.3g引发剂，保温反应2～3h后，再向三口烧瓶中加入300～400mL溶剂，并将三口烧瓶移入超声波分散仪中，以35～40KHz的频率超声分散30～40min，将三口烧瓶取出并放入水浴锅中，控制水浴温度为85～95℃，随后向三口烧瓶中加入0.1～0.3g光引发剂和15～20mL巯基乙酸，搅拌混合5～10min后，将三口烧瓶移入紫外灯下照射反应40～50min，反应结束后，得到产物，将产物置于烘箱中，在80～85℃干燥3～4h，得到干燥物，取50～60g干燥物和150～200mL质量分数为15%醋酸钴溶液加入到三口烧瓶中，将三口烧瓶移入超声波分散仪中，以35～40KHz的频率超声分散10～15min，得到分散液，将分散液放入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为25～30℃，转速为200～300r/min下搅拌24～26h后，移入烘箱中，在95～105℃下干燥至恒重，得到改性石油沥青，最后，按重量份数计，取50～6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃沥青，其特征在于，包括以下重量份数的原料：50～60份石油沥青、5～10份纳米炭黑、3～5份海藻酸钙、0.3～0.5份偶联剂和1～3份抑烟剂。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃沥青，其特征在于，包括以下重量份数的原料：50～60份石油沥青、5～10份纳米炭黑、3～5份海藻酸钙、0.3～0.5份偶联剂和1～3份抑烟剂。2.根据权利要求1中所述的一种阻燃沥青，其特征在于，所述的石油沥青为改性石油沥青，改性石油沥青的制备步骤为：（1）将100～200g石油沥青加热至80～85℃后，与15～20g乙烯基三甲氧基硅烷和0.1～0.3g引发剂反应2～3h，再与溶剂混合并超声分散30～40min，再加入0.1～0.3g光引发剂和15～20mL巯基乙酸，搅拌混合后，在紫外光作用下反应40～50min，得到产物；（2）将产物干燥，得到干燥物，取50～60g干燥物和150～200mL质量分数为15%醋酸钴溶液混合后超声分散10～15min，得到分散液，将分散液在25～30℃搅拌24～26h后干燥至恒重，得到改性石油沥青。3.根据权利要求1中所述的一种阻燃沥青，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-55...

【专利技术属性】
技术研发人员：高产明，宋玲，潘宏梅，
申请(专利权)人：常州万博金属构件厂，
类型：发明
国别省市：江苏,32