一种沥青复合改性添加剂及其制备方法以及基于该添加剂的沥青改性方法
【专利摘要】本发明公开了一种沥青复合改性添加剂，由按质量百分比为20-79.4％的焦宝石粉末、19.8-79％的岩棉粉末及0.8-1.8％的偶联剂组成，本发明还提供了一种沥青复合改性添加剂的制备方法，本发明还提供了一种基于沥青复合改性添加剂的沥青改性方法，该方法制备的沥青复合改性添加剂可以对沥青进行改性，提高沥青的极限氧指数。
【专利说明】一种沥青复合改性添加剂及其制备方法以及基于该添加剂的沥青改性方法
【技术领域】
[0001]本发明属于道路材料【技术领域】，具体涉及一种浙青复合改性添加剂及其制备方法以及基于该添加剂的浙青改性方法。
【背景技术】
[0002]由于浙青路面材料具有行车舒适、噪音低、抗滑性能好、交通安全性高等优点，浙青路面越来越多的被用作隧道路面。但是隧道内环境相对封闭，通风效果差，且浙青具有可燃性，一旦在隧道内发生交通事故引起火灾，将会造成重大人员伤亡和财产损失。同时浙青燃烧，会产生大量烟雾，并且伴随有毒物质的释放，势必造成环境污染，危害乘客和驾驶员的健康。因此，为了确保浙青路面材料用于隧道路面铺装时的使用安全，隧道浙青的阻燃抑烟性能就显得更加重要。
[0003]现有的隧道浙青路面中较为常用的阻燃剂为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮磷复合膨胀型阻燃剂和无机阻燃剂。然而，卤系阻燃剂在燃烧时会释放有毒气体，抑烟性能差；磷系阻燃剂多含红磷，红磷在摩擦碰撞时易燃，且该阻燃剂加工时操作性差；氮磷复合膨胀型阻燃剂加工困难，不耐迁移、容易析出材料表面和吸水潮解，加工过程中会产生气泡引起膨胀等；无机阻燃剂主要为氢氧化铝或氢氧化镁，但是若要达到较高的氧指数，其添加剂量需在60%以上，然而，大量的添加剂会导致浙青的各项路用性能大幅度降低。
[0004]因此，开发一种阻燃抑烟果显著，并且能够提高路用性能的复合型材料具有重要意义，从而为实现环保型 道路建目标设打下坚实的基础。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种浙青复合改性添加剂及其制备方法以及基于该添加剂的浙青改性方法，该浙青复合改性添加剂可以对浙青进行改性，提高浙青的极限氧指数。
[0006]为达到上述目的，本发明所述的浙青复合改性添加剂由按质量百分比为20-79.4%的焦宝石粉末、19.8-79%的岩棉粉末及0.8-1.8%的偶联剂组成。
[0007]所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为30-60%的焦宝石粉末、39-69%的岩棉粉末及1-1.8%的偶联剂组成。
[0008]所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为47.3%的焦宝石粉末、51.2%的岩棉粉末及1.5%的偶联剂组成。
[0009]所述偶联剂为锆铝酸盐偶联剂。
[0010]相应的，本发明还提供了一种浙青复合改性添加剂的制备方法，包括以下步骤:按上述质量百分比称取焦宝石粉末、岩棉粉末及偶联剂，再称取质量浓度为25-35%的乙醇，然后通过乙醇稀释偶联剂，再往稀释后的偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与偶联剂的质量比为3:1-5:1。
[0011]所述浸泡的时间为30-60分钟。
[0012]相应的，本发明提供了一种基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法，包括以下步骤:称取一定量的浙青及浙青复合改性添加剂，将浙青加热到150-170°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至130-150°C，溶胀2-5h，得改性后的浙青，其中浙青与浙青复合改性添加剂质量比为10:1-10:4。
[0013]所述浙青为道路石油浙青、煤浙青、SBS改性浙青、PE改性浙青、橡胶类改性浙青或纤维类改性浙青中的一种。
[0014]本发明具有以下有益效果:
[0015]本发明所述的浙青复合改性添加剂由焦宝石粉末、岩棉粉末及偶联剂组成，焦宝石粉末及岩棉粉末均具有良好的耐火性能，偶联剂能够增强焦宝石粉末及岩棉粉末的亲油性，本发明所述的基于该浙青复合改性添加剂的浙青改性方法在对浙青进行改性的过程中，先将浙青加热至150-170°C后，再加入浙青复合改性添加剂，因此制备出来的改性浙青具有良好的分散性、粘接性及路用性能，同时本发明制备的改性浙青在燃烧时极限氧指数高，并且烟密度低，达到低碳环保、节能阻燃的效果，并且路用性能优良，制备过程中以焦宝石粉末、岩棉粉末及偶联剂为原材料制作而成，具有无腐蚀性、良好的稳定性，并且成本低，原材料的来源广 泛，从而从根本上改善隧道浙青路面在发生交通事故时易燃这一技术难题。
【具体实施方式】
[0016]下面将对本发明做进一步详细描述:
[0017]本发明所述的浙青复合改性添加剂由按质量百分比为20-79.4%的焦宝石粉末、19.8-79%的岩棉粉末及0.8-1.8%的偶联剂组成。
[0018]进一步，所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为30-60%的焦宝石粉末、
39-69%的岩棉粉末及1-1.8%的偶联剂组成。
[0019]进一步，所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为47.3%的焦宝石粉末、51.2%的岩棉粉末及1.5%的偶联剂组成。
[0020]所述偶联剂为锆铝酸盐偶联剂。
[0021]本发明所述的浙青复合改性添加剂的制备方法包括以下步骤:按质量百分比称取20-79.4%的焦宝石粉末、19.8-79%的岩棉粉末及0.8-1.8%的偶联剂，再称取质量浓度为25-35%的乙醇，然后通过乙醇稀释偶联剂，再往稀释后的偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与偶联剂的质量比例为3:1-5:1。
[0022]所述浸泡的时间为30-60分钟。
[0023]本发明所述的基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法包括以下步骤:称取一定量的浙青及浙青复合改性添加剂，将浙青加热到150-170°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至130-150°C，溶胀2-5h，得改性后的浙青，其中浙青与浙青复合改性添加剂质量比为10:1-10:4。
[0024]所述浙青为道路石油浙青、煤浙青、SBS改性浙青、PE改性浙青、橡胶类改性浙青或纤维类改性浙青中的一种。
[0025]以下将通过实施例来进行具体的性能说明。
[0026]实施例一
[0027]所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为20%的焦宝石粉末、79%的岩棉粉末及I %的锆铝酸盐偶联剂组成。
[0028]所述浙青复合改性添加剂的制备方法包括以下步骤:按质量百分比称取20%的焦宝石粉末、79%的岩棉粉末及I %的锆铝酸盐偶联剂，再称取质量浓度为25%的乙醇，然后通过乙醇稀释偶联剂，再往稀释后的锆铝酸盐偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡30分钟，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与锆铝酸盐偶联剂的质量比为3:1。
[0029]本发明所述的基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法包括以下步骤:称取一定量的SBS改性浙青及浙青复合改性添加剂，将SBS改性浙青加热到150°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至130°C，溶胀2h，得改性后的浙青，其中SBS改性浙青与浙青复合改性添加剂质量比为10:1。
[0030]实施例二
[0031]所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为79.4%的焦宝石粉末、19.8%的岩棉粉末及0.8%的锆铝酸盐偶联剂组成。
[0032]所述浙青复合改性添加剂的制备方法包括以下步骤:按质量百分比称取79.4%的焦宝石粉末、19.8%的岩`棉粉末及0.8%的锆铝酸盐偶联剂，再称取质量浓度为30%的乙醇，然后通过乙醇稀释锆铝酸盐偶联剂，再往稀释后的锆铝酸盐偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡45分钟，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与锆铝酸盐偶联剂的质量比为4:1。
[0033]本发明所述的基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法包括以下步骤:称取一定量的道路石油浙青及浙青复合改性添加剂，将道路石油浙青加热到160°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至140°C，溶胀3.5h，得改性后的浙青，其中道路石油浙青与浙青复合改性添加剂质量比为100:12.6。
[0034]实施例三
[0035]所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为29.1 %的焦宝石粉末、69.8%的岩棉粉末及1.1 %的锆铝酸盐偶联剂组成。
[0036]所述浙青复合改性添加剂的制备方法包括以下步骤:按质量百分比称取29.1%的焦宝石粉末、69.8%的岩棉粉末及1.1 %的锆铝酸盐偶联剂，再称取质量浓度为40%的乙醇，然后通过乙醇稀释锆铝酸盐偶联剂，再往稀释后的锆铝酸盐偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡60分钟，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与锆铝酸盐偶联剂的质量比为5:1。
[0037]本发明所述的基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法包括以下步骤:称取一定量的煤浙青及浙青复合改性添加剂，将煤浙青加热到170°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至150°C，溶胀5h，得改性后的浙青，其中煤浙青与浙青复合改性添加剂质量比为100:17.2。
[0038]实施例四[0039]所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为67.7%的焦宝石粉末、31.2%的岩棉粉末及1.1 %的锆铝酸盐偶联剂组成。
[0040]所述浙青复合改性添加剂的制备方法包括以下步骤:按质量百分比称取67.7%的焦宝石粉末、31.2%的岩棉粉末及1.1 %的锆铝酸盐偶联剂，再称取质量浓度为25%的乙醇，然后通过乙醇稀释偶联剂，再往稀释后的锆铝酸盐偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡30分钟，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与锆铝酸盐偶联剂的质量比为3:1。
[0041]本发明所述的基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法包括以下步骤:称取一定量的PE改性浙青及浙青复合改性添加剂，将PE改性浙加热到150°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至130°C，溶胀2h，得改性后的浙青，其中PE改性浙青与浙青复合改性添加剂质量比为100:19.2。
[0042]实施例五
[0043]所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为30%的焦宝石粉末、69%的岩棉粉末及I %的锆铝酸盐偶联剂组成。
[0044]所述浙青复合改性添加剂的制备方法包括以下步骤:按质量百分比称取30%的焦宝石粉末、69%的岩棉粉末及I %的锆铝酸盐偶联剂，再称取质量浓度为25%的乙醇，然后通过乙醇稀释偶联剂，再往稀释后的锆铝酸盐偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡30分钟，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与锆铝酸 盐偶联剂的质量为3:1。
[0045]本发明所述的基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法包括以下步骤:称取一定量的橡胶类改性浙青及浙青复合改性添加剂，将橡胶类改性浙青加热到150°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至130°C，溶胀2h，得改性后的浙青，其中橡胶类改性浙青与浙青复合改性添加剂质量比为100:22.3。
[0046]实施例六
[0047]所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为58.2%的焦宝石粉末、40%的岩棉粉末及1.8%的锆铝酸盐偶联剂组成。
[0048]所述浙青复合改性添加剂的制备方法包括以下步骤:按质量百分比称取58.2%的焦宝石粉末、40%的岩棉粉末及1.8%的锆铝酸盐偶联剂，再称取质量浓度为30%的乙醇，然后通过乙醇稀释锆铝酸盐偶联剂，再往稀释后的锆铝酸盐偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡45分钟，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与锆铝酸盐偶联剂的质量比为4:1。
[0049]本发明所述的基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法包括以下步骤:称取一定量的纤维类改性浙青及浙青复合改性添加剂，将纤维类改性浙青加热到160°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至140°C，溶胀3.5h，得改性后的浙青，其中纤维类改性浙青与浙青复合改性添加剂质量比为100:27.5。
[0050]实施例七
[0051 ] 所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为60 %的焦宝石粉末、39 %的岩棉粉末及I %的锆铝酸盐偶联剂组成。
[0052]所述浙青复合改性添加剂的制备方法包括以下步骤:按质量百分比称取60%的焦宝石粉末、39%的岩棉粉末及I %的锆铝酸盐偶联剂，再称取质量浓度为30%的乙醇，然后通过乙醇稀释锆铝酸盐偶联剂，再往稀释后的锆铝酸盐偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡45分钟，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与锆铝酸盐偶联剂的质量比为4:1。
[0053]本发明所述的基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法包括以下步骤:称取一定量的SBS改性浙青及浙青复合改性添加剂，将SBS改性浙青加热到160°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至140°C，溶胀3.5h，得改性后的浙青，其中SBS改性浙青与浙青复合改性添加剂质量比为100:29.7。
[0054]实施例八
[0055]所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为52.3%的焦宝石粉末、46.5%的岩棉粉末及1.2%的锆铝酸盐偶联剂组成。
[0056]所述浙青复合改性添加剂的制备方法包括以下步骤:按质量百分比称取52.3%的焦宝石粉末、46.5%的岩棉粉末及1.2%的锆铝酸盐偶联剂，再称取质量浓度为40%的乙醇，然后通过乙醇稀释锆铝酸盐偶联剂，再往稀释后的锆铝酸盐偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡60分钟，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与锆铝酸盐偶联剂的质量比为5:1。
[0057]本发明所述的基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法包括以下步骤:称取一定量的SBS改性浙青及浙青复合改性添加剂，将SBS改性浙青加热到170°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至150°C，溶胀5h，得改性后的浙青，其中SBS改性浙青与浙青复合改性添加剂质量比为100:34.4。
[0058]实施例九
[0059]所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为50%的焦宝石粉末、48.7%的岩棉粉末及1.3%的锆铝酸盐偶联剂组成。
[0060]所述浙青复合改性添加剂的制备方法包括以下步骤:按质量百分比称取50%的焦宝石粉末、48.7%的岩棉粉末及1.3%的锆铝酸盐偶联剂，再称取质量浓度为40%的乙醇，然后通过乙醇稀释锆铝酸盐偶联剂，再往稀释后的锆铝酸盐偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡60分钟，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与锆铝酸盐偶联剂的质量比为5:1。
[0061]本发明所述的基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法包括以下步骤:称取一定量的SBS改性浙青及浙青复合改性添加剂，将SBS改性浙青加热到170°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至150°C，溶胀5h，得改性后的浙青，其中SBS改性浙青与浙青复合改性添加剂质量比为100:40。
[0062]为了验证本发明的阻燃改性浙青具有良好的路用性能以及阻燃抑烟性，按照《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTJE20-2011)规定进行基本性能试验。参照《塑料燃烧性能试验方法 一氧指数法》(GB / T2408-2008)规定进行氧指数试验。参照《建筑材料燃烧或分解的烟密度等级试验方法》(GB / T8627)规定进行烟密度试验参照《材料的火灾场景烟气制取方法》(GA / T505)规定进行烟气毒性试验。各实施例的具体试验结果如下表I所示。
[0063]表1改性浙青试验结果
【权利要求】
1.一种浙青复合改性添加剂，其特征在于，由按质量百分比为20-79.4%的焦宝石粉末、19.8-79%的岩棉粉末及0.8-1.8%的偶联剂组成。
2.根据权利要求1所述的浙青复合改性添加剂，其特征在于，所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为30-60%的焦宝石粉末、39-69%的岩棉粉末及1_1.8%的偶联剂组成。
3.根据权利要求1所述的浙青复合改性添加剂，其特征在于，所述浙青复合改性添加剂由按质量百分比为47.3%的焦宝石粉末、51.2%的岩棉粉末及1.5%的偶联剂组成。
4.根据权利要求1所述的浙青复合改性添加剂，其特征在于，所述偶联剂为锆铝酸盐偶联剂。
5.一种浙青复合改性添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:按权利要求1-3任意项的质量百分比取焦宝石粉末、岩棉粉末及偶联剂，再称取质量浓度为25-35%的乙醇，然后通过乙醇稀释偶联剂，再往稀释后的偶联剂内加入焦宝石粉末及岩棉粉末，搅拌均匀后浸泡，再加热使乙醇完全挥发后，然后再冷却，得浙青复合改性添加剂，其中乙醇与偶联剂的质量比为3:1-5:1。
6.根据权利要求5所述的浙青复合改性添加剂的制备方法，其特征在于，所述浸泡的时间为30-60分钟。
7.一种基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法，基于权利要求5所述的方法，其特征在于，包括以下步骤:称取一定量的浙青及浙青复合改性添加剂，将浙青加热到150-170°C，然后加入浙青复合改性添加剂，搅拌均匀后将温度降至130-150°C，溶胀2_5h，得改性后的浙青，其中浙青与浙青复合改性添加剂质量比为10:1-10:4。
8.根据权利要求7所 述的基于浙青复合改性添加剂的浙青改性方法，其特征在于，所述浙青为道路石油浙青、煤浙青、SBS改性浙青、PE改性浙青、橡胶类改性浙青或纤维类改性浙青中的一种。
【文档编号】C08K7/12GK103819911SQ201410032268
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】王朝辉, 郭滕滕, 孙晓龙, 高志伟, 毕玉峰, 刘伟, 王新岐 申请人:长安大学