CN107501972B - 一种高相容性抑烟沥青材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高相容性抑烟沥青材料的制备方法，属于沥青材料技术领域。本发明通过具有巨大比表面积的沸石作载体经高温沉积后将钼化物均匀分散于其中，制成具有高分散性的复合材料，与高分子材料充分接触，增强了抑烟效果，同时复合抑烟剂与高分子材料具有很好的相容性，提高沥青材料的力学性能，且本发明通过载体分散的钼化物，降低颗粒粒径大小，形成了大量抑烟活性中心，提高了钼化物的抑烟反应活性，氧化铝成分与钼化物有抑烟协效作用，同时二氧化硅成分能加强非石墨化碳粒的形成，也起到抑烟协效作用有效增强材料的抑烟性能。

Description

一种高相容性抑烟沥青材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高相容性抑烟沥青材料的制备方法，属于沥青材料技术领域。
背景技术
沥青烟作为一种沥青经加热或者燃烧过程中产生的气溶胶和蒸气，其毒害性是毋庸置疑的，会对人体皮肤、粘膜造成强烈的刺激，引发皮炎、鼻炎、结膜炎、咽喉炎等一系列疾病。长期在高浓度沥青烟环境下的从业人员易患上各种各样的呼吸道疾病，当其中的悬浮颗粒物浓度值达到60mg/m3时，很容易造成从业人员胃痛、呕吐、头疼、疲劳、食欲下降等一系列的健康危害，严重时还会引起中毒性肺炎，造成白血球增加以及肝肿大，最终可诱发癌变。沥青烟作为环境与人体身体健康的一大杀手，长久以来受到国外环境专家及医学专家的普遍重视。基于对沥青烟危害的重视程度，为了确保从业人员的身体健康及生态平衡，同时在建设过程中力争达到节能、减排的目的，对于沥青混合料的抑烟或者控烟主要是通过降低施工温度的角度出发来达到温拌沥青混合料的效果，从而抑制或者控制沥青路面施工过程中的烟气排放量，保证沥青混合料原有的路用性能。
现有制备抑烟沥青通过添加抑烟剂，对于沥青抑烟剂，除温拌剂可以通过简单的机械搅拌即可达到与沥青理想的相容性以外，其他种类的抑烟剂大多属于无机化合物，其分子结构大多不对称，分子表面极性强，或者少数有机化合物中因含有强极性的羟基，也导致分子表面极性强。同时，沥青成分复杂，含有大量的非极性分子，根据极性相似相引（即极性分子之间相互吸引，非极性分子之间也能相互吸引）、极性相相异相斥（即极性不同的分子之间相互排斥）的原理，抑烟剂中的强极性分子与沥青中的非极性分子间相互排斥，导致抑烟剂与沥青紧靠简单的机械搅拌作用，其相容性很差，抑烟剂在沥青中会出现严重的分层、离析现象。
所以制备一种与沥青材料有效相容的抑烟剂材料，与其复合形成高效复合材料是现有发明的重要问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有抑烟沥青中抑烟剂与沥青材料相容性差，导致复合材料力学性能降低的缺陷，提供了一种高相容性抑烟沥青材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按质量比1:8，将氢氧化铝与质量分数10％氢氧化钠溶液搅拌混合并超声分散，收集得分散液并按质量比1:5，将水玻璃滴加至分散液中，待滴加完成后，搅拌混合并油浴加热，静置冷却至室温并过滤，得滤饼并洗涤、干燥得沸石颗粒；
（2）按质量比1:5，将二硫化钼与干燥沸石颗粒搅拌混合并球磨过筛，收集得球磨粉末，将球磨粉末置于石英管中，通氩气排除空气，密封石英管并抽真空，升温加热，保压并对石英管通入氩气，保温反应后，静置冷却至室温，停止通入氩气并收集得改性沸石颗粒；
（3）按质量比1:5，将改性沸石颗粒与质量分数1％硅烷偶联剂溶液搅拌混合，干燥并收集干燥物，干燥至恒重，得改性颗粒，取基质沥青并加热，得基质沥青熔融液；
（4）按质量比1:10，将改性颗粒添加至基质沥青熔融液中并高速剪切处理，停止剪切并静置冷却至室温，即可制备得一种高相容性抑烟沥青材料。
步骤（1）所述的水玻璃模数为3.0。
步骤（1）所述的水玻璃滴加时间为25～30min。
步骤（2）所述的氩气通入速率为25～30mL/min。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明通过具有巨大比表面积的沸石作载体经高温沉积后将钼化物均匀分散于其中，制成具有高分散性的复合材料，与高分子材料充分接触，增强了抑烟效果，同时复合抑烟剂与高分子材料具有很好的相容性，载体为多孔结构，在混炼过程中，处于熔融状态的高分子材料被吸附进入多孔中，却后形成大量高分子材料的锚固点，将高分子材料与复合抑烟剂紧密结合在一起有效改性材料之间相容性能，提高沥青材料的力学性能；
（2）本发明通过载体分散的钼化物，降低颗粒粒径大小，由于其具有高表面积很，形成了大量抑烟活性中心，提高了钼化物的抑烟反应活性，在材料燃烧过程中，载体中的氧化铝成分与钼化物有抑烟协效作用，同时二氧化硅成分能加强非石墨化碳粒的形成，也起到抑烟协效作用有效增强材料的抑烟性能。
具体实施方式
按质量比1:8，将氢氧化铝与质量分数10％氢氧化钠溶液搅拌混合并置于200～300W下超声分散10～15min，收集得分散液并按质量比1:5，将模数为3.0水玻璃滴加至分散液中，控制滴加时间为25～30min，待滴加完成后，搅拌混合并置于100～105℃下油浴加热3～5h，静置冷却至室温并过滤，得滤饼并洗涤至洗涤液pH至8.5，真空干燥沸石颗粒；按质量比1:5，将二硫化钼与干燥沸石颗粒搅拌混合并置于球磨罐中，在300～350r/min下球磨3～5h后，过200目筛并收集得球磨粉末，将球磨粉末置于石英管中，通氩气排除空气，密封石英管并抽真空至3～5Pa，升温加热至450～550℃，保压并对石英管通入氩气，控制氩气流速为25～30mL/min，保温反应25～30min后，静置冷却至室温，停止通入氩气并收集得改性沸石颗粒；按质量比1:5，将改性沸石颗粒与质量分数1％硅烷偶联剂溶液搅拌混合，在45～50℃下干燥6～8h后，收集干燥物并置于105～110℃烘箱中干燥至恒重，得改性颗粒，取基质沥青并加热至100～120℃，得基质沥青熔融液，按质量比1:10，将改性颗粒添加至基质沥青熔融液中并置于3000～4100r/min下高速剪切并处理25～30min，停止剪切并静置冷却至室温，即可制备得一种高相容性抑烟沥青材料。
实例1
按质量比1:8，将氢氧化铝与质量分数10％氢氧化钠溶液搅拌混合并置于200W下超声分散10min，收集得分散液并按质量比1:5，将模数为3.0水玻璃滴加至分散液中，控制滴加时间为25min，待滴加完成后，搅拌混合并置于100℃下油浴加热3h，静置冷却至室温并过滤，得滤饼并洗涤至洗涤液pH至8.5，真空干燥沸石颗粒；按质量比1:5，将二硫化钼与干燥沸石颗粒搅拌混合并置于球磨罐中，在300r/min下球磨3h后，过200目筛并收集得球磨粉末，将球磨粉末置于石英管中，通氩气排除空气，密封石英管并抽真空至3Pa，升温加热至450℃，保压并对石英管通入氩气，控制氩气流速为25mL/min，保温反应25min后，静置冷却至室温，停止通入氩气并收集得改性沸石颗粒；按质量比1:5，将改性沸石颗粒与质量分数1％硅烷偶联剂溶液搅拌混合，在45℃下干燥6h后，收集干燥物并置于105℃烘箱中干燥至恒重，得改性颗粒，取基质沥青并加热至100℃，得基质沥青熔融液，按质量比1:10，将改性颗粒添加至基质沥青熔融液中并置于3000r/min下高速剪切并处理25min，停止剪切并静置冷却至室温，即可制备得一种高相容性抑烟沥青材料。
实例2
按质量比1:8，将氢氧化铝与质量分数10％氢氧化钠溶液搅拌混合并置于25W下超声分散12min，收集得分散液并按质量比1:5，将模数为3.0水玻璃滴加至分散液中，控制滴加时间为27min，待滴加完成后，搅拌混合并置于102℃下油浴加热4h，静置冷却至室温并过滤，得滤饼并洗涤至洗涤液pH至8.5，真空干燥沸石颗粒；按质量比1:5，将二硫化钼与干燥沸石颗粒搅拌混合并置于球磨罐中，在325r/min下球磨4h后，过200目筛并收集得球磨粉末，将球磨粉末置于石英管中，通氩气排除空气，密封石英管并抽真空至4Pa，升温加热至500℃，保压并对石英管通入氩气，控制氩气流速为27mL/min，保温反应27min后，静置冷却至室温，停止通入氩气并收集得改性沸石颗粒；按质量比1:5，将改性沸石颗粒与质量分数1％硅烷偶联剂溶液搅拌混合，在47℃下干燥7h后，收集干燥物并置于107℃烘箱中干燥至恒重，得改性颗粒，取基质沥青并加热至110℃，得基质沥青熔融液，按质量比1:10，将改性颗粒添加至基质沥青熔融液中并置于3600r/min下高速剪切并处理27min，停止剪切并静置冷却至室温，即可制备得一种高相容性抑烟沥青材料。
实例3
按质量比1:8，将氢氧化铝与质量分数10％氢氧化钠溶液搅拌混合并置于300W下超声分散15min，收集得分散液并按质量比1:5，将模数为3.0水玻璃滴加至分散液中，控制滴加时间为30min，待滴加完成后，搅拌混合并置于105℃下油浴加热5h，静置冷却至室温并过滤，得滤饼并洗涤至洗涤液pH至8.5，真空干燥沸石颗粒；按质量比1:5，将二硫化钼与干燥沸石颗粒搅拌混合并置于球磨罐中，在350r/min下球磨5h后，过200目筛并收集得球磨粉末，将球磨粉末置于石英管中，通氩气排除空气，密封石英管并抽真空至5Pa，升温加热至550℃，保压并对石英管通入氩气，控制氩气流速为30mL/min，保温反应30min后，静置冷却至室温，停止通入氩气并收集得改性沸石颗粒；按质量比1:5，将改性沸石颗粒与质量分数1％硅烷偶联剂溶液搅拌混合，在50℃下干燥8h后，收集干燥物并置于110℃烘箱中干燥至恒重，得改性颗粒，取基质沥青并加热至120℃，得基质沥青熔融液，按质量比1:10，将改性颗粒添加至基质沥青熔融液中并置于4100r/min下高速剪切并处理30min，停止剪切并静置冷却至室温，即可制备得一种高相容性抑烟沥青材料。
将本发明制备的实例1，2，3与未添加抑烟改性颗粒的沥青进行性能测试并对比，具体对比如下表表1所示：
表1 性能对照表
由上表可知，本发明制备的抑烟沥青具有优异的力学性能和抑烟效果。

Claims (4)

1.一种高相容性抑烟沥青材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按质量比1:8，将氢氧化铝与质量分数10％氢氧化钠溶液搅拌混合并超声分散，收集得分散液并按质量比1:5，将水玻璃滴加至分散液中，待滴加完成后，搅拌混合并油浴加热，静置冷却至室温并过滤，得滤饼并洗涤、干燥得沸石颗粒；
（2）按质量比1:5，将二硫化钼与干燥沸石颗粒搅拌混合并球磨过筛，收集得球磨粉末，将球磨粉末置于石英管中，通氩气排除空气，密封石英管并抽真空，升温加热，保压并对石英管通入氩气，保温反应后，静置冷却至室温，停止通入氩气并收集得改性沸石颗粒；
（3）按质量比1:5，将改性沸石颗粒与质量分数1％硅烷偶联剂溶液搅拌混合，干燥并收集干燥物，干燥至恒重，得改性颗粒，取基质沥青并加热，得基质沥青熔融液；
（4）按质量比1:10，将改性颗粒添加至基质沥青熔融液中并高速剪切处理，停止剪切并静置冷却至室温，即可制备得一种高相容性抑烟沥青材料。
2.根据权利要求1所述的一种高相容性抑烟沥青材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的水玻璃模数为3.0。
3.根据权利要求1所述的一种高相容性抑烟沥青材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的水玻璃滴加时间为25～30min。
4.根据权利要求1所述的一种高相容性抑烟沥青材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的氩气通入速率为25～30mL/min。
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