CN102051019B - 一种彩色阻燃沥青混合物及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色阻燃沥青混合物及制备方法。该沥青混合物主要由特定配比的溴系阻燃剂、氯系阻燃剂、石油树脂、热塑性弹性体和润滑油精制抽出油组成。该组合物具有高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、阻燃性能，用其铺筑的彩色路面，不但能解决道路色彩多样化问题，还能够阻止、延缓沥青路面的燃烧，消除对环境的污染等，特别适用于公路隧道等光线暗淡场合。该组合物制备方法简单易行。

Description

一种彩色阻燃沥青混合物及制备方法

技术领域

本发明涉及一种沥青材料组合物及其制备方法，更确切地说，是提供一种路用彩色阻燃沥青混合物及其制备方法。

背景技术

随着高速公路建设的迅猛发展，隧道路面结构发生较大的变化，由结构型式单一的水泥混凝土路面逐渐过渡到路面结构性能优良的沥青混凝土路面。

虽然水泥混凝土路面具有路面强度高、施工环境友好，路面颜色浅，行车可视性高，防火性能好等特点。但是，由于水泥混凝土路面存在表面不平整，行车噪音大、舒适性差，维修困难，表面抗滑性能较差等缺点，因此，平整、抗滑、舒适、耐久、易维修、低噪音的沥青混凝土路面逐渐成为隧道路面的主要路面结构型式。据资料调查，隧道路面广泛采用沥青混凝土路面，如德国、日本普遍采用沥青混凝土路面结构型式，为了提高路面的亮度，还在路体表面撒布了一层白色燧石，提高路面的明视度。在中国，《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)[1]第15.3条规定：各级公路隧道必要时可采用阻燃性良好的、有利于光电照明、反光特性良好的沥青面层结构。采取具有阻燃功能的彩色(或浅色)路面可满足上述路面功能性要求，一方面，虽然可以通过向黑色沥青中加入遮盖剂及无机染料混合而形成彩色路面，但是由于黑色沥青固有色较深问题，严重影响彩色路面的发色效果，彩色路面特点不能充分显现，而使用彩色沥青路面能够提高隧道路面的明视效果；另一方面，现有技术中路面彩色沥青主要由碳氢组成，在彩色沥青路面发生火灾燃烧时，这些物质会起到助燃作用，特别是在隧道路面中，一旦发生火灾，沥青路面会同时起火或产生浓烟，从而加重了隧道火灾救援难度，造成更大的财产和人员损失，而使用具有阻燃功效的彩色沥青路面能够提高隧道路面的阻燃效果。

CN 1935902A公开了一种路用阻燃沥青，其中石油沥青为60份～80份，十溴联苯醚为3份～8份，氢氧化铝为5份～20份，氢氧化镁为5份～20份，改性剂0.5份～1.5份等。采用石油沥青混兑几种阻燃剂及抑烟剂生产阻燃沥青。由于是采用黑色石油沥青为基础沥青，产品的固有色较深，不利于彩色路面的施工。另外，所采用的氢氧化铝、氢氧化镁等与基础沥青的相容性不好，会影响阻燃沥青的物理性能。

CN 1935903A公开了一种无卤型路用阻燃沥青，其中石油沥青为50份～70份，密胺磷酸盐为9份～15份，硼酸锌为2份～7份，三氧化二锑为2份～7份，氢氧化镁4份～10份，氢氧化铝4份～10份等。同样也存在黑色石油沥青固有色较深，影响产品的色彩表现等问题。

CN101077932公开了一种路用阻燃沥青，其中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等，重交通道路石油沥青为AH-90或AH-130。重交通道路石油沥青AH-90或AH-130为黑褐色石油沥青，固有色很深，用其铺筑的彩色路面，色彩表现暗淡、无光泽。

现有彩色路面施工技术，通常使用固有颜色较浅的路面用胶结料。一是采用石油树脂等为主要原料制备的路面施工用胶结料，由于这种材料的胶体结构单一，胶结料的高、低温稳定性欠佳；二是采用SBS(或SBR)、增塑剂及石油树脂等制备彩色路面用胶结料，此种胶结料产品固有色较浅，高低温性能有一定改善。此外，上述两种办法生产的彩色路面用胶结料，从其材料构成上来看，都是由碳氢化合物组成，SBS、增塑剂、石油树脂等都是易燃材料，由其生产的路面施工用胶结料的抗燃烧性能较差。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提出一种彩色阻燃沥青混合物及制备方法，用其铺筑的彩色沥青路面不但能够呈现良好的明视效果，还具有阻止彩色沥青路面燃烧功效，特别适合于满足各级公路隧道具有阻燃性、光电照明及反光特性的沥青面层结构需要。

本发明彩色阻燃沥青混合物，以重量计，包括以下组分：

溴系阻燃剂                6份～15份，

氯系阻燃剂                1份～6份，

石油树脂                  25份～40份，

热塑性弹性体              6份～16份，

润滑油精制抽出油          30份～60份。

所述的溴系阻燃剂为多溴二苯醚类类中的一种或几种，所述的多溴二苯醚类为八溴二苯醚、十溴二苯醚和十四溴二苯醚中的一种或几种，所述的溴系阻燃剂优选十溴二苯醚(DBDPO)，为白色物质。所述的氯系阻燃剂为氯化石蜡中的一种或几种。所述的氯化石蜡中氯的重量含量为42％～72％，优选为氯的重量含量为50％～70％的氯化石蜡，为乳白色或透明色物质。

所述的石油树脂是C5以上的石油树脂，软化点为70℃～150℃，为淡黄色透明产物。

所述的热塑性弹性体是指由乙烯基芳香单体与含有至少两个未饱和烯烃的脂肪族基团聚合形成的嵌段共聚物，优选苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)，分子量为6万～30万，为白色物质。

所述的润滑油馏分精制抽出油的馏程范围为360～500℃。

本发明彩色阻燃沥青混合物的制备过程，包括：

(1)、将石油树脂、热塑性弹性体、润滑油精制抽出油分别加入反应釜中，加热，在至少100℃条件下，一般为100℃～250℃条件下，优选为120℃～220℃，将上述几种物质在200转/分～6000转/分的具有高速搅拌功能的混合设备中，强力搅拌0.5～24小时；

(2)然后，向步骤(1)得到的混合物中，分别加入溴系阻燃剂和氯系阻燃剂，在100℃～250℃，优选为120℃～180℃条件下，将上述几种物质在50转/分～2000转/分的转数条件下进行混合0.5～24小时，搅拌混合过程完成后即可出料，制得该彩色阻燃沥青混合物成品。

本发明的彩色阻燃沥青混合物的优点为：

1、采用传统的搅拌分散设备即可生产，不需特殊生产设备、生产工艺简单，成本低廉。

2、采用润滑油精制抽出油调整彩色阻燃沥青的稠度，简单方便，原料易得。

3、采用适量的氯系阻燃剂与溴系阻燃剂的配合作用，阻燃效果好。由于氯系与溴系阻燃剂可引入Cl·及Br·，Cl·及Br·不仅可以生成Br₂与Cl₂，还可以生成BrCl，而BrCl有极性，反应活性高，可以与H·反应生成HBr和Cl·，有助于提高体系的阻燃效率。

4、采用石油树脂为原料，产品固有色较低，有利于色彩表现。

5、采用热塑性弹性体作为改性组分使制备温度降低，减缓了因材料热劣化而使固有色变深的负面影响。

具体实施方式

本发明所采用的测试方法，针入度是根据GB/T 0604方法进行测定；软化点是根据GB/T 0606方法进行测定；延度是根据GB/T 0605方法进行测定；氧指数是根据GB/T2406方法进行测定。

下面通过具体实施例进一步说明本发明的方案和效果。

本发明实施例中所用的原料如下：

本发明实施例中热塑性弹性体为高分子聚合物SBS，分子量约20万。

石油树脂，市售，软化点100℃。

所用的润滑油精制抽出油，其性质见表1。

表1润滑油精制抽出油的性质

组成，质量百分数
		饱和份，％	21.41
芳香份，％	57.77
		胶质，％	20.65
沥青质，％	0.17

对比例1

本对比例配制彩色沥青混合物，其配比如下：

石油树脂                                      29份

SBS                                           15份

润滑油精制抽出油                              56份

其制备工艺过程如下：

于反应釜中加入上述称量好的石油树脂、SBS、润滑油精制抽出油，加热至135℃，搅拌器转速为4000转/分钟，搅拌2小时，然后冷却至室温，即成目的产品。所得产品的性能见表1。

如表1，现有方法制备的彩色沥青软化点较高、延度较高，显示其高、低温性能都较好；但是，氧指数仅为21％，显示其阻燃性能较差。

实施例1

本实施例配制彩色阻燃沥青混合物，其配比如下：

十溴二苯醚                                   10份

氯化石蜡-70(氯重量含量为70％)                5份

石油树脂                                     29份

SBS                                15份

润滑油精制抽出油                   56份

其制备工艺过程如下：

于反应釜中加入上述称量好的石油树脂、SBS、润滑油精制抽出油，加热至135℃，搅拌器转速为4000转/分钟，搅拌2小时，然后在相同温度条件下，加入十溴二苯醚及氯化石蜡-70，搅拌器转速为800转/分，搅拌20分钟，最后冷却至室温，即成目的产品。所得产品的性能见表2。

表2阻燃彩色沥青的性能

项目	实施例1	对比例1
			针入度(25℃)，1/10mm	83	92
延度(25℃)，cm	＞100	＞100
			延度(15℃)，cm	＞100	＞100
软化点(环球法)，℃	53.4	50.1
			氧指数，％	29.5	21.0

如表2，本发明彩色沥青的软化点52.9℃，比对比例高2.8℃，表明其具有较好的高温稳定性；本发明彩色沥青的燃烧氧指数为29.5％，而对比例的燃烧氧指数仅为21.0％，证明本发明具有较好的阻燃效果。

实施例2

本实施例配制彩色阻燃沥青混合物，其配比如下：

十溴二苯醚                                            6份

氯化石蜡-70                                           4份

氯化石蜡-50(氯重量含量为50％)                         2份

石油树脂                                              39份

SBS                                                   8份

润滑油精制抽出油                                53份

本实施例的制备方法同实施例1，所得组合物性质列于表3。

对比例2

本对比例是在实施例2中不加入氯化石蜡，其制备方法同实施例1，所得组合物性质列于表3。表3数据显示，在其它性能相近的情况下，对比例2中单独加入溴系阻燃剂的沥青的氧指数为24.0％，而本实施例2所得沥青的氧指数为27.5％，说明本发明优于对比例2。

实施例3

本实施例配制彩色阻燃沥青混合物，其配比如下：

十溴二苯醚                                      13份

氯化石蜡-50                                     1份

石油树脂                                        36份

SBS                                             12份

润滑油精制抽出油                                52份

本实施例的制备方法同实施例1，所得组合物性质列于表3。表3数据显示，该组合物的氧指数为27.5％，阻燃性能良好，常规性能软化点为59.5℃，高温性能优良。

实施例4

本实施例采用八溴二苯醚5份、十溴二苯醚8份替换实施例3中的十溴二苯醚，结果见表3。

实施例5

本实施例采用十溴二苯醚10份和十四溴二苯醚3份替换实施例3中的十溴二苯醚，结果见表3。

表3阻燃彩色沥青的性能

项目	对比例2	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						针入度(25℃)，1/10mm	90	87	90	91	89
延度(25℃)，cm	＞100	＞100	＞100	＞100	＞100
						延度(15℃)，cm	＞100	＞100	＞100	＞100	＞100
软化点(环球法)，℃	52.2	52.9	59.5	59.2	60.0
						氧指数，％	24.0	27.5	27.5	26.5	27.0

Claims (6)

1.一种彩色阻燃沥青混合物，以重量计，包括以下组分：

溴系阻燃剂6份～15份，

氯系阻燃剂1份～6份，

石油树脂25份～40份，

热塑性弹性体6份～16份，

润滑油精制抽出油30份～60份；

所述的溴系阻燃剂为八溴二苯醚、十溴二苯醚和十四溴二苯醚中的一种或几种；所述的氯系阻燃剂为氯的重量含量为42％～72％的氯化石蜡中的一种或几种，所述氯化石蜡为乳白色或透明色物质；所说的石油树脂是C5以上的石油树脂，软化点为70℃～150℃，所述石油树脂为淡黄色透明产物；所述的热塑性弹性体是指由乙烯基芳香单体与含有至少两个未饱和烯烃的脂肪族基团聚合形成的嵌段共聚物；所述的润滑油精制抽出油馏程范围为360～500℃。

2.按照权利要求1所述的彩色阻燃沥青混合物，其特征在于所述的溴系阻燃剂为十溴二苯醚。

3.按照权利要求1所述的彩色阻燃沥青混合物，其特征在于所说的热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。

4.权利要求1～3任一所述的彩色阻燃沥青混合物的制备方法，包括以下过程：

(1)将石油树脂、热塑性弹性体、润滑油精制抽出油分别加入反应釜中，加热，在100～250℃条件下，强力搅拌0.5～24小时；

(2)然后向步骤(1)得到的混合物中，分别加入溴系阻燃剂和氯系阻燃剂，继续搅拌0.5～24.0小时，制得阻燃沥青组合物。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于在步聚(1)中，搅拌速度为200～6000转/分钟；在步聚(2)中，搅拌速度50～2000转/分钟。

6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于在步聚(1)中加热至120～220℃；步聚(2)中控制温度条件为120～180℃。