CN102173631B - 一种隧道沥青路面用阻燃剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于道路材料添加剂制备技术领域的一种用于高速公路长大隧道沥青路面铺装材料的阻燃剂。本发明制得的隧道沥青路面用阻燃剂具体包含以下组分：10-40重量份的可膨胀石墨，10-40重量份的氢氧化铝，5-40重量份的红磷，5-40重量份的有机膨胀型阻燃剂，5-30重量份的协同阻燃剂，5-10重量份的抑烟剂。所述原料经机械搅拌后，即可用于沥青及沥青混合料。实验证明，本发明成份简单，操作性强，并且阻燃效率高，能使沥青极限氧指数明显提高，对沥青混合料的其他物力性能及施工没有影响。
Description
技术领域
本发明属于道路材料添加剂的制备技术领域，特别是涉及一种用于高速公路长大隧道沥青路面铺装材料的阻燃剂。
背景技术
按使用材料分，隧道内路面一般采用水泥混凝土路面或者沥青混凝土路面。2005年之前，受其特殊的地理环境、施工条件和施工机械限制，隧道内路面大多采用水泥混凝土铺设，但隧道内易潮湿，特别是雨天行车会带入部分雨水，使隧道两端更加湿滑的现象及水泥路面自身结构形式导致车辆易打滑，噪声大等缺点，使水泥路面逐渐被沥青混凝土路面所代替。隧道内铺设沥青路面，不仅有助于提高行车舒适性和安全性，而且对降低噪声，有效避免进出隧道口时的视觉反差有较大改善作用；因此，随着人们生活水平的提高及对路面舒适性要求的提高，隧道内采用沥青路面进行铺装是大势所趋。隧道铺装采用沥青路面虽然具有显著的优点。但是，沥青在空气中是一种易燃材料，在高温下会燃烧，放出大量的烟雾和有毒气体，加之长隧道空间相对封闭，一旦发生火灾，隧道内物体及沥青路面燃烧产生的毒气、烟雾和热量很难散失，导致火灾事故发生后人员逃生困难，往往造成灾难性事故，损失惨重。
为了提高隧道内的阻燃防火性能，目前主要采取以下几种方法：
1、加阻燃剂路线：
目前来说，沥青路面中应用最广泛的是借鉴聚合物阻燃研究中的成果，即将阻燃剂直接加入到沥青或者沥青混合料中，使得沥青的阻燃性能提高，其中有添加单一组分阻燃剂、复合阻燃剂、协同阻燃剂三种类型，也有在其中增添抑烟剂来缓解生烟量问题的。本路线对沥青混合料的生产、施工几乎没有任何影响，所以被大量使用。
2、OGFC燃油逃逸技术路线：
上世纪50年代，美国多个隧道发生油罐车事故而引发大火，在此基础上，美国联邦公路局开发了多孔沥青路面材料，亦称开级配沥青磨耗层(Open-graded Asphalt Friction Course，OGFC)是一种采用开级配矿料级配设计，自身具有大量连通孔隙的沥青路面材料，其空隙率多在18-25％。由于具有大空隙率，渗漏或倾倒在路表面的可燃液体通过大空隙通道及时流走，降低了隧道内可燃物的有效燃烧量，从而可以获得较好的防火效果。这一成果被日本、英国等国家普遍应用。
3、添加阻燃矿粉路线
沥青混合料中矿粉所占的比例约5％-10％，是沥青用量1-1.5倍，因此只要矿粉能在沥青燃点附近发生脱水或者吸热或者成炭的化学反应，就会起到较好的阻燃作用。
在已经授权的相关专利中，其中授权公告号为CN 100424134C的发明，涉及的是一种沥青混合料，与其相似的还有授权公告号为CN100432001C的发明专利，所涉及的也是一种沥青混合料，他们共同的特点是实用起来难度较大，授权公告号为CN 100535056C的发明中，虽然涉及的是一种填料，与混合料相比简单很多，但与单纯的阻燃剂相比，仍显得比较复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有阻燃剂掺量较大、卤系阻燃剂含量较高的缺点，而在其中填入可膨胀石墨和有机膨胀型阻燃剂两种新型高效阻燃剂，替代具有毒性的卤系类阻燃剂，从而起到高效、低毒且对沥青混合料其他性能无影响的作用。该产品由可膨胀石墨、氢氧化铝、红磷、有机膨胀阻燃剂、抑烟剂、协同阻燃剂按照比例简单混合而成，现场施工时添加到沥青混合料中搅拌均匀即可。
本发明提供的隧道沥青路面用阻燃剂为粉状，具体包含以下组分：10-40重量份的可膨胀石墨，10-40重量份的氢氧化铝，5-40重量份的红磷，5-40重量份的有机膨胀型阻燃剂，5-30重量份的协同阻燃剂，5-10重量份的抑烟剂。
所述的可膨胀石墨的膨胀率≥200倍，起始膨胀温度220-250℃。
所述的氢氧化铝的细度为400-800目，有效含量≥90％。
所述的红磷为有效含量为20-50％的红磷。
所述的有机膨胀型阻燃剂分三部分，分别为20-30％质量的碳源，40-60％质量的酸源和20-30％质量的气源；所述的碳源为季戊四醇，所述的酸源为聚合度1000-1500的聚磷酸铵，所述气源为三聚氰胺。
所述的协同阻燃剂为三氧化二锑或硼酸锌。
所述的抑烟剂为氢氧化镁，三氧化钼或八钼酸铵。
所述的抑烟剂的细度400-800目，有效含量≥90％。
可膨胀石墨在200℃以上高温时开始膨胀，体积可达原来的200倍以上，膨胀后的石墨由原来的鳞片状变成密度很低的蠕虫状，形成了一个很好的绝热层，该绝热层能有效隔热，隔氧，从而达到阻燃的作用。
氢氧化铝是一种无机阻燃剂，其阻燃机理是当其被加热至200℃后，开始释放大量水蒸气，这部分水蒸汽能稀释其他可燃气体，同时，由于反应为强吸热过程，可以降低可燃物表面温度，但这还不是全部，实际上，其产物三氧化二铝本身也是一个催化剂，它有助于沥青表面催化成碳。此层可起到隔热、隔氧、抑烟的作用。此外，耐火的无机物层也是热的屏障。
红磷是在400-450℃下解聚形成白磷，后者在水汽的存在下被氧化成黏性的磷的含氧酸，这类酸既可覆盖于被阻燃材料的表面，又可在材料表面加速脱水碳化，形成液膜和碳层可将外部的氧气、可挥发性可燃物和热内部的沥青隔开而有助于燃烧中断。
与现有技术相比，传统的阻燃剂中溴系阻燃剂所占比例很大，本发明中由于选用的协同阻燃剂配比合适，效果好，且由于加入的可膨胀石墨膨胀率高，阻燃效率明显提高。本发明成份简单，操作性强，并且阻燃效率高，能使沥青极限氧指数明显提高，对沥青混合料的其他物力性能及施工没有影响。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是以下实施例只用于对本发明进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1：
按下表称取各组分，混合后制得隧道沥青路面用阻燃剂。
取所得产品加入沥青中，添加量为10％，搅拌均匀后测试极限氧指数。
表中的有机膨胀型阻燃剂为20％重量的季戊四醇，60％重量的聚合度为1000的聚磷酸铵，20％重量的三聚氰胺。
实施例2：
按下表称取各组分，混合后制得隧道沥青路面用阻燃剂。
取所得产品加入沥青中，添加量为10％，搅拌均匀后测试极限氧指数。
表中的有机膨胀型阻燃剂为25％重量的季戊四醇，50％重量的聚合度为1000的聚磷酸铵，25％重量的三聚氰胺。
实施例3：
按下表称取各组分，混合后制得隧道沥青路面用阻燃剂。
取所得产品加入沥青中，添加量为10％，搅拌均匀后测试极限氧指数。
表中的有机膨胀型阻燃剂为30％重量的季戊四醇，40％重量的聚合度为1000的聚磷酸铵，30％重量的三聚氰胺。
Claims (5)
1.一种隧道沥青路面用阻燃剂，其特征在于，其为粉状，具体包含以下组分：10-40重量份的可膨胀石墨，10-40重量份的氢氧化铝，5-40重量份的红磷，5-40重量份的有机膨胀型阻燃剂，5-30重量份的协同阻燃剂，5-10重量份的抑烟剂；
所述的有机膨胀型阻燃剂分三部分，分别为20-30％质量的碳源，40-60％质量的酸源和20-30％质量的气源；所述的碳源为季戊四醇，所述的酸源为聚合度1000-1500的聚磷酸铵，所述气源为三聚氰胺；
所述的协同阻燃剂为三氧化二锑或硼酸锌；
所述的抑烟剂为氢氧化镁，三氧化钼或八钼酸铵。
2.根据权利要求1所述的一种隧道沥青路面用阻燃剂，其特征在于，所述的可膨胀石墨的膨胀率≥200倍，起始膨胀温度为220-250℃。
3.根据权利要求2所述的一种隧道沥青路面用阻燃剂，其特征在于，所述的氢氧化铝的细度400-800目，有效含量≥90％。
4.根据权利要求3所述的一种隧道沥青路面用阻燃剂，其特征在于，所述的红磷为有效含量为20-50％的红磷。
5.根据权利要求1所述的一种隧道沥青路面用阻燃剂，其特征在于，所述的抑烟剂的细度400-800目，有效含量≥90％。
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