專利名稱：一種環(huán)保型阻燃瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃浙青組合物及其制備方法，具體地說(shuō)是一種環(huán)保型阻燃浙青組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的發(fā)展，公路隧道的數(shù)量也在不斷增加。隧道中常用的剛性水泥混凝土路面，也逐漸被平整、耐磨、低噪音的柔性浙青混凝土路面所代替。在隧道浙青路面的使用過(guò)程中，浙青混凝土路面的防火安全問(wèn)題也越來(lái)越引起人們的重視。由于浙青是易燃材料，再加上隧道內(nèi)通風(fēng)條件差，如果發(fā)生交通事故引起浙青路面著火，因火勢(shì)發(fā)展迅猛，人員來(lái)不及疏散導(dǎo)致較大的人員傷亡，必然會(huì)對(duì)國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成不必要的損失。另外，浙青著火時(shí)產(chǎn)生大量黑煙，在隧道中不易擴(kuò)散，會(huì)阻礙逃生人員的視線并易使人窒息，既對(duì)人員造成危害，又對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。所以，首先必須解決浙青遇火燃燒問(wèn)題，其次要降低浙青燃燒時(shí)的發(fā)煙量和有毒氣體含量。因此，使用具有阻燃性能、抑煙性能的阻燃浙青應(yīng)該是今后隧道路面用浙青的發(fā)展方向。解決浙青遇火燃燒問(wèn)題，最簡(jiǎn)單的方法是向浙青中加入阻燃劑。降低浙青燃燒時(shí)的發(fā)煙量和有毒氣體含量比較有效的辦法就是加入抑煙劑。而隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越重視，對(duì)阻燃產(chǎn)品的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，鹵系阻燃劑雖能提供較高的氧指數(shù)，但由于產(chǎn)生大量煙霧和毒性氣體，無(wú)鹵阻燃已漸漸成為今后的發(fā)展趨勢(shì)。CN200610062960.6中使用十溴聯(lián)苯乙烷、硼酸鋅和三氧化二銻作為阻燃劑，屬于鹵素阻燃劑，不符合環(huán)保的要求，放出的有毒氣體也危害到人身安全。CN200610019381. 3中的無(wú)鹵阻燃聚合物改性浙青，是通過(guò)加入磷系和氮系阻燃劑起到阻燃的效果，但其中沒(méi)有抑煙劑，沒(méi)有解決浙青燃燒的發(fā)煙問(wèn)題。CN200610082139.0介紹了一種無(wú)鹵型路用阻燃浙青，其中阻燃劑為密胺焦磷酸鹽、硼酸鋅和氫氧化鎂，為起到更好的抑煙效果，該發(fā)明在拌合礦料時(shí)加入氫氧化鋁，增加了工作步驟，不利于施工的進(jìn)行。并且由于氫氧化鋁的分解溫度較低(140-150°C)，也因此限制了其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種環(huán)保型阻燃浙青及其制備方法，本發(fā)明浙青阻燃、抑煙效果好，添加劑環(huán)保、成本低、熱穩(wěn)定性好，制備簡(jiǎn)單。本發(fā)明環(huán)保型阻燃浙青，按質(zhì)量份計(jì)包括(1)基礎(chǔ)浙青100份(2)阻燃劑2_15 份(3)表面改性納米材料水滑石0· 5-5份其中浙青根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合確定所需的性質(zhì)，可以為普通重交道路石油浙青，如 AH-70(埃索70號(hào)，以下類推)，AH-90，AH-110,也可以是聚合物改性浙青，如SBS改性浙青，SBR改性浙青，或者是廢膠粉等其他類型聚合物改性浙青。聚合物的加入量根據(jù)改性浙青的性能要求及聚合物的種類具體確定，一般按質(zhì)量計(jì)，聚合物占聚合物改性浙青的2% 10%。聚合物改性浙青針入度大于45 l/10mm。其中阻燃劑為磷系、氮系、硼系等無(wú)鹵阻燃劑，可以是上述中的一種或幾種的混合物。具體如硼酸鋅、三氧化二銻、三聚氰胺、密胺磷酸鹽、紅磷等中的一種或幾種。其中表面改性納米材料水滑石作為協(xié)同阻燃劑，納米材料水滑石為層狀納米水滑石，其顆粒度一般為15 70nm，優(yōu)選為鎂鋁碳酸根水滑石，如具體為分子式為 [Mgl_xAlx (OH) 2]x+[ (CO3) x/2]x_ · mH20, χ = 0· 2 0· 33，0· 1 彡 m 彡 0· 8。其中表面改性納米材料水滑石為偶聯(lián)劑表面改性的納米材料水滑石，偶聯(lián)劑可以為鈦酸酯偶聯(lián)劑、硬脂酸、硬脂酸_稀土偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑等，其作用是提高鎂鋁水滑石的表面活性，從而提高水滑石與浙青之間的相容性。偶聯(lián)劑用量為納米材料水滑石重量的
15%，優(yōu)選為4% 10%。表面改性納米材料水滑石為納米材料水滑石與偶聯(lián)劑經(jīng)加適量水在50 90°C反應(yīng)后制得。本發(fā)明環(huán)保型阻燃浙青中，還可以根據(jù)應(yīng)用的要求加入其它添加劑，如粘度改性劑、針入度改性劑、抗老化劑等。本發(fā)明環(huán)保型阻燃浙青的制備方法如下(1)將納米材料水滑石、適量去離子水及偶聯(lián)劑依次加入反應(yīng)器，50 90°C恒溫， 持續(xù)攪拌反應(yīng)0. 3 3h，過(guò)濾，洗滌，干燥，制得表面改性水滑石。(2)將阻燃劑、表面改性納米材料水滑石加入到120-180°C的浙青中，攪拌混合 0.5 3h，得到阻燃浙青。需要聚合物改性浙青時(shí)，首先按本領(lǐng)域常規(guī)方法制備聚合物改性浙青，然后用按上述方法制備阻燃聚合物改性浙青。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種阻燃浙青組合物及其制備方法，該阻燃浙青選用無(wú)鹵化合物為阻燃劑，選用表面改性鎂鋁水滑石作為協(xié)同阻燃劑，利用其納米材料的特殊效應(yīng)和水滑石的性質(zhì)，提高了浙青的阻燃性能。另外，在阻燃效果相近時(shí)，可以顯著降低阻燃劑加入量。本發(fā)明浙青組合物使用的阻燃劑改性劑成本低，熱穩(wěn)定性好，阻燃和抑煙效果好，制備工藝簡(jiǎn)單，操作方便。納米材料水滑石協(xié)同阻燃機(jī)理鎂鋁水滑石的分解溫度既有低溫段又有高溫段， 拓寬了阻燃溫度范圍。吸熱分解過(guò)程中脫去吸附水和層間水，且層板上羥基脫水以水蒸氣形式逸出，以及分解釋放出的H2O和CO2，這些都吸收了大量燃燒熱并有效稀釋了 O2和可燃性氣體的濃度，降低了復(fù)合材料表面溫度，使之難燃或減緩燃燒過(guò)程，阻止其進(jìn)一步分解， 起到阻燃的作用。此外，鎂鋁水滑石分解后得到的堿性多孔復(fù)合氧化物與浙青表面的炭化產(chǎn)物結(jié)合形成保護(hù)膜，有效地延緩聚合物改性浙青內(nèi)部熱降解產(chǎn)生的小分子向表面遷移、 熱量傳遞量和外界氧的供應(yīng)，且其比表面積較大，可吸附有害氣體尤其是酸性氣體，具有阻燃和抑煙雙重功效。因此，改性鎂鋁水滑石能夠和傳統(tǒng)阻燃劑產(chǎn)生良好協(xié)同效應(yīng)，使浙青阻燃性能得到提高。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，但不因此限制本發(fā)明。實(shí)施例1
步驟1 將鎂鋁碳酸根水滑石(顆粒度為20 40nm)、適量去離子水及占水滑石重量5%的鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201依次加入反應(yīng)器，80°C恒溫水浴，持續(xù)攪拌反應(yīng)lh，過(guò)濾，洗滌，干燥，制得表面改性水滑石。步驟2 將3份密胺磷酸鹽、0. 6份表面改性水滑石加入到100份160°C 4% SBS改性浙青中，普通攪拌(450rpm/min)攪拌混合lh，得到阻燃SBS改性浙青。實(shí)施例2制備表面改性水滑石方法同實(shí)施例1中步驟1，偶聯(lián)劑為硬脂酸，用量為水滑石重
量的8%。將6份密胺磷酸鹽、1. 2份表面改性水滑石加入到100份160°C SBS改性浙青中， 普通攪拌(450rpm/min)攪拌混合lh，得到阻燃SBS改性浙青。實(shí)施例3制備表面改性水滑石方法同實(shí)施例1中步驟1，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，用量為水滑石重量的10%。將9份密胺磷酸鹽、1. 8份表面改性水滑石加入到100份160°C SBS改性浙青中， 普通攪拌(450rpm/min)攪拌混合lh，得到阻燃SBS改性浙青。實(shí)施例4制備表面改性水滑石方法同實(shí)施例1中步驟1。將12份密胺磷酸鹽、2. 4份表面改性水滑石加入到100份160°C SBS改性浙青中， 普通攪拌(450rpm/min)攪拌混合lh，得到阻燃SBS改性浙青。實(shí)施例5制備表面改性水滑石方法同實(shí)施例1中步驟1。將3份硼酸鋅、0. 6份表面改性水滑石加入到100份160°C SBS改性浙青中，普通攪拌(450rpm/min)攪拌混合lh，得到阻燃SBS改性浙青。實(shí)施例6制備表面改性水滑石方法同實(shí)施例1中步驟1。將6份硼酸鋅、1. 2份表面改性水滑石加入到100份160°C SBS改性浙青中，普通攪拌(450rpm/min)攪拌混合lh，得到阻燃SBS改性浙青。實(shí)施例7制備表面改性水滑石方法同實(shí)施例1中步驟1。 將9份硼酸鋅、1. 8份表面改性水滑石加入到100份160 V AH-90 (針入度 871/10mm，軟化點(diǎn)48. 5°C)中，普通攪拌(450rpm/min)攪拌混合lh，得到阻燃AH-70浙青。實(shí)施例8制備表面改性水滑石方法同實(shí)施例1中步驟1。將12份硼酸鋅、2. 4份表面改性水滑石加入到100份140°C AH-110 (針入度106 l/10mm，軟化點(diǎn)44°C )中，普通攪拌(450rpm/min)攪拌混合lh，得到阻燃AH-90浙青。比較例1將12份密胺磷酸鹽加入到100份160°C SBS改性浙青中，普通攪拌(450rpm/min) 攪拌混合lh，得到阻燃SBS改性浙青。比較例2
將12份硼酸鋅加入到100份160°C AH-110 (針入度1061/10_，軟化點(diǎn)44°C )浙青中，普通攪拌(450rpm/min)攪拌混合lh，得到阻燃AH-90浙青。表1阻燃SBS改性浙青性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型阻燃浙青，其特征在于按質(zhì)量份計(jì)包括(1)基礎(chǔ)浙青100份(2)阻燃劑2-15份(3)表面改性納米材料水滑石0.5-5份。
2.按照權(quán)利要求1所述的阻燃浙青，其特征在于基礎(chǔ)浙青為普通重交道路石油浙青， 或者為聚合物改性浙青，或者為廢膠粉改性浙青。
3.按照權(quán)利要求2所述的阻燃浙青，其特征在于聚合物改性浙青中，按質(zhì)量計(jì)，聚合物占聚合物改性浙青的2% 10%。
4.按照權(quán)利要求1所述的阻燃浙青，其特征在于阻燃劑為磷系、氮系或硼系無(wú)鹵阻燃齊U，或者是上述中的一種或幾種的混合物。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的阻燃浙青，其特征在于阻燃劑為硼酸鋅、三氧化二銻、 三聚氰胺、密胺磷酸鹽、紅磷中的一種或幾種。
6.按照權(quán)利要求1所述的阻燃浙青，其特征在于表面改性納米材料水滑石作為協(xié)同阻燃劑，納米材料水滑石為層狀納米水滑石，其顆粒度為15 70nm。
7.按照權(quán)利要求6所述的阻燃浙青，其特征在于納米材料水滑石為鎂鋁碳酸根水滑石，具體為分子式為[Mgl_xAlx (OH) 2]x+[ (CO3) x/2]x_ · mH20，χ = 0. 2 0. 33,0. 1 彡 m 彡 0. 8。
8.按照權(quán)利要求1所述的阻燃浙青，其特征在于表面改性納米材料水滑石為偶聯(lián)劑表面改性的納米材料水滑石，偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、硬脂酸、硬脂酸_稀土偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑。
9.按照權(quán)利要求8所述的阻燃浙青，其特征在于偶聯(lián)劑用量為納米材料水滑石重量的 15%，優(yōu)選為4% 10%，表面改性納米材料水滑石為納米材料水滑石與偶聯(lián)劑經(jīng)加適量水在50 90°C反應(yīng)后制得。
10.一種權(quán)利要求1所述環(huán)保型阻燃浙青的制備方法，過(guò)程如下(1)將納米材料水滑石、適量去離子水及偶聯(lián)劑依次加入反應(yīng)器，50 90°C恒溫，持續(xù)攪拌反應(yīng)0. 3 3h，過(guò)濾，洗滌，干燥，制得表面改性水滑石；(2)將阻燃劑、表面改性納米材料水滑石加入到120-180°C的浙青中，攪拌混合0.5 3h，得到阻燃浙青。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)保型阻燃瀝青及其制備方法，阻燃瀝青按質(zhì)量份計(jì)包括基礎(chǔ)瀝青100份，阻燃劑2～15份，表面改性納米材料水滑石0.5～5份。制備方法為將阻燃劑、納米材料水滑石加入到120-180℃的基礎(chǔ)瀝青中，攪拌混合均勻即可。本發(fā)明瀝青組合物阻燃性能好，添加劑環(huán)保、成本低、熱穩(wěn)定性好，制備工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C08K3/26GK102453332SQ201010514010
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者李明林, 郭皎河 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院