CN102167545B

CN102167545B - 一种低温隧道无烟阻燃路面材料及制备方法

Info

Publication number: CN102167545B
Application number: CN2010106198164A
Authority: CN
Inventors: 彭麒桦
Original assignee: 彭麒桦
Current assignee: Shenzhen Tiankunyuan Environment Protection Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: CN102167545A

Abstract

本发明涉及一种低温隧道无烟阻燃路面材料及其制备方法，所述低温隧道无烟阻燃路面材料由以下重量份数的原料制成：SBS-苯乙烯：20-35；硅藻土：8-23；EVA：10-22；SBR：5-20；氢氧化镁：20-25；氢氧化铝：10-30；聚合物功能助剂：10-20；扩散油：0.1-1。本发明提供的低温隧道无烟阻燃路面材料，其功能是使合成材料具有难燃性、自熄性和消烟性，主要解决并抑制隧道内着火问题。另外低温隧道无烟阻燃路面材料生产出的成品是圆型颗粒，在沥青路面集料生产过程中采用直接投放拌和的生产方式，方法非常灵活方便，不受地理环境、气候条件等客观固素的影响，具有极高节能减排的经济和社会效益。

Description

一种低温隧道无烟阻燃路面材料及制备方法

技术领域

本发明涉及隧道领域新材料，更具体地说，涉及一种低温隧道无烟阻燃路面材料及制备方法。

背景技术

隧道内部半封闭空间，一旦发生火灾不但损失巨大，不但经济方面带来经济损失，在人员伤亡方面也是不可估量的损失，所以隧道路面工程，特别是大型公路隧道工程中的应用长期受到限制。

自我国2000年引进奥地利SBS改性沥青技术以来，沥青路面材料已经成为我国道路铺装的主流，99％的高速公路建设采用该技术，该技术的性能特点，解决了沥青的高温车辙和低温抗裂性能然而性能指标非常地，低温-10℃破坏应变不小于2500。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对寒冷地区沥青路面的低温抗裂和抗弯应变的能力和隧道无烟无毒难燃性、自熄性和消烟性等难题，本发明提供一种低温隧道无烟阻燃路面材料及制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种低温隧道无烟阻燃路面材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：

SBS 20-35；

硅藻土 8-23；

EVA 10-22；

SBR 5-20；

氢氧化镁 20-25；

氢氧化铝 10-30；

聚合物功能助剂 10-20；

扩散油 0.1-1。

在根据本发明所述的低温隧道无烟阻燃路面材料中，所述低温隧道无烟阻燃路面材料为颗粒状，包括内部的聚合物改性层，以及包裹在所述聚合物改性层外的阻燃材料裹腹层；其中，所述聚合物改性层包括以下质量份数的原料：SBS，20-35；硅藻土，5-10；EVA，10-22；SBR，5-20；聚合物功能助剂，5-10；所述阻燃材料裹腹层包括以下质量份数的原料：氢氧化镁，20-25；氢氧化铝，10-30；硅藻土，3-13；聚合物功能助剂，5-10，扩散油0.1-1。

在根据本发明所述的低温隧道无烟阻燃路面材料中，所述氢氧化镁为纳米Mg(OH)2；所述SBS采用线形的SBS；所述硅藻土采用一种生物成因的硅质沉积岩，由古代硅藻的遗骸组成，其化学成分主要为SiO2。

本发明还提供了上述一种低温隧道无烟阻燃路面材料的制备方法，包括：

一次混合步骤、在料仓装置卧式混色机中加入SBS-苯乙烯、硅藻土、EVA、SBR、聚合物功能助剂并用螺杆机挤出材料半成品；

二次混合步骤、将所述材料半成品放入卧式混色器中加入聚合物功能助剂及扩散油再次混合得二次材料半成品；

三次混合步骤、将所述二次材料半成品中加入氢氧化镁与氢氧化铝进行搅拌，得到低温隧道无烟阻燃路面材料；

在根据本发明所述的制备方法中，所述一次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟，生产温度为150～200℃。所述二次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟。所述三次混合步骤的温度为85℃～100℃，时间为40～50分钟。

实施本发明的一种低温隧道无烟阻燃路面材料及制备方法，具有以下有益效果：

本发明的一种低温隧道无烟阻燃路面材料不仅解决我国温带季风气候区域、新疆北部、内蒙古等年积温低于1600-3400℃之间，最低月平均气温-28--8℃，夏季平均气温多数仍超过22℃的严寒地区沥青路面低温的稳定性能，同时也有效解决了隧道沥青路面无烟、无毒、难燃性、自熄性和消烟性等难题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明的一种低温隧道无烟阻燃路面材料的竖切剖面示意图；

图2为本发明的一种低温隧道无烟阻燃路面材料的横切剖面示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种低温隧道无烟阻燃路面材料，由以下重量份数的原料制成：

SBS：20-35；

硅藻土：8-23；

EVA：10-22：

SBR：5-20；

氢氧化镁：20-25；

氢氧化铝：10-30；

聚合物功能助剂：10-20；

扩散油：0.1-1。

其中，氢氧化镁为纳米Mg(OH)2，SBS(Styrene Butadiene Styrene，苯乙烯丁二烯苯乙烯)可以采用线形的SBS；硅藻土采用一种生物成因的硅质沉积岩；EVA(EthyleneVinylAcetate，乙烯-乙酸乙烯共聚物)可以采用粉状EVA。由古代硅藻的遗骸组成，其化学成分主要为SiO2；并且SBR(styrene-butadiene，丁苯橡胶)可以采用回收轮胎粉为主原料。聚合物功能助剂可以采用HPC(Hydroxypropyl-cellulose，羟丙基纤维素)。

沥青是一种复杂的高分子碳氢化合物，用沥青铺设的路面是一种无接缝的连续性路面，但在高温和紫外线的照射下会产生老化现象。因此，加入一种低温隧道无烟阻燃路面材料的主要目的是解决我国温带季风气候区域：新疆北部、内蒙古等年积温低于1600-3400℃之间，最低月平均气温-28--8℃，夏季平均气温多数仍超过22℃的严寒地区沥青路面低温的稳定性能，同时也有效解决了隧道沥青路面无烟、无毒、难燃性、自熄性和消烟性等难题。

本发明的一种低温隧道无烟阻燃路面材料改性后沥青混合料的特点：

1、耐寒冷，抗低温，适应性强；可以提高柔性和弹性；

2、韧性好，抗疲劳，增大路面承载能力；可以进一步提高路面抗流动性，使路面具有低温下抗裂的能力；

3、抗水、抗冰、油和紫外线辐射，延缓老化；

4、性能稳定，使用寿命长，降低养护费用。

5、无烟、无毒、难燃性、自熄性和消烟性等特点。

6、降低成本：旧有生产工艺的投资成本、场地成本、能耗成本、运输成本、储存成本等等。

本发明采用氢氧化镁为纳米Mg(OH)₂。Mg(OH)₂作为重要的无机阻燃剂，它具有分解温度较高、热稳定性高、无毒、无烟及具有抑烟等特点，是一种对环境友好的绿色环保型阻燃剂可广泛用于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、高抗冲聚苯乙烯和ABS等塑料、橡胶行业，也可用于桥梁和隧道等交通工程领域。本发明使用氢氧化镁以改善本品特有的阻燃性能，以达到隧道沥青路面无烟、无毒、难燃性、自熄性和消烟性。

如图1和图2所示，为本发明提供的一种低温隧道无烟阻燃路面材料的结构图。在本实施例中，该沥青路面改性材料为颗粒状，例如圆柱体。需要说明的是，在制备的过程中，可能形成不完全规则的圆柱体，这并不影响本发明的实施。图1为圆柱体的沿上下底面直径处剖切的剖面图，图2为圆柱体的横截面图，可以看到本发明提供的沥青混合料改性颗粒包括内部的聚合物改性层1，以及包裹在外面阻燃材料裹腹层2。

本发明的低温隧道无烟阻燃路面材料的尺寸设计成长度为10～12mm，直径为1.0～2mm。本发明的一种低温隧道无烟阻燃路面材料颗粒尺寸大小设计，使得其能够在沥青混合料改性过程中快速的熔融，参与反应。在本实施例中，聚合物改性层1包括以下质量份数的原料：SBS-苯乙烯(线形)：20-35；硅藻土(一种生物成因的硅质沉积岩)：5-10；EVA(粉状)：10-22；SBR(回收轮胎粉)：5-20；聚合物功能助剂(HPC)：5-10。阻燃材料裹腹层2包括以下质量份数的原料：氢氧化镁：20-25；氢氧化铝：10-30；硅藻土(一种生物成因的硅质沉积岩)：3-13；聚合物功能助剂(HPC)：5-10，扩散油0.1-1。

本发明还具体提供了上述耐一种低温隧道无烟阻燃路面材料及制备方法，包括：

一次混合步骤、在料仓装置卧式混色机中加入SBS-苯乙烯(线形)、硅藻土(一种生物成因的硅质沉积岩)，EVA(粉状)、SBR(回收轮胎粉)、聚合物功能助剂(HPC)并用螺杆机挤出材料半成品，一次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟，生产温度为150～200℃。

二次混合步骤、将所述材料半成品放入卧式混色器中加入聚合物功能助剂(HPC)及扩散油再次混合得二次材料半成品，二次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟。

三次混合步骤、将所述二次材料半成品中加入氢氧化镁与氢氧化铝进行搅拌，得到低温隧道无烟阻燃路面材料，三次混合步骤的温度为85℃～100℃，时间为40～50分钟。

本发明的一种低温隧道无烟阻燃路面材料是在制备过程中，采取的是二次混合生产，使得各种原料与高分子材料均匀混合、迅速产生物理性结合，因而制备出的沥青路面改性材料不仅解决沥青路面在低温下的稳定性能，同时也有效解决了隧道沥青路面无烟、无毒、难燃性、自熄性和消烟性等难题。

本发明的低温隧道无烟阻燃路面材料大部分原材料采用的回收再利用资源，如SBR、硅藻土；取替了传统高污染的生产工艺，改善了环保问题。

以上对本发明所提供的一种低温隧道无烟阻燃路面材料进行了详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

以下通过实施例对本发明的材料的原料和制备过程进行具体说明，以下所使用的表达“份”均以重量计数。

实施例1

一次材料半成品生产在料仓装置卧式混色机中加入25份SBS-苯乙烯(线形)、8份硅藻土(一种生物成因的硅质沉积岩)、15份EVA(粉状)、18份SBR(回收轮胎粉)、8份聚合物功能助剂(HPC)并用螺杆机挤出材料半成品；一次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟，生产温度为150～200℃。

二次混合步骤、将所述材料半成品放入卧式混色器中加入8份聚合物功能助剂(HPC)及0.6份扩散油再次混合得二次材料半成品；二次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟。

三次混合步骤、将所述二次材料半成品中加入28份氢氧化镁与21份氢氧化铝进行搅拌，得到低温隧道无烟阻燃路面材料；三次混合步骤的温度为85℃～100℃，时间为40～50分钟。

实施例2

一次混合步骤、在料仓装置卧式混色机中加入20份SBS-苯乙烯(线形)、10份硅藻土(一种生物成因的硅质沉积岩)、10份EVA(粉状)、10份SBR(回收轮胎粉)、5份聚合物功能助剂(HPC)并用螺杆机挤出材料半成品；一次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟，生产温度为150～200℃。

二次混合步骤、将所述材料半成品放入卧式混色器中加入5份聚合物功能助剂(HPC)及1份扩散油再次混合得二次材料半成品；二次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟。

三次混合步骤、将所述二次材料半成品中加入25份氢氧化镁与30份氢氧化铝进行搅拌，得到低温隧道无烟阻燃路面材料；三次混合步骤的温度为85℃～100℃，时间为40～50分钟。

实施例3

一次混合步骤、在料仓装置卧式混色机中加入35份SBS-苯乙烯(线形)、5份硅藻土(一种生物成因的硅质沉积岩)、22份EVA(粉状)、22份SBR(回收轮胎粉)、10份聚合物功能助剂(HPC)并用螺杆机挤出材料半成品；一次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟，生产温度为150～200℃。

二次混合步骤、将所述材料半成品放入卧式混色器中加入10份聚合物功能助剂(HPC)及0.1份扩散油再次混合得二次材料半成品；二次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟。

三次混合步骤、将所述二次材料半成品中加入20份氢氧化镁与10份氢氧化铝进行搅拌，得到低温隧道无烟阻燃路面材料；三次混合步骤的温度为85℃～100℃，时间为40～50分钟。

Claims

1.一种低温隧道无烟阻燃路面材料，其特征在于，所述低温隧道无烟阻燃路面材料为颗粒状，包括内部的聚合物改性层，以及包裹在外面的阻燃材料裹覆层；其中，

所述聚合物改性层包括以下质量份数的原料：SBS，20-35；硅藻土，5-10；EVA，10-22；SBR，5-20；羟丙基纤维素，5-10；

所述阻燃材料裹覆层包括以下质量份数的原料：氢氧化镁，20-25；氢氧化铝，10-30；硅藻土，3-13；羟丙基纤维素，5-10，扩散油，0.1-1。

2.根据权利要求1所述的低温隧道无烟阻燃路面材料，其特征在于，所述氢氧化镁为纳米氢氧化镁。

3.根据权利要求1所述的低温隧道无烟阻燃路面材料，其特征在于，所述SBS采用线形SBS。

4.根据权利要求1所述的低温隧道无烟阻燃路面材料，其特征在于，所述硅藻土采用一种生物成因的硅质沉积岩，由古代硅藻的遗骸组成，主要化学成分为SiO₂。

5.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的低温隧道无烟阻燃路面材料的制备方法，其特征在于，包括：

一次混合步骤、在料仓装置卧式混色机中加入SBS、硅藻土、EVA、SBR、聚合物功能助剂并用螺杆机挤出材料半成品；所述一次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟，生产温度为150～200℃；

二次混合步骤、将所述材料半成品放入卧式混色器中加入聚合物功能助剂及扩散油再次混合得二次材料半成品；所述二次混合步骤的温度为室温，时间为5～10分钟；

三次混合步骤、将所述二次材料半成品中加入氢氧化镁与氢氧化铝进行搅拌，得到低温隧道无烟阻燃路面材料；所述三次混合步骤的温度为85℃～100℃，时间为40～50分钟。