專(zhuān)利名稱(chēng)：阻燃改性瀝青材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃改性瀝青材料，尤其是提供了一種高等級(jí)道路隧道用的阻燃改性瀝青材料及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)高速公路的發(fā)展，公路隧道的數(shù)量也不斷增加，但目前隧道內(nèi)路面鋪裝仍主要局限于水泥混凝土。國(guó)內(nèi)外諸多研究表明，水泥混凝土已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代隧道路面的要求，瀝青混凝土將逐漸成為隧道路面發(fā)展的主流。根據(jù)隧道內(nèi)的使用條件，如何提高瀝青的阻燃性及其混合料的水穩(wěn)定性成為本課題研究的關(guān)鍵技術(shù)。但是，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。瀝青的組成極其復(fù)雜，一般認(rèn)為瀝青是由瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、芳香烴和飽和烴四個(gè)組分組成。因此，瀝青實(shí)質(zhì)上是一種組成極其復(fù)雜的高分子混合物。由于高分子材料阻燃技術(shù)現(xiàn)已發(fā)展成一門(mén)比較成熟的科學(xué)，所以，我們借鑒阻燃技術(shù)在高分子領(lǐng)域應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)，力圖將該技術(shù)應(yīng)用到瀝青阻燃中來(lái)。瀝青優(yōu)良的阻燃性能夠大大減少交通事故帶來(lái)的損失。
阻燃改性瀝青主要適用于隧道內(nèi)瀝青路面鋪裝。在隧道內(nèi)鋪裝瀝青混凝土，路面抗滑性和舒適性得到很大程度的提高。但一旦隧道內(nèi)發(fā)生交通事故，就可能引起火災(zāi)，鋪裝面層的瀝青參與燃燒，產(chǎn)生大量的濃煙，給搶救工作和人員逃生帶來(lái)極大困難，會(huì)造成較嚴(yán)重的損失，國(guó)內(nèi)外公路界已發(fā)生過(guò)諸多隧道交通事故，損失慘重。在隧道內(nèi)發(fā)生交通事故的情況下，為了降低交通事故的損失，隧道內(nèi)瀝青路面鋪裝采用阻燃改性瀝青是非常必要的。國(guó)內(nèi)外關(guān)于瀝青改性的研究很多，但目前關(guān)于瀝青阻燃性方面的研究還未見(jiàn)報(bào)道。普通改性瀝青能夠提高混凝土的綜合性能，但對(duì)于提高瀝青及混凝土的阻燃性卻無(wú)能為力。因此，對(duì)于提高隧道內(nèi)瀝青路面鋪裝的安全性有著十分重要的理論意義和實(shí)際工程意義。
發(fā)明專(zhuān)利95117026.0曾公開(kāi)了一種用于屋面防水的瀝青油氈，它是在瀝青中添加磷酸氨及氫氧化鎂等阻燃劑，在道路方面還未曾使用過(guò)。
發(fā)明專(zhuān)利92105725.3也曾公開(kāi)了一種不燃瀝青、油氈，它是在瀝青中添加碳酸氫鈉等化工產(chǎn)品來(lái)提高其阻燃性，但由于在高溫下碳酸氫鈉極易分解而失去阻燃效果使這種油氈的阻燃性大大降低。它主要是用于一般的防水工程，而在隧道路面鋪裝方面還未曾使用過(guò)。
發(fā)明專(zhuān)利03143945.4也公開(kāi)了一種關(guān)于隧道內(nèi)使用的阻燃瀝青混合料，其生產(chǎn)工藝主要是在瀝青中添加溴化阻燃劑和金屬氧化物。由于溴化阻燃劑屬劇毒物質(zhì)，國(guó)際上已明確規(guī)定在很多領(lǐng)域禁用或限用；而金屬氧化物與瀝青的相容性很差，容易離析，影響瀝青品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的思路是將阻燃改性瀝青材料運(yùn)用到隧道路面鋪裝的瀝青混凝土中，從而可以改善隧道瀝青路面的阻燃性能，大大提高隧道營(yíng)運(yùn)的安全性性能。這種阻燃改性瀝青材料制作工藝簡(jiǎn)單，不需要添加其它大型設(shè)備，成本低，可操作性強(qiáng)。
本發(fā)明的目的是提供一種具有阻燃性的阻燃改性瀝青材料及其制備方法。
本發(fā)明是通過(guò)如下途徑實(shí)現(xiàn)的一種用于隧道鋪裝的阻燃改性瀝青材料，其組成的質(zhì)量組分為阻燃改性瀝青基質(zhì)瀝青 100份橡膠改性劑3～7份阻燃改性劑3份～10份阻燃改性劑無(wú)機(jī)鋁系阻燃劑 100份有機(jī)硅系阻燃劑 5～20份偶聯(lián)劑 3～8份光穩(wěn)定劑3～8份本發(fā)明，所述的基質(zhì)瀝青為普通重交70#或90#瀝青。
本發(fā)明，所述的橡膠改性劑為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物，即SBS。其作用是提高阻燃改性瀝青材料的高溫性能和低溫性能。
本發(fā)明，所述的阻燃劑為無(wú)機(jī)鋁系阻燃劑為1000目的氫氧化鋁粉未與有機(jī)硅系阻燃劑硅酮樹(shù)脂SFR-100。其作用是提高阻燃改性瀝青材料的阻燃性能以及在瀝青燃燒過(guò)程中降低燃燒煙霧的作用。
本發(fā)明，所述的偶聯(lián)劑為一種活性較高的硅烷偶聯(lián)劑KH-550。其作用是提高無(wú)機(jī)鋁系阻燃劑和有機(jī)硅系阻燃劑的表面活性，從而提高阻燃改性劑與基質(zhì)瀝青之間的化學(xué)接合力。
本發(fā)明，所述的光穩(wěn)定劑為液態(tài)水楊酸苯酯。其作用是提高阻燃改性瀝青材料的抗老化性能。
阻燃改性瀝青材料的制備方法，由以下幾個(gè)步驟組成步驟1將無(wú)機(jī)鋁系阻燃劑氫氧化鋁粉未置于反應(yīng)釜中，加熱并恒溫至20～40℃，開(kāi)啟攪拌，再加入有機(jī)硅系阻燃劑硅酮樹(shù)脂SFR-100，蓋好蓋子，勻速攪拌10～20分鐘；步驟2打開(kāi)反應(yīng)釜，再依次加入偶聯(lián)劑硅烷KH-550和光穩(wěn)定劑水楊酸苯酯，蓋好蓋子，繼續(xù)攪拌15～30分鐘，升溫至60～80℃，恒溫2～5小時(shí)，停止加熱，自然冷卻；步驟3待溫度降至30℃以下時(shí)，打開(kāi)反應(yīng)釜，將產(chǎn)品進(jìn)行密封包裝，即形成了阻燃改性劑；步驟4先將瀝青貯存罐里的基質(zhì)瀝青通過(guò)循環(huán)加熱油加熱的方式升溫至110℃并恒溫20～50分鐘進(jìn)行脫水，繼續(xù)升溫到165～195℃；步驟5將升溫后的瀝青導(dǎo)入瀝青改性設(shè)備高速剪切混合乳化機(jī)的膠體磨中，加入橡膠改性劑SBS，開(kāi)啟膠體磨，剪切5～20分鐘；步驟6再將阻燃改性劑加入到瀝青改性設(shè)備高速剪切混合乳化機(jī)的膠體磨中，開(kāi)啟膠體磨，剪切2～10分鐘，制成阻燃改性瀝青材料。
本發(fā)明的阻燃改性瀝青材料，具有阻燃性好、高低溫性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。按照一定的油石比與一定級(jí)配的石料在160～180℃的溫度條件下通過(guò)瀝青混合料生產(chǎn)的專(zhuān)用拌和樓拌和形成阻燃改性瀝青混合料，可直接鋪裝于處理好的隧道路基上，再用常用的壓路機(jī)碾壓即形成阻燃改性的隧道瀝青路面。與普通瀝青路面相比，該阻燃改性瀝青路面具有十分優(yōu)良的阻燃性，大大提高了隧道瀝青路面的安全性。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。
實(shí)施實(shí)例(一)按下述配比稱(chēng)取原料阻燃改性瀝青基質(zhì)瀝青100份橡膠改性劑 5份阻燃改性劑 6份阻燃改性劑無(wú)機(jī)鋁系阻燃劑氫氧化鋁粉未100份有機(jī)硅系阻燃劑SFR-100 12份偶聯(lián)劑硅烷KH-550 5份光穩(wěn)定劑水楊酸苯酯6份(二)制備工藝步驟1將無(wú)機(jī)鋁系阻燃劑氫氧化鋁粉未置于反應(yīng)釜中，加熱并恒溫至30℃，開(kāi)啟攪拌，再加入有機(jī)硅系阻燃劑硅酮樹(shù)脂SFR-100，蓋好蓋子，勻速攪拌15分鐘；步驟2打開(kāi)反應(yīng)釜，再依次加入偶聯(lián)劑硅烷KH-550和光穩(wěn)定劑水楊酸苯酯，蓋好蓋子，繼續(xù)攪拌20分鐘，升溫至70℃，恒溫4小時(shí)，停止加熱，自然冷卻；步驟3待溫度降至30℃以下時(shí)，打開(kāi)反應(yīng)釜，將產(chǎn)品進(jìn)行密封包裝，即形成了阻燃改性劑；步驟4先將瀝青貯存罐里的基質(zhì)瀝青通過(guò)循環(huán)加熱油加熱的方式升溫至110℃并恒溫35分鐘進(jìn)行脫水，繼續(xù)升溫到185℃；步驟5將升溫后的瀝青導(dǎo)入瀝青改性設(shè)備高速剪切混合乳化機(jī)的膠體磨中，加入橡膠改性劑SBS，開(kāi)啟膠體磨，剪切10分鐘；步驟6再將阻燃改性劑加入到瀝青改性設(shè)備高速剪切混合乳化機(jī)的膠體磨中，開(kāi)啟膠體磨，剪切5分鐘，制成阻燃改性瀝青材料。
(三)結(jié)果測(cè)試通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)的方法，比較了普通改性瀝青材料與阻燃改性瀝青材料的性能。值得指出的是，此處所描述的普通改性瀝青材料與阻燃改性瀝青材料的區(qū)別是前者沒(méi)有添加阻燃改性劑而后者添加了6份阻燃改性劑，其它材料配方及制作工藝相同?，F(xiàn)將這兩種材料的性能測(cè)試結(jié)果列于表1。
表1普通改性瀝青材料與阻燃改性瀝青材料的性能比較

從以上測(cè)試結(jié)果可以看出，除衡量阻燃性?xún)?yōu)劣指標(biāo)的氧指數(shù)比普通改性瀝青材料有明顯增大以外，阻燃改性瀝青材料的其它技術(shù)指標(biāo)與普通改性瀝青材料均基本接近，表明阻燃改性瀝青材料不僅具有優(yōu)良的高、低溫性能和抗老化性能，而且具有優(yōu)良的阻燃性，適合隧道鋪裝。
權(quán)利要求
1.一種阻燃改性瀝青材料，包括基質(zhì)瀝青、橡膠改性劑和阻燃改性劑組成，其特征是組成的質(zhì)量組分為阻燃改性瀝青基質(zhì)瀝青100份橡膠改性劑 3～7份阻燃改性劑 3份～10份阻燃改性劑無(wú)機(jī)鋁系阻燃劑100份有機(jī)硅系阻燃劑5～20份偶聯(lián)劑3～8份光穩(wěn)定劑 3～8份
2.按照權(quán)利要求1所述的一種阻燃改性瀝青材料，其特征是所述的基質(zhì)瀝青為普通重交70#或90#瀝青。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種阻燃改性瀝青材料，其特征是所述的橡膠改性劑為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物，即SBS。
4.按照權(quán)利要求1所述的阻燃改性瀝青材料，其特征是所述的無(wú)機(jī)鋁系阻燃劑為1000目的氫氧化鋁粉末。
5.按照權(quán)利要求1所述的阻燃改性瀝青材料，其特征是所述的有機(jī)硅系阻燃劑為硅酮樹(shù)脂SFR-100。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種阻燃改性瀝青材料，其特征是所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550。
7.按照權(quán)利要求1所述的阻燃改性瀝青材料，其特征是所述的光穩(wěn)定劑為水楊酸苯酯。
8.一種阻燃改性瀝青材料的制備方法，其特征是由以下幾個(gè)步驟組成步驟1將無(wú)機(jī)鋁系阻燃劑氫氧化鋁粉未置于反應(yīng)釜中，加熱并恒溫至20～40℃，開(kāi)啟攪拌，再加入有機(jī)硅系阻燃劑硅酮樹(shù)脂SFR-100，蓋好蓋子，勻速攪拌10～20分鐘；步驟2打開(kāi)反應(yīng)釜，再依次加入偶聯(lián)劑硅烷KH-550和光穩(wěn)定劑水楊酸苯酯，蓋好蓋子，繼續(xù)攪拌15～30分鐘，升溫至60～80℃，恒溫2～5小時(shí)，停止加熱，自然冷卻；步驟3待溫度降至30℃以下時(shí)，打開(kāi)反應(yīng)釜，將產(chǎn)品進(jìn)行密封包裝，即形成了阻燃改性劑；步驟4先將瀝青貯存罐里的基質(zhì)瀝青通過(guò)循環(huán)加熱油加熱的方式升溫至110℃并恒溫20～50分鐘進(jìn)行脫水，繼續(xù)升溫到165～195℃；步驟5將升溫后的瀝青導(dǎo)入瀝青改性設(shè)備高速剪切混合乳化機(jī)的膠體磨中，加入橡膠改性劑SBS，開(kāi)啟膠體磨，剪切5～20分鐘；步驟6再將阻燃改性劑加入到瀝青改性設(shè)備高速剪切混合乳化機(jī)的膠體磨中，開(kāi)啟膠體磨，剪切2～10分鐘，制成阻燃改性瀝青材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻燃改性瀝青材料。阻燃改性瀝青材料包括基質(zhì)瀝青、橡膠改性劑及阻燃改性劑組成。本發(fā)明采用高速剪切混合乳化機(jī)制備阻燃改性瀝青材料，先將基質(zhì)瀝青在110℃下脫水30分鐘，升溫到175℃，加入SBS，在改性瀝青設(shè)備的膠體磨中剪切10分鐘，再加入阻燃改性劑剪切5分鐘，制成本發(fā)明產(chǎn)品阻燃改性瀝青材料。這種材料具有普通改性瀝青的部分特點(diǎn)有很好高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，對(duì)石料具有良好的裹覆性，以及良好的抗老化性；同時(shí)它還具備優(yōu)良的阻燃性，減少了高溫下瀝青混凝土拌和過(guò)程中和燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的瀝青煙霧，不僅有利于隧道鋪裝施工，更有利于在隧道內(nèi)發(fā)生交通事故的情況下的搶救工作和人員逃生，減少生命財(cái)產(chǎn)損失和經(jīng)濟(jì)損失。
文檔編號(hào)C08K3/22GK101024727SQ20061005409
公開(kāi)日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月22日
發(fā)明者陳仕周, 陳輝強(qiáng) 申請(qǐng)人:重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司