一种复合阻燃剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及阻燃剂技术领域，更具体地说，是涉及一种复合阻燃剂及其制备方法 和应用。
【背景技术】
[0002] 阻燃科学技术是为了适应社会安全生产和生活的需要，预防火灾发生，保护人民 生命财产而发展起来的一门科学。阻燃剂是阻燃技术在实际生活中的应用，按照阻燃剂中 有无卤素分为卤系阻燃剂和无卤阻燃剂，它是一种用于改善可燃易燃材料燃烧性能的特殊 的化工助剂，广泛应用于各类材料的阻燃加工中。经过阻燃剂加工后的材料，在受到外界火 源攻击时，能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播，从而达到阻燃的作用。
[0003]目前，阻燃剂在沥青混合料中的应用受到国内外研究人员广泛关注。沥青混合料 是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称，其中沥青经过自身物理化学变化产生一 定强度并具有胶结能力，能够把矿料粘结为一个整体。由于沥青是主要由碳、氢元素所构成 的成分极为复杂的有机混合物，极易燃烧、熔滴、流淌，具有很大的火灾危险性，尤其是在公 路隧道内部，由于公路隧道内部是一种半封闭空间，一旦车辆发生火灾，火焰会随着燃油的 扩散而蔓延，如果隧道内使用普通SBS改性沥青路面，将会引发更大的火灾，极大增加灭火 的难度，对人员的生命财产造成巨大的威胁。但是，采用水泥混凝土路面又存在更大问题， 如抗滑性差、行车噪音大、路面接缝破坏较多、容易积水等问题。综合考察后，在我国一般公 路隧道进出口一定范围内和高速公路隧道为改善行车视觉，提高行车安全，降低噪音，一般 采用沥青路面，特别是高性能的沥青混合料，《公路隧道设计规范》（JTCD70-2004)第15. 3 条规定：各级公路隧道可采用沥青混凝土路面，必要时可采用阻燃性好的，有利于照明、反 光特性良好的沥青面层结构。因此，采用抗滑性好、噪音小、行车舒适的阻燃剂改性的沥青 混合料作为路面铺装材料正成为主要的发展趋势。
[0004] 目前，现有技术都是采用将阻燃剂加到沥青混合料中，通过特殊工艺，加工成阻燃 沥青混合料。但是，其加工工艺复杂，需要具备其设备；更重要的是，采用卤系阻燃剂会对环 境造成较大的破坏，国际上一些领域已被禁用或限用；而无卤阻燃剂和沥青混合料的相容 性差，易产生离析，影响阻燃剂对沥青混合料的阻燃效果和沥青混合料本身具备的各项性 能。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种复合阻燃剂及其制备方法和应用，本发 明提供的复合阻燃剂对沥青混合料的阻燃效果好，且不影响沥青混合料各项性能。
[0006] 本发明提供了一种复合阻燃剂，由包括以下组分的物料制成：
[0007] 纳米无机阻燃剂40重量份~85重量份；
[0008] 磷系阻燃剂10重量份~45重量份；
[0009] 抑烟剂3重量份~15重量份；
[0010] 表面改性剂〇· 2重量份~0· 4重量份；
[0011] 所述纳米无机阻燃剂为纳米氢氧化铝或纳米氢氧化镁。
[0012] 优选的，所述磷系阻燃剂包括微胶囊化红磷、聚磷酸铵、磷酸三苯酚和磷酸二甲苯 酯中的一种或多种。
[0013] 优选的，所述抑烟剂包括二茂铁和硅石中的一种或两种。
[0014] 优选的，所述表面改性剂包括钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种或两种。
[0015] 本发明还提供了一种上述技术方案所述的复合阻燃剂的制备方法，包括以下步 骤：
[0016] a)将纳米无机阻燃剂、磷系阻燃剂、抑烟剂和表面改性剂混合后，进行反应，得到 复合阻燃剂；
[0017] 所述纳米无机阻燃剂为纳米氢氧化铝或纳米氢氧化镁。
[0018] 优选的，步骤a)中所述混合的过程具体为：
[0019] 将纳米无机阻燃剂、磷系阻燃剂和抑烟剂进行第一次混合后，再加入表面改性剂 进行第二次混合，得到混合物；
[0020] 所述第一次混合的温度为20°C~30°C，时间为IOmin~20min。
[0021] 优选的，步骤a)中所述反应的温度为35°C~60°C，时间为20min~60min。
[0022] 本发明还提供了一种高性能沥青混合料，包括：
[0023] 沥青混合料；
[0024] 分散在所述沥青混合料中的阻燃剂；
[0025] 所述阻燃剂为上述技术方案所述的复合阻燃剂或上述技术方案所述的方法制备 的复合阻燃剂。
[0026] 优选的，所述沥青混合料为AC类沥青混合料、SMA类沥青混合料、Superpave类沥 青混合料或OGFC沥青混合料。
[0027] 优选的，所述沥青混合料与阻燃剂的质量比为（97~99) : (1~3)。
[0028] 本发明提供了一种复合阻燃剂及其制备方法和应用，所述复合阻燃剂由包括以下 组分的物料制成：纳米无机阻燃剂40重量份~85重量份；磷系阻燃剂10重量份~45重量 份；抑烟剂3重量份~15重量份；表面改性剂0. 2重量份~0. 4重量份；所述纳米无机阻 燃剂为纳米氢氧化铝或纳米氢氧化镁。与现有技术相比，本发明提供的复合阻燃剂和沥青 混合料具有很好的相容性，且易分散，在提高沥青混合料阻燃效果的同时，不降低沥青混合 料的力学性能、耐候性及热变形温度等各项性能。采用本发明提供的复合阻燃剂改性得到 的高性能沥青混合料，阻燃效果好且满足公路沥青混合料的各项要求。
【具体实施方式】
[0029] 下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发 明保护的范围。
[0030] 本发明提供了一种复合阻燃剂，由包括以下组分的物料制成：
[0031] 纳米无机阻燃剂40重量份~85重量份；
[0032] 磷系阻燃剂10重量份~45重量份；
[0033] 抑烟剂3重量份~15重量份；
[0034] 表面改性剂0. 2重量份~0. 4重量份；
[0035] 所述纳米无机阻燃剂为纳米氢氧化铝或纳米氢氧化镁。
[0036] 在本发明中，所述复合阻燃剂由包括纳米无机阻燃剂、磷系阻燃剂、抑烟剂和表面 改性剂的物料制成，各组分之间发生复合，产生协同作用，从而提高阻燃效果。在本发明中， 所述纳米无机阻燃剂作为所述复合阻燃剂中的主要组分，对阻燃效果起主导作用。在本发 明中，所述纳米无机阻燃剂为纳米氢氧化铝或纳米氢氧化镁。本发明对所述纳米无机阻燃 剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述纳米氢氧化铝和纳米氢氧化镁的 市售商品即可。在本发明中，所述纳米无机阻燃剂的粒径为Inm~100nm，优选为IOnm~ 50nm。在本发明中，所述纳米无机阻燃剂具有量子尺寸效应和表面效应，能够增强界面作 用，改善无机物和聚合物基体的相容性，碱洗阻燃填充量、提高阻燃效率。在本发明中，所述 复合阻燃剂包括40重量份~85重量份的纳米无机阻燃剂，优选为70重量份~75重量份。
[0037] 在本发明中，所述磷系阻燃剂除具有一定的阻燃效果外，还是所述纳米无机阻燃 剂的协调剂，两者相互配合，产生协同作用，提高阻燃效果的同时，使所述复合阻燃剂的阻 燃效果更加持久。在本发明中，所述磷系阻燃剂优选包括微胶囊化红磷、聚磷酸铵、磷酸三 苯酚和磷酸二甲苯酯中的一种或多种，更优选为微胶囊化红磷或聚磷酸铵。本发明对所述 磷系阻燃剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述微胶囊化红磷、聚磷酸 铵、磷酸三苯酚和磷酸二甲苯酯的市售商品即可。在本发明中，所述复合阻燃剂包括10重 量份~45重量份的磷系阻燃剂，优选为15重量份~30重量份，更优选为20重量份。
[0038] 在本发明中，所述抑烟剂能够强化所述复合阻燃剂的抑烟效果，同时具有一定的 填充分散作用。在本发明中，所述抑烟剂优选包括二茂铁和硅石中的一种或两种，更优选为