CN109749335B - 一种阻燃沥青改性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种阻燃沥青改性剂及其制备方法，所述阻燃沥青改性剂由以下重量份数的组分制备而成：SBS树脂15～55份、自阻燃工程塑料30～70份、铝镁系无机阻燃剂15～30份、三氧化二锑10～20份、偶联剂0.3～2份、抗氧剂0.1～1份，润滑剂1～5份；其中，铝镁系无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或者两种的组合。本发明提供的阻燃沥青改性剂具有优异的阻燃性能，还具有良好的抗冲击性能和屈挠性能等，可广泛应用在密闭隧道、桥梁、机场等道路上，具有较高的经济价值和社会价值。

Description

一种阻燃沥青改性剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及沥青改性剂领域，特别涉及一种阻燃沥青改性剂及其制备方法。

背景技术

沥青路面以其优良的使用性能，被广泛应用于高等级公路、机场跑道、高等级运动场的路面建设。同时,随着对公路使用条件的日益苛刻,人们对公路建设提出了更高、更多的要求，特别是随着隧桥工程的增加，人们对隧道中铺装沥青路面的阻燃性能提出更高要求，尤其是交通事故造成的火灾容易引发沥青着火，进一步扩大火灾灾情，沥青着火不仅产生大量黑烟，对人员造成危害，并且不利于火灾的快速控制。

阻燃沥青就是通过特定工艺将复合型的阻燃剂添加到沥青里面，从而改良沥青性能，使该种沥青增加了在空气中难燃的特性，即具备阻燃性能。但是现有的阻燃沥青在添加阻燃剂后，虽然具备一定的阻燃性能，但是其他路面性能受到影响，导致实用性能有所下降，不适合推广使用。

发明内容

本发明提出了一种新型的阻燃沥青改性剂及其制备方法，所述阻燃沥青的阻燃性能好，并且还具备优良的综合性能，解决了目前阻燃沥青的阻燃性能和其他性能不可兼顾的问题。

本发明提供一种阻燃沥青改性剂，其中，所述阻燃沥青改性剂由以下重量份数的组分制备而成：SBS树脂15～55份、自阻燃工程塑料30～70份、铝镁系无机阻燃剂15～30份、三氧化二锑10～20份、偶联剂0.3～2份、抗氧剂0.1～1份，润滑剂1～5份；

其中，铝镁系无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或者两种的组合。

上述阻燃沥青改性剂采用复合式阻燃原理，利用自阻燃热塑性工程塑料(PPS，PSU和PI)粉末作为阻燃剂的载体(基体)，与具有热塑性能的SBS树脂配合后，再加入多种不同类型的无机阻燃剂(氢氧化铝/氢氧化镁、三氧化二锑)，将阻燃剂复合成一个整体，同时兼顾复合阻燃剂在基质沥青中的分散，并对其他性能的影响最小。上述配方中，SBS作为较好的树脂改性剂，与自阻燃热塑性工程塑料(PPS，PSU和PI)，还可进一步地改善阻燃沥青改性剂的抗冲击性能和屈挠性能。

自阻燃高分子聚合物本身具有阻燃特性，耐高温，在遇到火灾高温时会碳化形成网络结构，阻断沥青介质的继续燃烧，又可提高沥青混合料的闪点和燃点指标，使沥青在高温下不易燃烧，达到阻燃和推迟燃烧的目的；而氢氧化铝和氢氧化镁作为无机阻燃剂，具有优良的阻燃、抑烟和填充性能。它们的阻燃机理是受热分解时能释放大量的水蒸气，大量水蒸气可蓄热和稀释聚合物可燃气体的浓度。而三氧化二锑的阻燃机理是：在燃烧初期，熔融状态时，在材料表面形成保护膜隔绝空气，通过内部吸热降低燃烧温度，当三氧化二锑被气化时，稀释了空气中氧浓度，从而起到阻燃作用。由此可见，配方中的不同成分基于不同的阻燃机制，相互配合，协同作用，显著提高阻燃沥青改性剂的阻燃效果。

上述结构中，载体基体中含有的高分子材料与沥青分散于沥青基质中形成网络结构，即起到对沥青的改性作用，又能够包覆阻燃剂，改善阻燃剂在沥青中的均匀分散，提高与沥青的黏附力。

所述的阻燃沥青改性剂中，所述自阻燃工程塑料为PPS、PPSU或PI的粉末树脂，目数为30～120目。所选阻燃塑料品种具有自阻燃特性，耐高温，能够承受沥青材料混拌过程中的长时间高温加工环境。所选粒径适合沥青混拌加工的分散性提高并提高阻燃性能的发挥。

所述的阻燃沥青改性剂中，所述SBS树脂是星型聚合物、直链型聚合物或两种聚合物的共混物。优选地，SBS树脂是质量比为2：1的星型聚合物和直链型聚合物的组合物。

所述的阻燃沥青改性剂中，铝镁系无机阻燃剂是重量比例为1：2～2：1的氢氧化铝和氢氧化镁的混合物，目数为500～2500。优选地，铝镁系无机阻燃剂是重量比例为3：1的氢氧化铝和氢氧化镁的混合物。氢氧化铝作为阻燃剂具有稳定性好、阻燃效果持久的等特点，但耐温稍差。氢氧化镁的分解温度高，可以在加工温度较高的条件下使用，但阻燃能力却稍差。以上比例的两种阻燃剂协同作用，不仅提高阻燃性能，并且兼顾阻燃和耐热的平衡。

所述的阻燃沥青改性剂中，所述偶联剂为硅烷偶联剂或锆酸酯偶联剂。这两种偶联剂将体系中的无机材料和有机材料有效结合在一起，进一步改善阻燃沥青改性剂的粘合性和分散性。

所述的阻燃沥青改性剂中，所述抗氧剂由1010、168和HP-136按照重量比1:1.2:1组成。上述抗氧剂是利用上述三种抗氧剂1010、168和HP-136间的协同效应，充分发挥各抗氧剂的优势，对阻燃沥青改性剂提供优良的抗氧化性能，保证其性能稳定性。

所述的阻燃沥青改性剂中，润滑剂为聚乙烯蜡、石蜡油和甘油的混合物，按照重量比1:1.2:0.6组成。上述三种润滑剂相互配合，显著提高制备的润滑剂的润滑性能，可以提供阻燃沥青改性剂内不同材料间混合、混炼加工过程中的润滑需求，提高材料的分散效果。

一种阻燃沥青料，采用质量比为5～45％的如上所述的阻燃沥青改进剂和少量助剂添加到180±5℃的沥青中，通过胶体磨剪切、研磨、搅拌发育所制得。

本发明还提供一种如上所述的阻燃沥青改性剂的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一，将SBS树脂、自阻燃工程塑料粉末、铝镁系无机阻燃剂、三氧化二锑、偶联剂、抗氧剂和润滑剂在高速混合机混合15-25min，转速300～500rpm，得到物料；

步骤二，将上述物料从主喂料口加入平行双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为180～235℃，螺杆转速为200～300rpm，采用水环切粒，旋风分离干燥得到阻燃沥青改性剂。

本发明的有益效果是：

本发明提供的阻燃沥青改性剂是由自阻燃高分子聚合物与多种无机阻燃剂复合而成，自阻燃高分子聚合物本身具有阻燃特性，耐高温，在遇到火灾高温时会碳化形成网络结构，阻断沥青介质的继续燃烧，又可提高沥青混合料的闪点和燃点指标，使沥青在高温下不易燃烧，达到阻燃和推迟燃烧的目的；同时，加上无机阻燃剂的双重作用，进一步地提高阻燃效果，因此，本发明提供的阻燃沥青改性剂具有优异的阻燃性能，还具有良好的抗冲击性能和屈挠性能等，可广泛应用在密闭隧道、桥梁、机场等道路上，具有较高的经济价值和社会价值。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

(1)将SBS树脂35份、自阻燃工程塑料PPS/PPSU/PI粉末树脂35份、铝镁系无机阻燃剂15份、三氧化二锑15份、偶联剂0.3～2份、抗氧剂0.1～1份，润滑剂1～5份在高速混合机混合20min，转速350rpm，得到物料1。

(2)以上物料1从主喂料口加入平行双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为205℃，螺杆转速为200rpm，采用水环切粒，旋风分离干燥得到阻燃沥青改性剂。

实施例2

(1)将SBS树脂55份、自阻燃工程塑料PPS/PPSU/PI粉末树脂25份、铝镁系无机阻燃剂10份、三氧化二锑10份、偶联剂0.3～2份、抗氧剂0.1～1份，润滑剂1～5份在高速混合机混合20min，转速350rpm，得到物料1。

(2)以上物料1从主喂料口加入平行双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为205℃，螺杆转速为200rpm，采用水环切粒，旋风分离干燥得到阻燃沥青改性剂。

实施例3

(1)将SBS树脂20份、自阻燃工程塑料PPS/PPSU/PI粉末树脂60份、铝镁系无机阻燃剂30份、三氧化二锑10份、偶联剂0.3～2份、抗氧剂0.1～1份，润滑剂1～5份在高速混合机混合20min，转速350rpm，得到物料1。

(2)以上物料1从主喂料口加入平行双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为205℃，螺杆转速为200rpm，采用水环切粒，旋风分离干燥得到阻燃沥青改性剂。

对比例1

(1)将PE树脂35份、十溴二苯醚45份、氢氧化铝20份、偶联剂0.5份、抗氧剂0.2份，润滑剂1份在高速混合机混合20min，转速350rpm，得到物料1。

(2)以上物料1从主喂料口加入平行双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为205℃，螺杆转速为200rpm，采用水环切粒，旋风分离干燥得到阻燃沥青改性剂。

阻燃沥青改性剂的性能测试

实验室制备沥青混合料：将集料(10000g)投入到180℃的拌合锅中干拌15秒，然后加入阻燃沥青改性剂(750g，7.5％)拌合60秒，再加入70#基质沥青(750g)拌合90秒，得到沥青混合料。

将实施例1～3、对比例1制备的阻燃沥青改性剂分别按照上述方法制备得到4组阻燃沥青，对4组阻燃沥青进行性能测试。本发明的阻燃沥青改性剂的路用性能测试标准为：《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJE20-2011)。

性能测试结果如下表所示：

根据以上试验数据可知，实施例1～3所制备的阻燃沥青改性剂的极限氧指数大于对比例1，显然其阻燃性能优于纯填充阻燃剂的复合材料，同时软化点、针入度、黏度、稳定性等方面优于或与对比例数值持平。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种阻燃沥青改性剂，其特征在于，主要由以下重量份数的组分制备而成：SBS树脂15～55份、自阻燃工程塑料30～70份、铝镁系无机阻燃剂15～30份、三氧化二锑10~20份、偶联剂0.3～2份、抗氧剂0.1～1份，润滑剂1~5份；

其中，铝镁系无机阻燃剂是重量比例为1：2~2：1的氢氧化铝和氢氧化镁的混合物，目数为500~2500；

所述自阻燃工程塑料为PPS、PPSU或PI的粉末树脂，目数为30~120目。

2.根据权利要求1所述的阻燃沥青改性剂，其特征在于，所述SBS树脂的数均分子量为1万~15万，是星型聚合物、直链型聚合物或两种聚合物的共混物。

3.根据权利要求2所述的阻燃沥青改性剂，其特征在于，SBS树脂是质量比为2：1的星型聚合物和直链型聚合物的组合物。

4.根据权利要求1所述的阻燃沥青改性剂，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂或锆酸酯偶联剂。

5.根据权利要求1所述的阻燃沥青改性剂，其特征在于，所述抗氧剂由1010、168和HP-136按照重量比1:1.2:1组成。

6.根据权利要求1所述的阻燃沥青改性剂，其特征在于，润滑剂为聚乙烯蜡、石蜡油和甘油的混合物，按照重量比1:1.2:0.6组成。

7.一种阻燃沥青料，其特征在于，采用质量比为5～45％的如权利要求1-6中任一项所述的阻燃沥青改进剂和少量助剂添加到180±5℃的沥青中，通过胶体磨剪切、研磨、搅拌发育所制得。

8.一种如权利要求1-6中任一项所述的阻燃沥青改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将SBS树脂、自阻燃工程塑料粉末、铝镁系无机阻燃剂、三氧化二锑、偶联剂、抗氧剂和润滑剂在高速混合机混合15-25min，转速300~500rpm，得到物料；

步骤二，将上述物料从主喂料口加入平行双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为180~235℃，螺杆转速为200~300rpm，采用水环切粒，旋风分离干燥得到阻燃沥青改性剂。