CN101709123B - 一种纳米沥青阻燃抑烟改性剂及其制备 - Google Patents
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Abstract
一种纳米沥青阻燃抑烟改性剂及其制备，本发明成分包括纳米层状氢氧化镁25～40份纳米氧化铈5～15份，三聚氰胺5～20份，聚烯烃35～50份，偶联剂1～10份，增容剂5～10份。本发明公开了沥青阻燃改性剂的制作方法。本发明的沥青阻燃改性剂具有分散性好，易添加，安全等特点，以纳米层状氢氧化镁作为阻燃剂，纳米氧化铈为抑烟剂，环保的同时可增加体系的阻燃抑烟性能，减少阻燃剂用量，改善沥青的力学性能，实现阻燃、抑烟和增强多重功效。主要应用于隧道沥青路面的阻燃改性，也可广泛应用于改性橡胶、改性塑料和阻燃涂料中，在电子、电器和汽车领域具有光明的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种沥青阻燃抑烟改性剂，具体的说，本发明涉及的是一种沥青专用功能改性添加剂及其制备方法。
背景技术
随着我国公路建设的跨越式发展，隧道的建设规模越来越大，由于隧道内水泥路面存在抗滑系数衰减迅速而引发交通事故多的缺点，沥青路面正成为隧道路面铺装的主流。由于沥青的易燃性使隧道内沥青路面的阻燃问题尤为突出。其发生火灾后具有升温速度快、火灾蔓延快、产生大量的有毒烟雾等特点，造成逃生和灭火的困难。因此隧道内采用沥青路面，必须要求沥青路面本身不燃烧或者延迟燃烧，同时受热时产生的有毒烟气较少，可见阻燃、抑烟沥青路面的开发应用具有重大的意义。
关于阻燃沥青材料的研究与开发目前已有许多报道，US3276906采用矿物填充沥青，制备了屋面阻燃油毡。GB1458000以卤系作为阻燃剂，制备的阻燃沥青可用于屋顶的涂层。中国专利9511702.60公开了一种防火的石油沥青油毡，它是在沥青中加入阻燃剂如磷酸铵(或硫酸铵)、氢氧化镁和交联剂，所制得的石油沥青毡能起防火作用，主要应用在屋顶作为防水材料。这些报导侧重于提高沥青防水卷材和油毡的阻燃性能，且大多存在无机阻燃剂掺量过大，与沥青和基材的相容性和亲和力差等问题，对卷材、油毡的物理性能造成破坏。相对于沥青油毡和沥青防水涂层，路面沥青特别是隧道路面沥青，其阻燃、抑烟和综合物理性能又具有更高的要求，因此阻燃沥青在隧道路面的大规模应用还极为罕见。
美国专利US4659381公开了一种阻燃沥青混合料，在沥青中添加卤系阻燃剂和红磷，获得良好的防火阻燃效果，但抑烟效果不太明显，难以满足现代防火隧道路面的使用要求。CN10107793A公开了一种路用阻燃沥青，由石油沥青、溴系阻燃剂、硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化镁组成，燃烧时，一方面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，因此该阻燃沥青具有较高的氧指数。CN101173105A介绍了一种隧道沥青路面专用阻燃型填料，其特征在于其阻燃物质由氢氧化铝、氢氧化镁、硼系阻燃剂和协同增效剂组成。现在绝大多数的阻燃沥青路面研究都是添加卤一锑、卤一磷、磷一氮协效阻燃剂和硼酸锌类阻燃剂等，其中以溴系有机阻燃剂居多，该类阻燃剂虽然具有良好的阻燃效果，但存在毒性较大、发烟量大和影响沥青混合料性能等缺点。三氧化二锑与有机阻燃剂配合使用可以使沥青获得更佳的阻燃效果，但三氧化二锑的密度远大于沥青，在阻燃沥青的加工、运输和储存过程中容易发生离析和沉淀，导致阻燃不均匀和破坏沥青的物理性能。某些无机物如氢氧化铝和氢氧化镁同时具有阻燃和抑烟功能，但需要很大的添加量才能使沥青获得好的阻燃和抑烟效果，不仅成本较高，而且离析严重，制约了其在阻燃沥青路面上的应用。
因此，如何有效地配制沥青抑烟改性剂，在降低成本，减少添加量的同时，还可有效地提高其抑烟和阻燃效果，是本领域的技术人员所需要解决定的问题。
发明内容
本发明是为了提供一种纳米沥青阻燃抑烟改性剂，该沥青阻燃改性剂呈颗粒状。其内部无机阻燃剂以纳米形式存在，具有分散性好，易添加的特点，加入到沥青混合料后，对沥青的路用性能无影响的前提下能有效提高沥青混合料的阻燃和抑烟性能。
本发明的另一目的在于提供一种纳米沥青阻燃抑烟改性剂的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种纳米沥青阻燃抑烟改性剂，包括以下重量份成分：
纳米层状氢氧化镁 25～40份
纳米氧化铈 5～15份
三聚氰胺 5～20份
聚烯烃 35～50份
偶联剂 1～10份
增容剂 5～10份。
所述的纳米层状氢氧化镁的片层厚度为50～800nm；
所述的纳米氧化铈的平均粒径在100～800nm；
所述聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS、EVA或SBS中的一种或几种；
所述偶联剂优选为乙烯基三乙氧基硅烷；
所述增容剂优选为PP-g-MAH、POE-g-MAH、PPO-g-MAH中的一种或几种。
本发明的制备方法，包括如下步骤：将干燥好的纳米层状氢氧化镁、纳米氧化铈、三聚氰胺、聚烯烃、偶联剂和增容剂在高速混合机中充分混合后，加入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出机的温度设定为如下：
一区温度：160～175℃二区温度：170～180℃三区温度：180～190℃
四区温度：185～195℃五区温度：180～190℃六区温度：165～180℃；
机头温度为165～180℃，挤出时的主轴转速为10～20r/min，挤出物料经冷却、风干、造粒、干燥后，装桶，得到成品。
本发明采用层状的纳米氢氧化镁，其层状结构可减缓沥青在烧过程中产生的可燃性小分子向界面迁移，同时隔绝氧气向沥青内部渗透，可以在显著降低氢氧化镁用量的同时保持好的阻燃和抑烟效果；另外，本发明还首次配合采用添加纳米氧化铈为抑烟剂，对沥青燃烧过程产生的有毒烟气进行催化，环保的同时可增加体系的阻燃抑烟性能，减少阻燃剂用量，改善沥青的力学性能，强化阻燃抑烟性能。本发明的产品应用于沥青阻燃和抑烟，利用纳米层状氢氧化镁、纳米氧化铈和三聚氰胺作为复配阻燃剂与聚烯烃熔融挤出共混，获得纳米沥青阻燃抑烟改性剂，该产品具有添加量小、分散性好，易添加，安全环保等特点，阻燃和抑烟效果良好，生产工序简单，生产成本较低，还能有效提高沥青的物理性能。
本发明可主要应用于隧道沥青路面的阻燃改性，也可广泛应用于改性橡胶、改性塑料和阻燃涂料中，在电子、电器和汽车领域具有光明的应用前景。
具体实施方法
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1：
称取干燥好的纳米层状氢氧化镁50克，纳米氧化铈30克，三聚氰胺35克，EVA100克，乙烯基三乙氧基硅烷10克，PP-g-MAH10克；在20分每转的条件下，将各种原料混合均匀，在10秒内将混合物升温至80℃，再在15秒内升温至150℃，最后在5秒内升温至200℃，最后，将混合物冷却，挤塑成型，造粒，装桶，得到成品.。
实施例2：
称取干燥好的纳米层状氢氧化镁50克，纳米氧化铈30克，三聚氰胺35克，SBS100克，乙烯基三乙氧基硅烷10克，PPO-g-MAH10克；在10秒内将混合物升温至80℃，再在15秒内升温至150℃，最后在5秒内升温至200℃，最后，将混合物冷却，挤塑成型，造粒，装桶，得到成品.。
实施例3：
称取干燥好的纳米层状氢氧化镁50克，纳米氧化铈30克，三聚氰胺35克，聚苯乙烯100克，乙烯基三乙氧基硅烷10克，POE-g-MAH 10克在高速混和机中充分混和后，加入双螺杆挤出机中。挤出机的温度设定为如下：一区温度160℃，二区温度170℃，三区温度180℃，四区温度185℃，五区温度180℃，六区温度165℃；机头温度为165℃，挤出时的主轴转速为15r/min，挤出物料经冷却、风干、造粒、干燥后，装桶，得到成品。
实施例4：
称取干燥好的纳米层状氢氧化镁50克，纳米氧化铈30克，三聚氰胺35克，聚乙烯20克，PP-g-MAH 60g，乙烯基三乙氧基硅烷10克，PP-g-MAH10克在高速混和机中充分混和后，加入双螺杆挤出机中。挤出机的温度设定为如下：一区温度175℃，二区温度180℃，三区温度190℃，四区温度195℃，五区温度190℃，六区温度180℃；机头温度为180℃，挤出时的主轴转速为20r/min，挤出物料经冷却、风干、造粒、干燥后，装桶，得到成品
实施例5：
称取干燥好的纳米层状氢氧化镁50克，纳米氧化铈30克，三聚氰胺35克，聚氯乙烯80克，乙烯基三乙氧基硅烷8克，POE-g-MAH 8克在高速混和机中充分混和后，加入双螺杆挤出机中。挤出机的温度设定为如下：一区温度175℃，二区温度180℃，三区温度190℃，四区温度195℃，五区温度190℃，六区温度180℃；机头温度为180℃，挤出时的主轴转速为20r/min，挤出物料经冷却、风干、造粒、干燥后，装桶，得到成品。
Claims (8)
1.一种纳米沥青阻燃抑烟改性剂，其特征在于，包括以下重量份成分：
所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述的纳米沥青阻燃抑烟改性剂，其特征在于所述纳米层状氢氧化镁的片层厚度为50～800nm。
3.根据权利要求1所述的纳米沥青阻燃抑烟改性剂，其特征在于所述纳米氧化铈的平均粒径在100～800nm。
4.根据权利要求1所述的纳米沥青阻燃抑烟改性剂，其特征在于所述增容剂为PP-g-MAH、POE-g-MAH、PPO-g-MAH中的一种或几种。
5.制备权利要求1所述的纳米沥青阻燃抑烟改性剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：将干燥好的纳米层状氢氧化镁、纳米氧化铈、三聚氰胺、偶联剂和增容剂，以及聚乙烯、EVA或SBS中的一种或几种，在高速混合机中充分混合后，加入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出机的温度设定为如下：
一区温度：160～175℃二区温度：170～180℃三区温度：180～190℃
四区温度：185～195℃五区温度：180～190℃六区温度：165～180℃
机头温度为165～180℃，挤出时的主轴转速为10～20r/min，挤出物料经冷却、风干、造粒、干燥后，装桶，得到成品。
6.根据权利要求5所述的纳米沥青阻燃抑烟改性剂的制备方法，其特征在于，所述纳米层状氢氧化镁的片层厚度为50～800nm。
7.根据权利要求5所述的纳米沥青阻燃抑烟改性剂的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化铈的平均粒径在100～800nm。
8.根据权利要求5-7任一项所述的纳米沥青阻燃抑烟改性剂的制备方法，其特征在于，所述增容剂为PP-g-MAH、POE-g-MAH、PPO-g-MAH中的一种或几种。
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