專利名稱：一種環保型阻燃瀝青及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種阻燃浙青組合物及其制備方法，具體地說是一種環保型阻燃浙青組合物及其制備方法。
背景技術：
隨著我國高速公路建設的發展，公路隧道的數量也在不斷增加。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程中，浙青混凝土路面的防火安全問題也越來越引起人們的重視。由于浙青是易燃材料，再加上隧道內通風條件差，如果發生交通事故引起浙青路面著火，因火勢發展迅猛，人員來不及疏散導致較大的人員傷亡，必然會對國家和人民生命財產造成不必要的損失。另外，浙青著火時產生大量黑煙，在隧道中不易擴散，會阻礙逃生人員的視線并易使人窒息，既對人員造成危害，又對環境造成嚴重污染。所以，首先必須解決浙青遇火燃燒問題，其次要降低浙青燃燒時的發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該是今后隧道路面用浙青的發展方向。解決浙青遇火燃燒問題，最簡單的方法是向浙青中加入阻燃劑。降低浙青燃燒時的發煙量和有毒氣體含量比較有效的辦法就是加入抑煙劑。而隨著人們對環境問題越來越重視，對阻燃產品的要求也越來越嚴格，鹵系阻燃劑雖能提供較高的氧指數，但由于產生大量煙霧和毒性氣體，無鹵阻燃已漸漸成為今后的發展趨勢。CN200610062960.6中使用十溴聯苯乙烷、硼酸鋅和三氧化二銻作為阻燃劑，屬于鹵素阻燃劑，不符合環保的要求，放出的有毒氣體也危害到人身安全。CN200610019381. 3中的無鹵阻燃聚合物改性浙青，是通過加入磷系和氮系阻燃劑起到阻燃的效果，但其中沒有抑煙劑，沒有解決浙青燃燒的發煙問題。CN200610082139.0介紹了一種無鹵型路用阻燃浙青，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，該發明在拌合礦料時加入氫氧化鋁，增加了工作步驟，不利于施工的進行。并且由于氫氧化鋁的分解溫度較低(140-150°C)，也因此限制了其應用。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供一種環保型阻燃浙青及其制備方法，本發明浙青阻燃、抑煙效果好，添加劑環保、成本低、熱穩定性好，制備簡單。本發明環保型阻燃浙青，按質量份計包括(1)基礎浙青100份(2)阻燃劑2_15 份(3)表面改性納米材料水滑石0· 5-5份其中浙青根據應用的場合確定所需的性質，可以為普通重交道路石油浙青，如 AH-70(埃索70號，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改性浙青的性能要求及聚合物的種類具體確定，一般按質量計，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劑表面改性的納米材料水滑石，偶聯劑可以為鈦酸酯偶聯劑、硬脂酸、硬脂酸_稀土偶聯劑或硅烷偶聯劑等，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。偶聯劑用量為納米材料水滑石重量的
15%，優選為4% 10%。表面改性納米材料水滑石為納米材料水滑石與偶聯劑經加適量水在50 90°C反應后制得。本發明環保型阻燃浙青中，還可以根據應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。本發明環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劑依次加入反應器，50 90°C恒溫， 持續攪拌反應0. 3 3h，過濾，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，首先按本領域常規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。本發明針對現有技術的不足，提供一種阻燃浙青組合物及其制備方法，該阻燃浙青選用無鹵化合物為阻燃劑，選用表面改性鎂鋁水滑石作為協同阻燃劑，利用其納米材料的特殊效應和水滑石的性質，提高了浙青的阻燃性能。另外，在阻燃效果相近時，可以顯著降低阻燃劑加入量。本發明浙青組合物使用的阻燃劑改性劑成本低，熱穩定性好，阻燃和抑煙效果好，制備工藝簡單，操作方便。納米材料水滑石協同阻燃機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，降低了復合材料表面溫度，使之難燃或減緩燃燒過程，阻止其進一步分解， 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合氧化物與浙青表面的炭化產物結合形成保護膜，有效地延緩聚合物改性浙青內部熱降解產生的小分子向表面遷移、 熱量傳遞量和外界氧的供應，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阻燃劑產生良好協同效應，使浙青阻燃性能得到提高。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明進一步說明，但不因此限制本發明。實施例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%的鈦酸酯偶聯劑NDZ-201依次加入反應器，80°C恒溫水浴，持續攪拌反應lh，過濾，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。實施例2制備表面改性水滑石方法同實施例1中步驟1，偶聯劑為硬脂酸，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。實施例3制備表面改性水滑石方法同實施例1中步驟1，偶聯劑為硅烷偶聯劑，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。實施例4制備表面改性水滑石方法同實施例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。實施例5制備表面改性水滑石方法同實施例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。實施例6制備表面改性水滑石方法同實施例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。實施例7制備表面改性水滑石方法同實施例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48. 5°C)中，普通攪拌(450rpm/min)攪拌混合lh，得到阻燃AH-70浙青。實施例8制備表面改性水滑石方法同實施例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
權利要求
1.一種環保型阻燃浙青，其特征在于按質量份計包括(1)基礎浙青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.按照權利要求1所述的阻燃浙青，其特征在于基礎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，按質量計，聚合物占聚合物改性浙青的2% 10%。
4.按照權利要求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劑表面改性的納米材料水滑石，偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、硬脂酸、硬脂酸_稀土偶聯劑或硅烷偶聯劑。
9.按照權利要求8所述的阻燃浙青，其特征在于偶聯劑用量為納米材料水滑石重量的 15%，優選為4% 10%，表面改性納米材料水滑石為納米材料水滑石與偶聯劑經加適量水在50 90°C反應后制得。
10.一種權利要求1所述環保型阻燃浙青的制備方法，過程如下(1)將納米材料水滑石、適量去離子水及偶聯劑依次加入反應器，50 90°C恒溫，持續攪拌反應0. 3 3h，過濾，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
本發明公開了一種環保型阻燃瀝青及其制備方法，阻燃瀝青按質量份計包括基礎瀝青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℃的基礎瀝青中，攪拌混合均勻即可。本發明瀝青組合物阻燃性能好，添加劑環保、成本低、熱穩定性好，制備工藝簡單。
文檔編號C08K3/26GK102453332SQ201010514010
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者李明林, 郭皎河 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院