本發(fā)明屬于新型改性瀝青材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無鹵阻燃抑煙瀝青及其制備方法。

背景技術(shù)：

近幾十年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市人口的急劇膨脹，生態(tài)環(huán)境問題日益突出，空氣質(zhì)量急劇下降，逐漸成為困擾經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。為此，十八大重點強(qiáng)調(diào)統(tǒng)籌人與自然和諧發(fā)展，核心是在堅持走新型工業(yè)化道路，加快經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變的同時大力發(fā)展生態(tài)效益型經(jīng)濟(jì)，努力使經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與資源、環(huán)境承載能力相適應(yīng)。2014年4月國家首次修訂通過《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》，將環(huán)保理念納入法律。此后，綠色交通理念逐步得到重視，該理念的其中一點強(qiáng)調(diào)低排放、低污染。

從目前來看，國內(nèi)大部分路面的面層均采用瀝青材料，尤其是高速公路面層，極少數(shù)路面選用水泥混凝土材料，這是由于瀝青路面具有水泥混凝土等路面所不具備的一系列優(yōu)良性能，如瀝青路面具有表面平整無接縫、噪聲小、機(jī)械化施工程度較高、養(yǎng)護(hù)維修方便等優(yōu)點。但是，目前絕大多數(shù)熱拌瀝青混合料在拌合和施工過程中會產(chǎn)生大量的煙氣，該煙氣嚴(yán)重影響施工人員的健康，且對環(huán)境造成了污染。其中，該污染源是由于瀝青結(jié)合料造成的。近些年，研究人員針對這些此問題展開了大量的研究，并取得了一定的成果，如采用溫拌、冷拌瀝青混合料技術(shù)或向瀝青中加入阻燃劑，以達(dá)到節(jié)能減排的作用。但是，溫拌和冷拌技術(shù)只能采用粘稠度較低的瀝青，故對瀝青路面的耐久性產(chǎn)生不利的影響，而采用的阻燃劑多為無機(jī)氫氧化物阻燃劑或有機(jī)阻燃劑，由于阻燃劑摻加量較大，雖然能起到阻燃抑煙作用，但是其成本較高，且大多數(shù)阻燃劑并不能改善瀝青的常規(guī)性能，有些甚至?xí)a(chǎn)生不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無鹵阻燃抑煙瀝青及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種無鹵阻燃抑煙瀝青，按重量份計，包括以下原料：瀝青100份，有機(jī)凹凸棒石1～5份，分散劑0.02～0.08份，消泡劑0.01～0.05份。

進(jìn)一步的，其中瀝青為基質(zhì)瀝青、sbs改性瀝青或sbr改性瀝青中的一種。

進(jìn)一步的，分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉或聚乙二醇中的一種或幾種的混合物。

進(jìn)一步的，消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯中的一種或幾種。

進(jìn)一步的，其中有機(jī)凹凸棒石由以下原料制成，按重量份計：凹凸棒石10份，有機(jī)化試劑1～2份，蒸餾水100～300份，偶聯(lián)劑0.05～0.1份。

進(jìn)一步的，有機(jī)化試劑為十二烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基氯化銨中的一種；偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或硼酸酯偶聯(lián)劑中的一種。

一種用于無鹵阻燃抑煙瀝青的制備方法，具體包括以下步驟：

1)、首先將蒸餾水、凹凸棒石和有機(jī)化試劑按照比例在70-80℃下混合均勻，得到混合物a；

2)、然后向混合物a中加入偶聯(lián)劑，攪拌均勻后得到混合物b；

3)、然后將混合物b自然冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后干燥后研磨并過200目篩即可制得機(jī)凹凸棒石；

4)、將瀝青加熱至熔融狀態(tài)后在1500-2500r/min的攪拌速度下依次加入機(jī)凹凸棒石和分散劑，然后攪拌均勻后得到混合物c；

5)、向混合物c中加入消泡劑并攪拌均勻，即可得到無鹵阻燃抑煙瀝青。

8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種無鹵阻燃抑煙瀝青的制備方法，其特征在于，步驟1)和步驟2)中均以300～400r/m的速率攪拌1.5-2.5h后得到混合物。

進(jìn)一步的，步驟4)中，將瀝青加熱至150-170℃至熔融狀態(tài)，然后以2000～3000r/min攪拌速度依次加入機(jī)凹凸棒石和分散劑，然后在150-170℃下提高攪拌速度至3000～4000r/m并保持20～30min，得到混合物c。

進(jìn)一步的，步驟5)中，向混合物c中加入消泡劑并以500～1500r/m的速率攪拌3～5min，得到有機(jī)凹凸棒石改性瀝青。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明一種無鹵阻燃抑煙瀝青及其制備方法，根據(jù)凹凸棒石的結(jié)構(gòu)特性，首先選取有機(jī)化試劑對其進(jìn)行有機(jī)化處理，得到與瀝青具有較好相容性的有機(jī)凹凸棒石，然后采用加入偶聯(lián)劑，進(jìn)一步改善有機(jī)凹凸棒石的親油性，在有機(jī)凹凸棒石和瀝青的混合過程中加入分散劑，以提高凹凸棒石在瀝青的分散性，通過增加在瀝青中的比表面積發(fā)揮其阻隔特性，在攪拌末期加入消泡劑以消除高速攪拌過程中產(chǎn)生的大量氣泡，最后得到的改性瀝青體系具有優(yōu)異的阻燃抑煙效果，可降低瀝青混合料在拌合和施工過程中煙氣的排放，改善施工條件，減少環(huán)境污染，體現(xiàn)了良好的環(huán)保效應(yīng)。此外，相比于其它類型的阻燃劑，凹凸棒石在瀝青中的摻量小，價格低廉，且提高了瀝青的高低溫性能，各項技術(shù)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(jtgf40-2004)的要求，可在瀝青路面中推廣使用。

具體實施方式

一種無鹵阻燃抑煙瀝青，按重量份計，包括以下原料：瀝青100份，有機(jī)凹凸棒石1～5份，分散劑0.02～0.08份，消泡劑0.01～0.05份。

其中有機(jī)凹凸棒石由以下原料制成，按重量份計：凹凸棒石10份，有機(jī)化試劑1～2份，蒸餾水100～300份，偶聯(lián)劑0.05～0.1份。

其中瀝青為基質(zhì)瀝青、sbs改性瀝青或sbr改性瀝青中的一種。

有機(jī)化試劑為十二烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基氯化銨中的一種。

偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或硼酸酯偶聯(lián)劑中的一種。

分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉或聚乙二醇中的一種或幾種的混合物。

消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯中的一種或幾種。

一種無鹵阻燃抑煙瀝青的制備方法；具體包括以下步驟：

1)、首先將蒸餾水、凹凸棒石和有機(jī)化試劑按照比例在70-80℃下混合均勻，得到混合物a；

2)、然后向混合物a中加入偶聯(lián)劑，攪拌均勻后得到混合物b；

3)、然后將混合物b自然冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后干燥后研磨并過200目篩即可制得有機(jī)凹凸棒石；

4)、將瀝青加熱至熔融狀態(tài)后在1500-2500r/min的攪拌速度下依次加入有機(jī)凹凸棒石和分散劑，然后攪拌均勻后得到混合物c；

5)、向混合物c中加入消泡劑并攪拌均勻，即可得到無鹵阻燃抑煙瀝青。

具體的，步驟1)和步驟2)中均以300～400r/m的速率攪拌1.5-2.5h后得到混合物；

步驟4)中，將瀝青加熱至150-170℃至熔融狀態(tài)，然后以2000～3000r/min攪拌速度依次加入機(jī)凹凸棒石和分散劑，然后在150-170℃下提高攪拌速度至3000～4000r/m并保持20～30min，得到混合物c。

步驟5)中，向混合物c中加入消泡劑并以500～1500r/m的速率攪拌3～5min，得到有機(jī)凹凸棒石改性瀝青。

實施例1

步驟一、分別取100g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.4g十八烷基三甲基氯化銨在70℃下以400r/m的速率攪拌1.5h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.05g硅烷偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1.5h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsk90#基質(zhì)瀝青加熱到150℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入2g有機(jī)凹凸棒石和0.02g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.01g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石改性瀝青。

實施例2

步驟一、分別取150g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.5g十八烷基三甲基氯化銨在80℃下以300r/m的速率攪拌2.5h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.06g硼酸酯偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsk90#基質(zhì)瀝青加熱到150℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入4g有機(jī)凹凸棒石和0.06g十二烷基硫酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.03g聚氧丙烯并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石改性瀝青。

實施例3

步驟一、分別取200g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.6g十八烷基三甲基氯化銨在72℃下以320r/m的速率攪拌2h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.08g硅烷偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsk90#基質(zhì)瀝青加熱到150℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入6g有機(jī)凹凸棒石和0.08g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以4000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.02g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石改性瀝青。

實施例4

步驟一、分別取250g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.8g十二烷基三甲基氯化銨在75℃下以340r/m的速率攪拌1.8h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.09g硅烷偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsk90#基質(zhì)瀝青加熱到150℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入8g有機(jī)凹凸棒石和0.1g聚乙二醇，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.04g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石改性瀝青。

實施例5

步驟一、分別取300g蒸餾水、10g凹凸棒石和2g十二烷基三甲基氯化銨在16℃下以360r/m的速率攪拌2.2h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.1g硼酸酯偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsk90#基質(zhì)瀝青加熱到150℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入10g有機(jī)凹凸棒石和1.2g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以4000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.03g聚氧丙烯并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石改性瀝青。

如表1所示，為實施例1-5有機(jī)凹凸棒石改性瀝青的試驗結(jié)果

表1

實施例6

步驟一、分別取100g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.4g十八烷基三甲基氯化銨在80℃下以300r/m的速率攪拌2h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.05g硅烷偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsbs改性瀝青加熱到165℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入2g有機(jī)凹凸棒石和0.04g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以4000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.04g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石/sbs改性瀝青。

實施例7

步驟一、分別取150g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.5g十八烷基三甲基氯化銨在70℃下以400r/m的速率攪拌1.5h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.06g硼酸酯偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsbs改性瀝青加熱到165℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入4g有機(jī)凹凸棒石和0.05g十二烷基硫酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.03g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石/sbs改性瀝青。

實施例8

步驟一、分別取200g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.6g十八烷基三甲基氯化銨在72℃下以320r/m的速率攪拌2.5h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.08g硼酸酯偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsbs改性瀝青加熱到165℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入6g有機(jī)凹凸棒石和0.06g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.03g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石/sbs改性瀝青。

實施例9

步驟一、分別取250g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.8g十二烷基三甲基氯化銨在78℃下以380r/m的速率攪拌1.8h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.09g硅烷偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsbs改性瀝青加熱到165℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入8g有機(jī)凹凸棒石和0.05g聚乙二醇，并保持該溫度以4000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.05g聚氧丙烯并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石/sbs改性瀝青。

實施例10

步驟一、分別取300g蒸餾水、10g凹凸棒石和2g十二烷基三甲基氯化銨在79℃下以350r/m的速率攪拌2.4h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.1g硅烷偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsbs改性瀝青加熱到165℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入10g有機(jī)凹凸棒石和0.09g十二烷基硫酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.04g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石/sbs改性瀝青。

如表2所示，為實施例6-10有機(jī)凹凸棒石/sbs改性瀝青的試驗結(jié)果。

表2

實施例11

步驟一、分別取100g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.4g十八烷基三甲基氯化銨在80℃下以300r/m的速率攪拌2.5h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.06g硅烷偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsbr改性瀝青加熱到170℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入2g有機(jī)凹凸棒石和0.04g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以4000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.05g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石/sbr改性瀝青。

實施例12

步驟一、分別取150g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.5g十八烷基三甲基氯化銨在70℃下以400r/m的速率攪拌1.5h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.07g硼酸酯偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsbr改性瀝青加熱到170℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入4g有機(jī)凹凸棒石和0.05g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.04g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石/sbr改性瀝青。

實施例13

步驟一、分別取200g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.6g十八烷基三甲基氯化銨在75℃下以350r/m的速率攪拌2h，得到混合物a；

步驟二、向混合物a中加入0.08g硅烷偶聯(lián)劑，以步驟一種相同的速率繼續(xù)攪拌1h，得到混合物b；

步驟三、待混合物b冷卻后進(jìn)行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行干燥處理，隨后進(jìn)行研磨并過200目篩制得有機(jī)凹凸棒石；

步驟四、將200gsbr改性瀝青加熱到170℃至熔融狀態(tài)后以2000r/m的攪拌速率依次加入6g有機(jī)凹凸棒石和0.06g十二烷基硫酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；

步驟五、向混合物c中加入0.03g聚氧丙烯并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機(jī)凹凸棒石/sbr改性瀝青。

如表3所示，為實施例11-15有機(jī)凹凸棒石/sbr改性瀝青的試驗結(jié)果。

表3

由表1-3可得，隨著有機(jī)凹凸棒石摻量的增加，復(fù)合體系的氧指數(shù)均顯著提高。其中，當(dāng)有機(jī)凹凸棒石摻量為5％時，復(fù)合體系的氧指數(shù)均達(dá)到27％，達(dá)到難燃級別，顯著提高瀝青及其混凝土的阻燃性能。此外，有機(jī)凹凸棒石的加入顯著提高了瀝青的高溫性能，且對低溫性能略有改善。