CN110819128A

CN110819128A - 一种高性能阻燃沥青及其制备方法

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Publication number: CN110819128A
Application number: CN201910956527.4A
Authority: CN
Inventors: 廖乃凤; 王显华; 黄炳轮
Original assignee: Guangdong Nanyue-Logistics Industrial Co Ltd
Current assignee: Guangdong Nanyue-Logistics Industrial Co Ltd
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2020-02-21

Abstract

本发明属于阻燃沥青技术领域，尤其涉及一种高性能阻燃沥青及其制备方法，包括以下重量比计：SBS改性剂4.5‑7％、阻燃剂8‑15％、稳定剂0.1‑0.3％、芳烃抽出油1‑3％、PE改性剂0.2‑0.4％和基质沥青74.3‑86.2％。本发明中采用进口基质沥青，整体上提高了沥青的基础品质和原材料的稳定性，在基质沥青中添加SBS改性剂能够有效改善沥青的高稳定性能同时提高沥青的低温抗裂性能，采用PE改性剂，可以在高温室吸附沥青中的饱和组分，形成一种不易离析的溶液，降低改性沥青的粘度同时提升沥青的路用性能等级，采用芳烃抽出油在确保改性沥青高温性能稳定条件下有效提升改性沥青的低温性能，提高改性沥青低温耐老化性能及低温抗裂性，使得阻燃沥青储存稳定性优越，不易离析，阻燃效果明显。

Description

一种高性能阻燃沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于阻燃沥青技术领域，尤其涉及一种高性能阻燃沥青及其制备方法。

背景技术

随着我国交通运输业的快速发展，大量大型公路隧道和跨江隧道工程相继开展。热拌沥青混合料在隧道，特别是较长较大的隧道中施工较为困难。处于安全性、耐久性及行车舒适性方面的考虑，大型跨江海隧道铺装需要满足以下需求：(1)良好的路用性能和耐久性能；(2)具有防火阻燃功能，在隧道发生火灾时组织火势迅速蔓延，降低隧道火灾中的人员伤亡和经济损失。

目前，现有的阻燃沥青主要依靠添加卤系阻燃剂来实现阻燃效果，由于卤系阻燃剂抑烟效果较差，燃烧时产生大量的有毒烟气，对人体和环境产生较大危害。同时，阻燃剂的存在造成阻燃沥青路用性能相应降低，不适合高等级公路沥青路面面层铺装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能阻燃沥青，阻燃沥青储存稳定性优越，不易离析，阻燃效果明显，有效提高阻燃沥青的录用性能。

为实现上述目的，本发明实施例提供的一种高性能阻燃沥青，包括以下重量比计：SBS改性剂4.5-7％、阻燃剂8-15％、稳定剂0.1-0.3％、芳烃抽出油1-3％、PE改性剂0.2-0.4％和基质沥青74.3-86.2％。

可选地，所述SBS改性剂为线型结构和星型结构。

可选地，所述阻燃剂包括重量比计的氢氧化镁40-60％、硼酸锌1-10％、聚磷酸铵10-30％、硅烷偶联剂1-5％。

可选地，所述稳定剂包括重量比计的硫磺粉30-40％、增塑剂10-20％、石棉灰20％、轻质碳酸钙10％、炭黑20-25％。

可选地，所述PE改性剂为以乙烯单体聚合而成的聚合物。

可选地，所述芳烃抽出油为包括酯类、醇类、脂肪酸类化合物的混合物

本发明实施例提供的一种高性能阻燃沥青中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：本发明中采用进口基质沥青，整体上提高了沥青的基础品质和原材料的稳定性，在基质沥青中添加SBS改性剂能够有效改善沥青的高稳定性能同时提高沥青的低温抗裂性能，采用PE改性剂，可以在高温室吸附沥青中的饱和组分，形成一种不易离析的溶液，降低改性沥青的粘度同时提升沥青的路用性能等级，采用芳烃抽出油在确保改性沥青高温性能稳定条件下有效提升改性沥青的低温性能，提高改性沥青低温耐老化性能及低温抗裂性，使得阻燃沥青储存稳定性优越，不易离析，阻燃效果明显。

本发明另一实施例提供的一种高性能阻燃沥青的制备方法，包括以下步骤：

S100：基质沥青配比称重；

S200：将基质沥青加热至140℃左右，添加PE改性剂和芳烃抽出油，将三者充分搅拌循环30分钟；

S300：继续添加SBS改性剂和阻燃剂，搅拌升温至180℃，将温度保持在180-190℃的条件下搅拌30分钟；

S400：在温度为180-195℃、剪切速率为4000r/min的条件下进行高速剪切1小时；

S500：停止剪切30分钟后，在185-195℃的温度下添加稳定剂，再搅拌发育1小时，即可制得高性能阻燃沥青

本发明实施例提供的一种高性能阻燃沥青的制备方法中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：本发明的阻燃沥青在常规指标上更加优异，极限氧指数OI值可达23，阻燃效果明显，沥青的PG等级满足SHRP沥青路用性能规范PG76-22技术指标的要求，路用性能好，施工适用范围广，且阻燃沥青的低温性能号，阻燃剂和SBS改性剂混溶效果好，分散均匀，储存稳定性良好，具有更好的粘附性和施工拌合性，具有更强的竞争优势和社会价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种高性能阻燃沥青的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明的一个实施例中，提供一种高性能阻燃沥青，包括以下重量比计：SBS改性剂包括李长荣35012.3％和李长荣34112.4％，阻燃剂8.0％，稳定剂0.2％，芳烃抽出油1.5％，PE改性剂0.2％，基质沥青85.4％。本发明的阻燃沥青有效提升低温性能，提高改性沥青低温耐老化性能及低温抗裂性，使得阻燃沥青储存稳定性优越，不易离析，阻燃效果明显。本实施例中阻燃沥青的极限氧指数OI值大于20,135℃运动粘度不大于3.0pa.s，沥青老化后5℃延度不小于20cm。表1为本实施例高性能阻燃沥青性能表。

表1

在本发明的另一个实施例中，该一种高性能阻燃沥青包括以下重量比计：SBS改性剂包括李长荣35012.6％和李长荣34112.6％，阻燃剂10.0％，稳定剂0.3％，芳烃抽出油2.0％，PE改性剂0.3％，基质沥青82.2％。本发明的阻燃沥青有效提升低温性能，提高改性沥青低温耐老化性能及低温抗裂性，使得阻燃沥青储存稳定性优越，不易离析，阻燃效果明显。本实施例中阻燃沥青的极限氧指数OI值大于20,135℃运动粘度不大于3.0pa.s，沥青老化后5℃延度不小于20cm。表2为本实施例高性能阻燃沥青性能表。

表2

在本发明的另一个实施例中，该一种高性能阻燃沥青包括以下重量比计：SBS改性剂包括李长荣35012.5％和李长荣34112.5％，阻燃剂9.0％，稳定剂0.2％，芳烃抽出油2.0％，PE改性剂0.2％，基质沥青83.6％。本发明的阻燃沥青有效提升低温性能，提高改性沥青低温耐老化性能及低温抗裂性，使得阻燃沥青储存稳定性优越，不易离析，阻燃效果明显。本实施例中阻燃沥青的极限氧指数OI值大于20,135℃运动粘度不大于3.0pa.s，沥青老化后5℃延度不小于20cm。

表3为本实施例高性能阻燃沥青性能表。

表3

在本发明的另一个实施例中，该一种高性能阻燃沥青包括以下重量比计：SBS改性剂包括李长荣35012.7％和李长荣34112.7％，阻燃剂11.0％，稳定剂0.3％，芳烃抽出油2.4％，PE改性剂0.3％，基质沥青80.6％。本发明的阻燃沥青有效提升低温性能，提高改性沥青低温耐老化性能及低温抗裂性，使得阻燃沥青储存稳定性优越，不易离析，阻燃效果明显。表4为本实施例高性能阻燃沥青性能表。

表4

在本发明的另一个实施例中，该一种高性能阻燃沥青的SBS改性剂为线型结构和星型结构，线型结构其分子量为8-15万，星型结构其分子量为20-30万。在基质沥青中添加SBS改性剂能够有效的改善沥青的高温稳定性能同时提高沥青的低温抗裂性能。

在本发明的另一个实施例中，该一种高性能阻燃沥青的阻燃剂包括重量比计的氢氧化镁40-60％、硼酸锌1-10％、聚磷酸铵10-30％、硅烷偶联剂1-5％。其中，阻燃剂的外观呈淡黄色粉末颗粒状，不溶于水，熔点大约为300℃，经过简单的机械搅拌即可均匀分散于沥青胶结料中。阻燃剂的主要阻燃原理为氢氧化镁一般在温度达到300℃之后开始分解，生成氧化镁和水蒸气，氧化镁在沥青表面会形成一层氧化膜，中断热交换的同时隔绝了沥青与氧气的接触，水蒸气能够吸热，降低了沥青的燃烧温度。当温度高于300℃，硼酸锌热分解，失去结晶水，能够吸热且能够稀释空气中的氧气，还有一部分锌以氧化锌或氢氧化锌的形式进入空气，降低了可燃性气体的浓度。聚磷酸铵本身是一种高效的磷系阻燃剂，当温度达到250℃之后聚磷酸铵受热分解释放大量的NH₃，使得燃烧材料表面形成一道屏障隔绝空气中的一部分氧气达到阻燃的目的。采用以镁系和磷系为主的高效阻燃剂，外加硼酸锌的消烟剂在阻燃方式中以气相-凝聚相-中断热交换-协同效应等多种阻燃过程，添加量少，阻燃效果明显。

在本发明的另一个实施例中，该一种高性能阻燃沥青的稳定剂包括重量比计的硫磺粉30-40％、增塑剂10-20％、石棉灰20％、轻质碳酸钙10％、炭黑20-25％，稳定剂为黄黑色混合物。稳定剂中硫磺的加入形成交联键，使得SBS和沥青之间形成网络，石棉灰增加了SBS改性剂的粘附性，炭黑增强抗老化性。

在本发明的另一个实施例中，该一种高性能阻燃沥青的PE改性剂为以乙烯单体聚合而成的聚合物，为结晶热塑性树脂。PE改性剂采用成型加工的PE树脂，是经挤出造粒的蜡状颗粒料，外观呈乳白色，其分子量在1-10万范围内。采用PE改性剂，可以在高温时吸附沥青中的饱和组分，形成一种不易离析的溶液，降低了改性沥青的粘度同时提升沥青的路用性能等级。

在本发明的另一个实施例中，该一种高性能阻燃沥青的芳烃抽出油为包括酯类、醇类、脂肪酸类化合物的混合物。常温下为黑褐色粘稠状液体，100℃运动粘度为10-30pa.s。芳烃抽出油的原理为：(1)该混合物分子中含有大量羟基、酯基、羧基，这些官能团本身有抗热氧老化的功能。(2)、该混合物可以提高沥青的低温塑性，因而提高沥青的低温延度。(3)、该混合物中的羟基、羧基等官能团可以与沥青中沥青质、胶质中羧基或羟基发生酯化反应，生成的酯化物也有提高沥青低温塑性的作用。采用芳烃抽出油在确保改性沥青高温性能稳定条件下有效提升改性沥青的低温性能，提高改性沥青低温耐老化性能及低温抗裂性。

在本发明的另一个实施例中，如图1所示，该一种高性能阻燃沥青的基质沥青为进口70号道路石油沥青，整体上提高了沥青的基础品质和原材料的稳定性。

在本发明的另一个实施例中，提供一种高性能阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

S100：基质沥青配比称重；

S500：停止剪切30分钟后，在185-195℃的温度下添加稳定剂，再搅拌发育1小时，即可制得高性能阻燃沥青。

本发明的阻燃沥青在常规指标上更加优异，极限氧指数OI值可达23，阻燃效果明显，沥青的PG等级满足SHRP沥青路用性能规范PG76-22技术指标的要求，路用性能好，施工适用范围广，且阻燃沥青的低温性能号，阻燃剂和SBS改性剂混溶效果好，分散均匀，储存稳定性良好，具有更好的粘附性和施工拌合性，具有更强的竞争优势和社会价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高性能阻燃沥青，其特征在于，包括以下重量比计：SBS改性剂4.5-7％、阻燃剂8-15％、稳定剂0.1-0.3％、芳烃抽出油1-3％、PE改性剂0.2-0.4％和基质沥青74.3-86.2％。

2.根据权利要求1所述的一种高性能阻燃沥青，其特征在于，所述SBS改性剂为线型结构和星型结构。

3.根据权利要求1所述的一种高性能阻燃沥青，其特征在于，所述阻燃剂包括重量比计的氢氧化镁40-60％、硼酸锌1-10％、聚磷酸铵10-30％、硅烷偶联剂1-5％。

4.根据权利要求1所述的一种高性能阻燃沥青，其特征在于，所述稳定剂包括重量比计的硫磺粉30-40％、增塑剂10-20％、石棉灰20％、轻质碳酸钙10％、炭黑20-25％。

5.根据权利要求1所述的一种高性能阻燃沥青，其特征在于，所述PE改性剂为以乙烯单体聚合而成的聚合物。

6.根据权利要求1所述的一种高性能阻燃沥青，其特征在于，所述芳烃抽出油为包括酯类、醇类、脂肪酸类化合物的混合物。

7.一种高性能阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：基质沥青配比称重；