专利名称：一种路用阻燃沥青及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种沥青，更具体的说，本发明涉及的是一种路用阻燃沥青。
背景技术：
沥青是石油炼制的最终产品，是建筑上广泛采用的廉价而丰富的建筑材料，用于防水、防潮、防腐、防锈、防渗漏等。它的某些性能是合成橡胶、合成树脂所不能比拟的。但是，沥青有容易燃烧、燃烧产生大量黑烟、受热熔滴、流淌的特点，具有很大的火灾危险性，其应用也受到一定的限制。为此，沥青的难燃化研究具有很大的现实意义。
随着道路使用者对路面行驶质量要求的提高，平整、耐磨、低噪音的沥青混凝土路面可能代替水泥混凝土路面，而逐渐成为隧道路面的发展主流。而根据国内外的报道可知在隧道中沥青路面的使用过程中，交通事故造成的火灾是隧道路面使用过程中必须注意的一个问题。当隧道内发生交通事故后，引起路面着火，因火势发展迅猛，人员来不及疏散导致更大的人员伤亡，对国家和人民生命财产造成不必要的损失.另外，沥青着火时产生大量黑烟，又对环境造成了严重污染。
沥青的难燃化技术是近几年来各国消防界保险界所共同关心的热门话题。国外对阻燃材料的研究，主要是用于阻燃织物、建筑油毡、阻燃建材、消防队员所用服装等方面，应用于路用沥青阻燃的尚没见。国内对阻燃沥青的研究主要是用于建筑油毡，用于道路中尚没见。
发明内容本发明是为了提供一种燃烧时的氧指数、烟密度及烟气等级符合国家对于阻燃材料的相关规定的路用阻燃沥青。本发明的另一目的是提供上述路用阻燃沥青的制备方法。
一种路用阻燃沥青，按重量份包括重交通道路石油沥青70份～85份；十溴联苯乙烷3份～6份；硼酸锌3份～8份；三氧化二锑3份～8份；改性剂0.5份～1.5份。
上述路用阻燃沥青还可以加入氢氧化镁，最大加入量为11份。
上述路用阻燃沥青组份中的重交通道路石油沥青为AH-90或AH-130，使用AH-90可以制备符合AH-70标准的阻燃沥青，使用AH-130可以制备符合AH-90标准的阻燃沥青。
上述路用阻燃沥青组分中，十溴二苯乙烷、硼酸锌和三氧化二锑是具有协同效应的阻燃剂，并且硼酸锌还具有抑烟效果；氢氧化镁则为阻燃抑烟剂；改性剂选用丁苯橡胶，它改善阻燃沥青的感温性能。
上述路用阻燃沥青的制备方法，包括如下步骤1)熔融重交通道路石油沥青使一定重量的重交通道路石油沥青保持在80℃，达到熔融状态；2)加入添加剂在熔融沥青中按量加入十溴二苯乙烷、三氧化二锑、硼酸锌，还可以加入氢氧化镁，且边加入边搅拌，使得各组份混合均匀；3)加入改性剂一边加入改性剂，一边用高速剪切机在1000r/min下剪切10min，使改性剂溶胀，再继续在3000～4000r/min下高速剪切30min，改性剂在剪切作用下逐渐变细，最终以细小颗粒均匀分布于沥青中，剪切起始温度为120℃～130℃，在剪切过程中，阻燃沥青会逐渐的升温，升温不能超过170℃，最后得到路用阻燃沥青。
本发明的阻燃沥青具有较高的氧指数，在燃烧时，一方面能生成HBr、SbBr3等，具有气相屏蔽的阻燃效果；另一方面能促进碳化物的形成，从而在燃烧表面形成稳定的碳化层，使燃烧终止，产生自熄现象。如果阻燃沥青路面发生火灾，人员伤亡和财产损失都会较少，阻燃沥青具有较广阔的应用前景和良好的社会经济效益。阻燃沥青制备方法简单，有效，经济，且使用方便，适用面广。
具体实施方式阻燃剂通过物理或化学作用，在火焰区和凝相区对燃烧过程进行干扰，以实现降低燃烧速度，达到阻燃的目的。其一般是通过下面一种或几种途径达到阻燃目的吸热效应、覆盖隔离效应、转移效应、抑制效应、协同效应。阻燃剂的阻燃机理概括为阻隔热量机理、气相阻燃机理、凝固相阻燃机理。
十溴联苯乙烷的阻燃机理是一方面由于受热分解产生了卤化氢气体，捕获了沥青燃烧裂解时产生的活性很大的游离基HO·，切断了游离基HO·的连锁反应，使沥青的燃烧速度大大降低；另一方面，由于该阻燃剂是炭化物生成的促进剂，当加入一定量以后，炭化物的生成速度大于炭化物滴落速度，从而在燃烧表面形成了稳定的炭化层，产生自熄现象，使燃烧终止；三氧化二锑的阻燃机理是Sb2O3和十溴二苯乙烷在较高温度下它们会发生反应生成SbBr3等比空气还重的气体。这种气体滞留在燃烧物的表面，形成一个难燃气流罩，其中SbBr3气体是一种高效灭火剂。一是它阻止了自由基HO·和H·的产生；二是SbBr3进一步水解生成Sb2O3微粒覆盖在燃烧物表面，起到隔热、绝氧的作用；三是该SbBr3是碳化物生成的促进剂，在燃烧表面形成稳定的碳化层，使燃烧终止，产生自熄现象，所以其阻燃效果比单独使用一种阻燃剂时的阻燃效果要好得多，但燃烧发烟量较大。氢氧化镁阻燃抑烟的机理是它们在物质燃烧的初期主要发生吸热分解反应，产生大量的水，水进一步蒸发吸收大量的热能，起到降低燃烧体系温度和稀释体系中氧浓度的作用。硼酸锌的阻燃机理硼酸锌可同时在凝聚相及气相发挥阻燃作用。它在高温下熔化，形成玻璃态包覆层，随后在高温下脱水，水的蒸发吸热及水蒸汽的其他作用，有助于使燃烧自熄。脱水后的硼酸锌可促进无机碳层的形成，难于点燃和燃烧，且具有隔绝作用。当硼酸锌与卤系阻燃剂并用时，可与阻燃剂本身及阻燃剂分解产生的卤化氢反应。在卤素化合物存在下，生成卤化硼、卤化锌，抑制和捕获游离的羟基，阻止燃烧连锁反应，同时形成固相覆盖层，隔绝燃烧表面的空气，阻止火焰继续燃烧并能发挥消烟灭火作用。
实施例中使用的各组份为试剂名称 符合的标准或生产厂家重交通道路石油沥青AH-90和AH-130符合GB/T15180-2000标准氢氧化镁(1000目) 济南泰星精细化工有限公司十溴二苯乙烷 济南泰星精细化工有限公司三氧化二锑 济南泰星精细化工有限公司硼酸锌 济南泰星精细化工有限公司改性剂，丁苯橡胶(SBR) 淄博高氏科工贸有限公司实施例1按重量称取重交通道路石油沥青AH-90，75份；十溴二苯乙烷6份；三氧化二锑6份；硼酸锌6份；氢氧化镁6份；改性剂1.5份。
首先将重交通道路石油沥青AH-90在恒温80℃时熔融，在熔融沥青中加入十溴二苯乙烷、氢氧化镁、三氧化二锑硼酸锌，且边加入边搅拌，使得各组份能够均匀的混合在沥青中；然后加入改性剂，一边加入改性剂，一边用高速剪切机在1000r/min下剪切10min，使改性剂溶胀，再继续在3000～4000r/min下高速剪切30min，改性剂在剪切作用下逐渐变细，最终以细小颗粒均匀分布于沥青中，剪切起始温度为120℃～130℃，在剪切过程中，阻燃沥青会逐渐的升温，升温不能超过170℃，最后得到AH-70路用阻燃沥青。
实施例2按重量称取重交通道路石油沥青AH-90，80份；十溴二苯乙烷4份；三氧化二锑8份；硼酸锌8份；改性剂1份。制备过程同实施例1，最后得到AH-70路用阻燃沥青。
实施例3按重量称取重交通道路石油沥青AH-90，85份；十溴二苯乙烷3份；三氧化二锑3份；硼酸锌3份；氢氧化镁5份；改性剂1份。制备过程同实施例1，最后得到AH-70路用阻燃沥青。
实施例4按重量称取重交通道路石油沥青AH-130，70份；十溴二苯乙烷3.5份；三氧化二锑6.5份；硼酸锌7.0份；氢氧化镁11份；改性剂1份。制备过程同实施例1，最后得到AH-90路用阻燃沥青。
实施例5按重量称取重交通道路石油沥青AH-130，75份；十溴二苯乙烷5份；三氧化二锑7份；硼酸锌7份；氢氧化镁5.5份；改性剂0.5份。制备过程同实施例1，最后得到AH-90路用阻燃沥青。
实施例中得到的阻燃沥青按下列标准测试针入度GB/T4509、软化点GB/T4507、延度GB/T4508、石油产品闪点与燃点测定法(开口杯法)GB/T267、含蜡量SH/T 0625、薄膜烘箱试验GB/T 5304、氧指数法GB2406-93、烟密度GB/T 8627-1999、材料产烟毒性分级GA 132-1996，所得数据如下表
从上表中可看出，按本发明制备的阻燃沥青的延度、针入度和软化点都达到了重交通道路石油沥青GB/T15180-2000中规定的要求，并且氧指数都大于27，烟密度都小于75，烟气毒性等级为准安全一级(ZA1)，达到了国家对阻燃材料的相关要求。
在阻燃沥青的实际使用中，按上述步骤调配好阻燃沥青后，在拌和混合料的过程中，还可以向矿料中加入抑烟剂氢氧化铝，加入量为阻燃沥青重量的8％～12％，加入后抑烟效果更好。如果将氢氧化铝直接加入阻燃沥青中将引起严重的离析现象。
权利要求
1.一种路用阻燃沥青，按重量份包括重交通道路石油沥青70份～85份；十溴联苯乙烷3份～6份；硼酸锌3份～8份；三氧化二锑3份～8份；改性剂0.5份～1.5份。
2.根据权利要求1所述的路用阻燃沥青，还可以加入氢氧化镁，最大加入量为11份。
3.根据权利要求1或2所述的路用阻燃沥青，组份中的重交通道路石油沥青为AH-90或AH-130，使用AH-90可以制备符合AH-70标准的阻燃沥青，使用AH-130可以制备符合AH-90标准的阻燃沥青。
4.根据权利要求3所述的路用阻燃沥青，改性剂选用丁苯橡胶。
5.根据权利要求1或2所述的路用阻燃沥青，改性剂选用丁苯橡胶。
6.根据权利要求4所述的路用阻燃沥青的制备方法，包括如下步骤1)熔融重交通道路石油沥青使一定重量的重交通道路石油沥青保持在80℃，达到熔融状态；2)加入添加剂在熔融沥青中按量加入十溴二苯乙烷、三氧化二锑、硼酸锌，还可以加入氢氧化镁，且边加入边搅拌，使得各组份混合均匀；3)加入改性剂一边加入改性剂，一边用高速剪切机在1000r/min下剪切10min，使改性剂溶胀，再继续在3000～4000r/min下高速剪切30min，改性剂在剪切作用下逐渐变细，最终以细小颗粒均匀分布于沥青中，剪切起始温度为120℃～130℃，在剪切过程中，阻燃沥青会逐渐的升温，升温不能超过170℃，最后得到路用阻燃沥青。
全文摘要
本发明公开了一种路用阻燃沥青，按重量份组成为重交通道路石油沥青70份～85份；十溴联苯乙烷3份～6份；硼酸锌3份～8份；三氧化二锑3份～8份；改性剂0.5份～1.5份，还可以加入氢氧化镁，最大加入量为11份。重交通道路石油沥青为AH－90或AH－130，使用AH－90可以制备符合AH－70标准的阻燃沥青，使用AH－130可以制备符合AH－90标准的阻燃沥青。本发明还公开了该阻燃沥青的制备方法。本发明的阻燃沥青具有较高的氧指数，在燃烧时，一方面能生成HBr，具有气相屏蔽的阻燃效果；另一方面能促进碳化物的形成，从而在燃烧表面形成稳定的碳化层，使燃烧终止，产生自熄现象。如果阻燃沥青路面发生火灾，人员伤亡和财产损失都会较少，具有较广阔的应用前景和良好的社会经济效益。制备方法简单，有效，经济，且使用方便，适用面广。
文档编号E01C7/18GK101077932SQ20061008214
公开日2007年11月28日 申请日期2006年5月23日 优先权日2006年5月23日
发明者张萍, 何唯平 申请人:深圳市海川实业股份有限公司, 深圳海川工程科技有限公司