复合温拌阻燃改性剂及其制备方法、改性胶囊及其应用技术

本发明专利技术属于温拌与阻燃材料技术领域，公开了一种复合温拌阻燃改性剂及其制备方法、改性胶囊及其应用。该改性胶囊，将温拌剂、经偶联剂表面改性的阻燃剂、协同剂和抑烟剂均匀混合、加入粘结剂进行加热、冷却造粒后获得的改性剂颗粒，并将改性剂颗粒封装于低密度聚乙烯囊壳中，即制得复合温拌阻燃改性胶囊。该改性胶囊用于长大隧道铺装的沥青混合料生产过程中，只需将该胶囊直接投放于沥青混合料的拌和锅中，即可实现特长隧道沥青混合料施工时低烟、运营时安全的双重目的，而且大幅简化了温拌阻燃沥青混合料的生产工艺，既提高了生产效率又节约了成本，操作简便生产效率得到了显著提高。操作简便生产效率得到了显著提高。

【技术实现步骤摘要】
复合温拌阻燃改性剂及其制备方法、改性胶囊及其应用


[0001]本专利技术属于温拌与阻燃材料
，具体涉及一种复合温拌阻燃改性剂及其制备方法、改性胶囊及其应用。

技术介绍

[0002]近年来随着我国高速公路尤其是山区高速得到了迅猛的发展，山区高速公路的长大隧道占比较大。沥青路面由于其相较于水泥混凝土路面的诸多技术优势而被广泛应用于高速公路长大隧道铺装。
[0003]目前，长达隧道铺装越来越趋向于沥青烟释放量低、施工质量可靠且后期运营安全系数高的温拌阻燃沥青混凝土。然而，温拌阻燃良混凝土当下面临的技术瓶颈除温拌和阻燃本身的技术难题外，还包括添加剂种类多、拌和工艺复杂导致生产效率低下而受到一定程度的限制。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术目的在于提供一种复合温拌阻燃改性剂及其制备方法、改性胶囊及其应用。
[0005]本专利技术所采用的技术方案为：一种复合温拌阻燃改性剂，所述改性剂主要由以下质量份数的原料制备得到：
[0006]阻燃剂80
‑
100份，温拌剂3
‑
8份，协同剂30
‑
70份和抑烟剂20
‑
50份；
[0007]所述温拌剂为人造沸石粉；
[0008]所述温拌剂含水量约21wt％，比表面积为355
‑
1000m2/g。
[0009]作为优选地，所述阻燃剂为无机阻燃剂；
[0010]所述阻燃剂包括氢氧化镁和氢氧化铝混合物；
[0011]所述氢氧化镁和氢氧化铝的质量比为3
‑
5:7
‑
12；
[0012]所述协同剂为无机磷系协同剂；
[0013]所述无机磷系协同剂包括聚磷酸铵；
[0014]所述抑烟剂为红磷。
[0015]上述阻燃剂采用氢氧化镁和氢氧化铝混合物的模式，为了针对施工和运营两个阶段。由于对应的阻燃机理的不同，氢氧化铝分解温度相对较低，其主要作用是在混合料的拌和与施工过程中分解，起到阻燃和抑烟作用。氢氧化镁的分解温度较高，其主要作用在隧道的运营过程中发生火灾的情况下分解，从而起到阻燃作用。上述这两种原料成本低，属于环保原料。
[0016]上述协同剂为无机磷系协同剂，是指含磷元素的协同剂就叫做磷系协同剂，包括有机类和无机类。
[0017]聚磷酸铵，其分子式为(NH4)
n+2
P
n
O
3n+1
，其中n取80～100。它是一种无毒无味、吸湿性小、热稳定性高的高效环保型协同剂。
[0018]作为优选地，所述阻燃剂粒径为500
‑
1000目；
[0019]所述抑烟剂粒径为5
‑
20μm，密度为2.10～2.30g/cm3。
[0020]作为优选地，所述红磷为以P4四面体的单键形成链或环的高聚合结构。
[0021]上述红磷为以P4四面体的单键形成链或环的高聚合结构，因为同一种物质，尽管化学组成相同，但结构不同，所表现出来的化学性质就不相同，此种结构的红磷抑烟效果最佳。
[0022]作为优选地，所述阻燃剂为经偶联剂钛酸酯表面改性的无机阻燃剂氢氧化镁和氢氧化铝混合物；
[0023]所述表面改性方法包括以下步骤：
[0024]a.先将氢氧化镁和氢氧化铝按比例投入到带搅拌装置的拌和锅内，开启搅拌，转速控制在100～300r/min，搅拌3～6min；
[0025]b.用无水乙醇与钛酸酯偶联剂按体积比1：100稀释；
[0026]c.将步骤b所得溶液均匀地喷洒到拌和锅内的阻燃剂上混匀；
[0027]d.将步骤c的产物在100℃～120℃的烘箱中静置1.5～2h烘干，冷却至常温即得到经表面改性的阻燃剂。
[0028]上述阻燃剂质量比为1/4～3/4，其粒径范围为500～1000目。
[0029]上述钛酸酯偶联剂为钛酸酯偶联剂CS201。
[0030]一种复合温拌阻燃改性剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0031]A、按照相应比例选取协同剂、抑烟剂、温拌剂和阻燃剂混合均匀后，经搅拌装置在60～150r/min转速下，加入粘合剂，加热至115
‑
125摄氏度，待粘合剂熔化后，再次混匀；
[0032]B、调节搅拌装置转速至200～300r/min，继续搅拌2～5min，停止搅拌，冷却至室温、造粒粒径为20
‑
60目，获得成品。
[0033]作为优选地，所述粘合剂为天然松香。
[0034]上述天然松香，熔点为110～135℃，化学式为C
20
H
30
O2，密度为1.060～1.085g/cm3。
[0035]上述制备方法中添加粘合剂，其作用是把超细的粉末(协同剂、抑烟剂、阻燃剂)和温拌剂粘合在一起，便于后续的造粒过程。
[0036]作为优选地，所述协同剂、抑烟剂、温拌剂和阻燃剂的总质量与粘合剂的质量比为50
‑
100：10
‑
35。
[0037]一种复合温拌阻燃改性胶囊，所述改性胶囊是将上述权利要求6
‑
8任一所述制备方法获得的复合温拌阻燃改性剂，填充入囊壳获得；
[0038]所述囊壳为聚乙烯；
[0039]所述囊壳横截面直径3～10mm，长度30～60mm。
[0040]上述囊壳为纯的低密度聚乙烯材料。囊壳在加热时熔化，可以起到改性沥青性能的作用。
[0041]上述复合温拌阻燃改性胶囊内的组成材料彼此既不会产生化学作用，又能充分发挥良好的协同阻燃作用。此复合温拌阻燃改性胶囊的工作机理简述如下：该胶囊在沥青混合料拌和与摊铺过程中，囊壳可直接作为沥青改性剂与沥青混溶，氢氧化铝可在140～150℃脱水吸热，与温拌剂协同作用降低拌和温度，减少隧道铺装过程中的烟雾释放量，起到温拌的作用；在隧道运营过程中突遇火灾的情况下，阻燃剂(氢氧化铝和氢氧化镁)、协同剂及
抑烟剂就能充分发挥其良好的协同阻燃作用和抑烟作用，确保了公路隧道尤其是长大公路隧道的运营安全性。
[0042]一种复合温拌阻燃改性胶囊的应用，采用上述权利要求9所述的复合温拌阻燃改性胶囊在长大隧道沥青路面铺装中应用。
[0043]上述所说的长大，是指整体铺设的沥青路面的面积较大。
[0044]本专利技术的有益效果为：
[0045]本专利技术为了提供一种复合温拌阻燃改性胶囊，将温拌剂、经偶联剂表面改性的阻燃剂、协同剂、抑烟剂和粘合剂均匀混合、加热粘合、冷却造粒后获得的改性剂颗粒，并将改性剂颗粒封装于低密度聚乙烯囊壳中，即制得复合温拌阻燃改性胶囊。该改性胶囊用于长大隧道铺装的沥青混合料生产过程中，只需将该胶囊直接投放于沥青混合料的拌和锅中，即可实现适用于长达隧道沥青路面铺装温拌阻燃的目的，且生产效率提高非常显著本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合温拌阻燃改性剂，其特征在于，所述改性剂主要由以下质量份数的原料制备得到：阻燃剂80
‑
100份，温拌剂3
‑
8份，协同剂30
‑
70份和抑烟剂20
‑
50份；所述温拌剂为人造沸石粉；所述温拌剂含水量约21wt％，比表面积为355
‑
1000m2/g。2.根据权利要求1所述的一种复合温拌阻燃改性剂，其特征在于，所述阻燃剂为无机阻燃剂；所述阻燃剂包括氢氧化镁和氢氧化铝混合物；所述氢氧化镁和氢氧化铝的质量比为3
‑
5:7
‑
12；所述协同剂为无机磷系协同剂；所述无机磷系协同剂包括聚磷酸铵；所述抑烟剂为红磷。3.根据权利要求2所述的一种复合温拌阻燃改性剂，其特征在于，所述阻燃剂粒径为500
‑
1000目；所述抑烟剂粒径为5
‑
20μm，密度为2.10～2.30g/cm3。4.根据权利要求2所述的一种复合温拌阻燃改性剂，其特征在于，所述红磷为以P4四面体的单键形成链或环的高聚合结构。5.根据权利要求2所述的一种复合温拌阻燃改性剂，其特征在于，所述阻燃剂为经偶联剂钛酸酯表面改性的无机阻燃剂氢氧化镁和氢氧化铝混合物；所述表面改性方法包括以下步骤：a.先将氢氧化镁和氢氧化铝按比例投入到带搅拌装置的拌和锅内，开启搅拌，转速控制在100～300r/min，搅拌3～6min；b.用无水乙醇与钛酸酯偶联剂按...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉强，姚建国，鲜江林，廖伟，马俊，李雁翔，唐戈，王雄，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：