采用多孔陶粒负载纳米复合阻燃剂及包覆方法技术

本发明专利技术目的是提供一种采用多孔陶粒负载纳米复合阻燃剂和包覆方法，属于沥青路面火灾安全技术领域，解决目前沥青路面阻燃剂直接掺加、掺量较少、成分单一、易团聚、释放快、阻燃和抑烟效果差的问题。本发明专利技术首先将多孔陶粒清洗干净、干燥，将多孔陶粒加入TiCl4溶液中水浴完全蒸发、干燥，再用NaOH溶液清洗陶粒至中性；然后，把处理过的多孔陶粒浸渍在含有纳米复合阻燃剂离子的盐溶液中，搅拌混合均匀；然后，加入氨水，室温下继续搅拌均匀，在液相中纳米复合阻燃剂沉积在多孔陶粒孔内和表面上，马弗炉中煅烧；最后，采用环氧树脂均匀包覆负载纳米复合阻燃剂粒子多孔陶粒，形成包覆层，间接提高阻燃剂掺量，减少团聚，延缓释放速率，提高阻燃、抑烟效果。

【技术实现步骤摘要】
采用多孔陶粒负载纳米复合阻燃剂及包覆方法
本专利技术是采用多孔陶粒负载纳米复合阻燃剂和包覆方法，属于沥青路面火灾安全

技术介绍
隧道沥青路面的火灾安全性受到国内外学者的广泛关注。目前，研究人员主要采取在沥青路面中掺加各种不同阻燃剂、抑烟剂的方法来减少或延缓隧道火灾过程沥青路面产生的热和有毒烟气，尽量减少沥青路面热分解并参与燃烧，提高隧道沥青路面火灾安全性。然而，目前沥青路面阻燃措施主要是在沥青中直接掺加成分较单一的阻燃剂，协同阻燃效应较差，为了减少对沥青或沥青混合料路用性能影响，阻燃剂掺量较少；为了提高分散性主要采用粒径较大的微米级阻燃剂，阻燃效果较差，导致掺加阻燃剂后的沥青混合料在高温环境下仍然会热分解、燃烧，产生大量热和有毒烟气，难以满足沥青路面阻燃要求。陶粒是通过高温焙烧，经膨化而成，是一种人造骨料，由于其内部是呈蜂窝状结构，因而具有轻质、高强、导热系数低、吸水率大等特点，常用来取代混凝土中的卵石和碎石，是一种良好的负载阻燃剂的材料。多孔陶粒开口气孔率较高，陶粒有大量小颗粒附着在其表面，表面凹凸不平、粗糙，有利于阻燃剂吸附，另一方面，陶粒的孔径能够提供大量的金属离子空位，具有相当高的过剩自由能，在集料中容易形成表面羟基结构，有利于增强阻燃剂的阻燃效果。但是，目前没有提出采用多孔陶粒负载纳米复合阻燃剂及包覆方法，提高沥青路面中阻燃剂的添加量和阻燃、抑烟效果。本专利技术提出采用多孔陶粒负载纳米复合阻燃剂方法，并对多孔陶粒进行包覆，取代部分集料用于沥青路面，固定纳米复合阻燃剂，提高隧道沥青路面阻燃剂掺量，减少阻燃剂对沥青路面的影响，提升隧道沥青路面火灾安全性。
技术实现思路
(1)技术问题本专利技术目的是提供一种采用多孔陶粒负载纳米复合阻燃剂和包覆方法，该方法采用陶粒对纳米级复合阻燃剂进行负载并对其包覆，从而解决目前沥青路面阻燃剂直接掺加、掺量较少、成分单一、易团聚、释放快、阻燃和抑烟效果差的问题，从而达到更好的阻燃效果，实现沥青路面的自熄性。(2)技术方案鉴于目前沥青路面存在阻燃剂直接掺加、掺量较少、成分单一、易团聚、释放快、阻燃和抑烟效果差的问题，本专利技术采用多孔陶粒对纳米级复合阻燃剂进行负载并选用合适材料对其包覆，技术方案如下：首先将多孔陶粒清洗干净，干燥，将多孔陶粒加入TiCl4溶液中水浴蒸发，干燥，再用NaOH溶液清洗陶粒；然后，把处理过的多孔陶粒浸渍在含有纳米复合阻燃剂离子的盐溶液中，搅拌混合均匀；然后，加入氨水，室温下继续搅拌，在液相中纳米复合阻燃剂沉积在多孔陶粒孔内和表面上，马弗炉中煅烧；最后，采用环氧树脂均匀包覆负载纳米复合阻燃剂粒子的多孔陶粒，形成包覆层。从而间接提高阻燃剂掺量，减少团聚，延缓释放速率，提高沥青路面阻燃、抑烟效果。(3)有益效果随着我国城市建设规模发展，需要建设越来越多的公路隧道及城市地下通道，需要铺筑更多的沥青路面来提高路面的行驶舒适性和安全性，为阻燃型沥青路面提供了广阔的推广应用前景。为了使沥青路面在充分发挥自身优点的同时也能达到隧道内特殊的路面环境的要求，即阻燃性要求，当隧道内发生火灾时，沥青路面不助长火灾。采用本专利技术提供的采用多孔陶粒在集料层级负载纳米复合阻燃剂并包覆使用的方法，可以在集料层级上同时负载复合阻燃剂，从而达到更好的阻燃效果，并增加阻燃剂稳定性，延缓阻燃剂释放，从而提高阻燃剂的阻燃性能，使得阻燃剂在沥青燃烧的每一步均有与之匹配的阻燃剂发挥效用，从而起到更好的阻燃效果，实现沥青路面的自熄性。解决当前阻燃剂释放过程快阻燃效果差、只能针对沥青某个热分解阶段起到阻燃作用，不能对沥青热分解全过程进行高效阻燃的问题。根据本专利技术提供的专利技术，通过产学研相结合，积极与相关企业合作，能够开发出具有自主知识产权的沥青高效阻燃剂，用于公路隧道及城市地下通道沥青路面中，可提高隧道及城市地下通道火灾安全性，为大型隧道内采用阻燃沥青路面提供了理论依据，为进一步研究奠定了基础，具有较高的科学价值；同时，改善了隧道及城市地下通道沥青路面长期使用性能，提高沥青路面火灾安全性和耐久性，节约运营成本，具有较好的经济效益。具体实施方式本专利技术是采用多孔陶粒负载纳米复合阻燃剂和包覆方法，具体实施步骤如下：(1)将多孔陶粒清洗干净，在100℃下干燥2小时，称取25克多孔陶粒加入到30毫升浓度为1摩尔/升的TiCl4溶液中，在90℃下水浴加热至溶液蒸发完；(2)在110℃下干燥4小时，用100毫升、浓度为0.1摩尔/升的NaOH溶液清洗陶粒，再依次采用自来水、蒸馏水漂洗陶粒，直到清洗液pH值为7，在110℃下干燥4小时；(3)把经过清洗和干燥处理过的多孔陶粒浸渍在含有所需负载的纳米复合阻燃剂离子的盐溶液中，搅拌混合均匀；(4)加入氨水，在室温下继续搅拌12小时，在液相中反应生成纳米复合阻燃剂，并沉积在多孔陶粒孔内和表面上，放入450℃的马弗炉中煅烧2小时，制得负载纳米复合阻燃剂粒子的多孔陶粒；(5)采用环氧树脂均匀包覆负载纳米复合阻燃剂粒子的多孔陶粒，待环氧树脂固化后在多孔陶粒表面形成包覆层，固定多孔陶粒上的纳米复合阻燃剂粒子，延缓火灾情况下纳米复合阻燃剂释放。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术是采用多孔陶粒负载纳米复合阻燃剂和包覆方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：(1)将多孔陶粒清洗干净，在100℃下干燥2小时，称取25克多孔陶粒加入到30毫升浓度为1摩尔/升的TiCl4溶液中，在90℃下水浴加热至溶液蒸发完；(2)在110℃下干燥4小时，用100毫升、浓度为0.1摩尔/升的NaOH溶液清洗陶粒，再依次采用自来水、蒸馏水漂洗陶粒，直到清洗液pH值为7，在110℃下干燥4小时；(3)把经过清洗和干燥处理过的多孔陶粒浸渍在含有所需负载的纳米复合阻燃剂离子的盐溶液中，搅拌混合均匀；(4)加入氨水，在室温下继续搅拌12小时，在液相中反应生成纳米复合阻燃剂，并沉积在多孔陶粒孔内和表面上，放入450℃的马弗炉中煅烧2小时，制得负载纳米复合阻燃剂粒子的多孔陶粒；(5)采用环氧树脂均匀包覆负载纳米复合阻燃剂粒子的多孔陶粒，待环氧树脂固化后在多孔陶粒表面形成包覆层，固定多孔陶粒上的纳米复合阻燃剂粒子，延缓火灾情况下纳米复合阻燃剂释放。

【技术特征摘要】
1.本发明是采用多孔陶粒负载纳米复合阻燃剂和包覆方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：(1)将多孔陶粒清洗干净，在100℃下干燥2小时，称取25克多孔陶粒加入到30毫升浓度为1摩尔/升的TiCl4溶液中，在90℃下水浴加热至溶液蒸发完；(2)在110℃下干燥4小时，用100毫升、浓度为0.1摩尔/升的NaOH溶液清洗陶粒，再依次采用自来水、蒸馏水漂洗陶粒，直到清洗液pH值为7，在110℃下干燥4小时；(3)把经过清洗和干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：许涛，王斯文，张韩帅，夏文静，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32