CN106146882B - 一种沥青路面阻燃抑烟剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青路面阻燃抑烟剂及其制备方法，本发明的阻燃抑烟剂在燃烧过程中通过纳米级水镁石粉和纳米级勃姆石粉与生蛭石粉和石墨烯的共同作用，起到了非常好的阻燃抑烟作用，可有效减低沥青的可燃性，提高沥青路面的使用安全和施工安全；阻燃抑烟剂主要由天然矿物研磨而成，无磷、无卤，对环境无任何不利影响，具有显著的环保效益。
Description
技术领域
本发明涉及改性沥青技术领域，尤其是一种沥青路面阻燃抑烟剂及其制备方法。
背景技术
近年来，我国高等级公路正逐步从平原微丘区向山岭重丘区延伸，因此隧道的建设取得了快速发展。沥青路面材料因其具有行车舒适、噪音低、交通安全性高等优点而广泛在隧道路面中应用。但在隧道交通不断改善的同时，隧道火灾事故的风险也在不断增加。当隧道中由于故障车辆相撞、车载货物自燃等事故发生时极易造成隧道火灾事故。一旦隧道内发生火灾，沥青将会参与燃烧而产生大量的烟，使隧道内能见度急剧下降；同时会伴有高温和毒气，给安全疏散和救援工作带来很大困难，其后果不堪设想。因此，为了保障隧道的使用安全，隧道的防火救灾问题就显得更为重要。
目前，隧道沥青路面阻燃领域主要采用卤-锑、磷-氮、卤-磷协效等阻燃剂与热沥青混合制备成成品使用，虽然阻燃效果明显，但仍然存在氧指数测试结果差异较大、阻燃剂毒性大和沥青燃烧发烟量大等一系列问题。因此，开发一种环保型的阻燃抑烟沥青是现今亟待解决的问题。
本发明要解决的是现有路用阻燃沥青阻燃剂毒性大、沥青燃烧发烟量大、成本高、施工要求高等技术问题，提供一种环保路用阻燃抑烟沥青及其制备方法，能够符合公路隧道的沥青路面使用要求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种沥青路面阻燃抑烟剂，该方法主要由天然矿物研磨而成，无磷无卤，对环境无任何不利影响，具有显著的环保效益。
一种沥青路面阻燃抑烟剂，包括以下重量百分比的成分：
生蛭石粉 50-70%
水镁石粉 15-35%
勃姆石粉 15-25%
石墨烯 0.003-0.005%。
优选的，所述的沥青路面阻燃抑烟剂，包括以下重量百分比的成分：
生蛭石粉 50-60%
水镁石粉 20-30%
勃姆石粉 18-22%
石墨烯 0.003-0.005%。
优选的，所述的沥青路面阻燃抑烟剂，包括以下重量百分比的成分：
生蛭石粉 57%
水镁石粉 22.996%
勃姆石粉 20%
石墨烯 0.004%。
一种沥青路面阻燃抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将水镁石和勃姆石分别研磨至100nm以下的纳米级颗粒；
B、将聚丙烯酸钠溶解在水中，加入粒径为200-500μm的生蛭石粉和纳米级水镁石粉和纳米级勃姆石粉，采用球磨方式进行研磨25-30min，获得研磨浆后自然沉淀，再通过机械方法得到沉淀物和研磨浆；
C、在去除沉淀物的研磨浆中加入石墨烯，采用超声分散，并对悬浮液压滤获得滤饼，将滤饼和步骤B中的沉淀物合并，得到湿固体；
D、采用冷冻干燥的方式对步骤C中的湿固体进行干燥，过325目筛，得到成品。
优选的，所述的沥青路面阻燃抑烟剂在配制阻燃抑烟沥青时的加入量为阻燃抑烟沥青总质量的8-10%。
本发明的制备方法的有益之处在于：一是将纳米级水镁石粉和纳米级勃姆石粉与微米级的生蛭石粉共同球磨，由于生蛭石粉具备层状结构，层间空间较大，可以将纳米级水镁石粉和纳米级勃姆石粉分散到生蛭石粉的层状结构中；
二是在研磨浆中加入石墨烯并采用超声分散的作用是，由于石墨烯是一种碳原子构成的二维结构，如果要讲其作用充分发挥，需要将其完全分散到浆液中与生蛭石粉有尽量大的接触面，在后续的使用过程中，才能发挥最大作用；
三是采用冷冻干燥的方式进行干燥，是为了迅速将湿固体进行脱水，因在真空下操作，氧气极少，因此，在后续使用中氧气含量少，不易燃烧，二是脱水彻底，对后续生蛭石粉中纳米级水镁石粉和纳米级勃姆石粉发生反应有利。
本发明中选取生蛭石粉主要是利用其层状结构和其在加热过程中不断膨胀的性能，发生火灾时，生蛭石粉会迅速膨胀8倍以上，膨胀后的空间可以将沥青中其它物质产生的烟进行吸附，减少烟的释放量；同时巨大的空间可以为将纳米级水镁石粉和纳米级勃姆石粉发生反应生成镁铝尖晶石结构的晶体提供空间，镁铝尖晶石结构的晶体具备1600℃的超强耐高温性能，阻燃效果非常好。
而加入石墨烯的作用是，一是生蛭石粉受热发生膨胀时会散发水蒸气，而石墨烯的空隙非常小，经过制备过程后，石墨烯与生蛭石粉的接触面非常大，绝大部分的水蒸气都会吸附到石墨烯的表面，而无法透过其缝隙挥发，从而使整个沥青达到非常好的隔绝氧气的效果，阻止沥青的进一步燃烧。
综上所述，本发明的有益之处在于：本发明的阻燃抑烟剂在燃烧过程中通过纳米级水镁石粉和纳米级勃姆石粉与生蛭石粉和石墨烯的共同作用，起到了非常好的阻燃抑烟作用，可有效减低沥青的可燃性，提高沥青路面的使用安全和施工安全；阻燃抑烟剂主要由天然矿物研磨而成，无磷、无卤，对环境无任何不利影响，具有显著的环保效益。
具体实施方式
实施例1：
一种沥青路面阻燃抑烟剂，包括以下重量百分比的成分：
生蛭石粉 57%
水镁石粉 22.996%
勃姆石粉 20%
石墨烯 0.004%。
一种沥青路面阻燃抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将水镁石和勃姆石分别研磨至100nm以下的纳米级颗粒；
B、将聚丙烯酸钠溶解在水中，加入粒径为200-500μm的生蛭石粉和纳米级水镁石粉和纳米级勃姆石粉，采用球磨方式进行研磨25-30min，获得研磨浆后自然沉淀，再通过机械方法得到沉淀物和研磨浆；
C、在去除沉淀物的研磨浆中加入石墨烯，采用超声分散，并对悬浮液压滤获得滤饼，将滤饼和步骤B中的沉淀物合并，得到湿固体；
D、采用冷冻干燥的方式对步骤C中的湿固体进行干燥，过325目筛，得到成品。
实施例2
一种沥青路面阻燃抑烟剂，包括以下重量百分比的成分：
生蛭石粉 57%
水镁石粉 23%
勃姆石粉 19.995%
石墨烯 0.005%。
一种沥青路面阻燃抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将水镁石和勃姆石分别研磨至100nm以下的纳米级颗粒；
B、将聚丙烯酸钠溶解在水中，加入粒径为200-500μm的生蛭石粉和纳米级水镁石粉和纳米级勃姆石粉，采用球磨方式进行研磨25-30min，获得研磨浆后自然沉淀，再通过机械方法得到沉淀物和研磨浆；
C、在去除沉淀物的研磨浆中加入石墨烯，采用超声分散，并对悬浮液压滤获得滤饼，将滤饼和步骤B中的沉淀物合并，得到湿固体；
D、采用冷冻干燥的方式对步骤C中的湿固体进行干燥，过325目筛，得到成品。
实施例3
一种沥青路面阻燃抑烟剂，包括以下重量百分比的成分：
生蛭石粉 59.997%
水镁石粉 20%
勃姆石粉 20%
石墨烯 0.003%。
一种沥青路面阻燃抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将水镁石和勃姆石分别研磨至100nm以下的纳米级颗粒；
B、将聚丙烯酸钠溶解在水中，加入粒径为200-500μm的生蛭石粉和纳米级水镁石粉和纳米级勃姆石粉，采用球磨方式进行研磨25-30min，获得研磨浆后自然沉淀，再通过机械方法得到沉淀物和研磨浆；
C、在去除沉淀物的研磨浆中加入石墨烯，采用超声分散，并对悬浮液压滤获得滤饼，将滤饼和步骤B中的沉淀物合并，得到湿固体；
D、采用冷冻干燥的方式对步骤C中的湿固体进行干燥，过325目筛，得到成品。
经过检测，本发明实施例1-3的样品应用于阻燃抑烟沥青中，可将其极限氧指数提升至32%以上，烟密度等级减小至30以下。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1. 一种沥青路面阻燃抑烟剂，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：
生蛭石粉 50-60%
水镁石粉 15-30%
勃姆石粉 15-25%
石墨烯 0.003-0.005%。
2. 如权利要求1所述的沥青路面阻燃抑烟剂，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：
生蛭石粉 50-60%
水镁石粉 20-30%
勃姆石粉 18-22%
石墨烯 0.003-0.005%。
3. 如权利要求1所述的沥青路面阻燃抑烟剂，其特征在于，所述的沥青路面阻燃抑烟剂，包括以下重量百分比的成分：
生蛭石粉 57%
水镁石粉 22.996%
勃姆石粉 20%
石墨烯 0.004%。
4.根据权利要求1所述的沥青路面阻燃抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将水镁石和勃姆石分别研磨至100nm以下的纳米级颗粒；
B、将聚丙烯酸钠溶解在水中，加入粒径为200-500μm的生蛭石粉和纳米级水镁石粉和纳米级勃姆石粉，采用球磨方式进行研磨25-30min，获得研磨浆后自然沉淀，再通过机械方法得到沉淀物和研磨浆；
C、在去除沉淀物的研磨浆中加入石墨烯，采用超声分散，并对悬浮液压滤获得滤饼，将滤饼和步骤B中的沉淀物合并，得到湿固体；
D、采用冷冻干燥的方式对步骤C中的湿固体进行干燥，过325目筛，得到成品。
5.如权利要求4所述的沥青路面阻燃抑烟剂的制备方法，其特征在于，所述的沥青路面阻燃抑烟剂在配制阻燃抑烟沥青时的加入量为阻燃抑烟沥青总质量的8-10%。
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