CN111117269A - 一种高效沥青阻燃剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及沥青阻燃剂领域，提供了一种高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：40‑60份金属氢氧化物，5‑15份聚磷酸铵，1‑5份硅烷类单体，5‑15份硼酸锌，1‑5份填料。主要解决沥青路面在高温下容易燃烧以及在燃烧过程中产生浓烟的技术问题，所述的阻燃剂充分发挥了在应用的过程中的抑烟和阻燃作用，在正常使用的过程中不仅提高了沥青的阻燃性，而且不会降低沥青原本性能，简单方便，而且作用效果非常优异。

Description

一种高效沥青阻燃剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及沥青阻燃剂领域，具体的更涉及一种高效沥青阻燃剂及其制备方法。
背景技术
近几十年来，随着我国科学技术的不断进步，高速公路飞速的发展，沥青作为基础的建设原材料，尤其是作为路面材料的应用在不断的发展当中。沥青路面是一种半刚性路面，具有减震舒适、易于保养等特点，是目前公路隧道的首选路面形式。沥青以树脂和橡胶为基体，使得沥青自身具有一定的易燃性。
沥青在火灾环境下会热分解、燃烧，并释放出大量有毒烟气和热量，这严重阻碍地下通道和城市交通，给被困人员逃生及火灾救援带来极大困难，造成大量人员伤亡。因此，大型城市地下通道沥青路面阻燃性能研究日益显得迫切，需要阻燃性能更好的复合阻燃剂，使沥青材料热分解全过程受到阻燃剂的抑制作用。目前将阻燃剂添加至基质沥青或改性沥青中加工成阻燃沥青或其混合料的方法会导致阻燃剂中的有机组分在高温贮存过程中部分分解产生有害气体，对环境造成危害并影响实际阻燃效果，阻燃剂中的无机组分则在高温贮存过程中产生离析，会使阻燃效果受到打折并加速路面的损害。因此，现在亟需一种适用于沥青在火灾环境条件下的特殊新型阻燃剂，降低燃烧的沥青对于被困人员和施救人员危害。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的第一个方面提供了一种高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：40-60份金属氢氧化物，5-15份聚磷酸铵，1-5份硅烷类单体，5-15份硼酸锌，1-5份填料。
作为一种优选的技术手段，本发明中所述的高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：45-55份金属氢氧化物，8-12份聚磷酸铵，2-4份硅烷类单体，6-9份硼酸锌，2-4份填料。
作为一种优选的技术手段，本发明中所述的高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：50份金属氢氧化物，10份聚磷酸铵，3份硅烷类单体，7.5份硼酸锌，3份填料。
作为一种优选的技术手段，本发明中所述原料还包括液压油；所述硼酸锌、液压油的重量比为1：(0.1-0.5)。
作为一种优选的技术手段，本发明中所述金属氢氧化物为氢氧化镁和/或氢氧化铝。
作为一种优选的技术手段，本发明中所述硅烷类单体为环氧基系列硅烷类单体和/或氨基系列硅烷类单体。
作为一种优选的技术手段，本发明中所述环氧基系列硅烷类单体包括3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、烯丙基缩水甘油醚中的至少一种。
作为一种优选的技术手段，本发明中所述氨基系列硅烷类单体包括3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷中的至少一种。
作为一种优选的技术手段，本发明中所述填料包括沸石、二氧化钛、电气石粉、氧化锆、氧化硅、氧化锌、羟基磷灰石中的至少一种。
本发明的第二个方面提供了一种所述的高效沥青阻燃剂的制备方法，步骤至少包括：将原料中的各组份按重量份称量，并依次投放至混料机中，搅拌时间为10min-60min，搅拌速率为100-1500r/min，进行混合即得。
与现有技术相比本发明具有如下的有益效果：
本发明提供了一种高效沥青阻燃剂，主要解决沥青路面在高温下容易燃烧以及在燃烧过程中产生浓烟的技术问题，所述的阻燃剂充分发挥了在应用的过程中的抑烟和阻燃作用，在正常使用的过程中不仅提高了沥青的阻燃性，而且不会降低沥青原本性能，简单方便，而且作用效果非常优异。发明人发现，在阻燃剂的体系中加入适量的环氧基系列硅烷类单体、氨基系列硅烷类单体以及液压油在体系中可以产生显著的协同增效作用，大大降低了沥青在燃烧的过程中产生的浓烟的现象。
具体实施方式
为了下面的详细描述的目的，应当理解，本发明可采用各种替代的变化和步骤顺序，除非明确规定相反。此外，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。
为了解决上述的技术问题，本发明中的第一个方面提供了一种高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：40-60份金属氢氧化物，5-15份聚磷酸铵，1-5份硅烷类单体，5-15份硼酸锌，1-5份填料。
在一些优选的实施方式中，本发明中所述的高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：45-55份金属氢氧化物，8-12份聚磷酸铵，2-4份硅烷类单体，6-9份硼酸锌，2-4份填料。
在一些更优选的实施方式中，本发明中所述的高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：50份金属氢氧化物，10份聚磷酸铵，3份硅烷类单体，7.5份硼酸锌，3份填料。
在一些实施方式中，所述原料还包括液压油；所述硼酸锌、液压油的重量比为1：(0.1-0.5)。
在一些优选的实施方式中，所述原料还包括液压油；所述硼酸锌、液压油的重量比为1：0.3。
在本发明中所述的液压油的购买来源不做特殊的限定，优选的，购买自美国陶氏系列的液压油；优选的，所述液压油购买自美国陶氏化学，型号为UCON Hydrolube FG 46。
在一些实施方式中，所述金属氢氧化物为氢氧化镁和/或氢氧化铝。
在一些实施方式中，所述氢氧化镁、氢氧化铝的重量比为1：(0.5-1.5)。
在一些优选的实施方式中，所述氢氧化镁、氢氧化铝的重量比为1：1。
在一些实施方式中，所述硅烷类单体为环氧基系列硅烷类单体和/或氨基系列硅烷类单体。
在一些优选的实施方式中，所述硅烷类单体为环氧基系列硅烷类单体和氨基系列硅烷类单体的组合。
在一些实施方式中，所述环氧基系列硅烷类单体、氨基系列硅烷类单体的重量比为1：(1-5)。
在一些优选的实施方式中，所述环氧基系列硅烷类单体、氨基系列硅烷类单体的重量比为1：2.5。
在一些实施方式中，所述环氧基系列硅烷类单体包括3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、烯丙基缩水甘油醚中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述环氧基系列硅烷类单体选自3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、烯丙基缩水甘油醚中的至少一种。
在一些更优选的实施方式中，所述环氧基系列硅烷类单体选自3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
在一些更优选的实施方式中，所述环氧基系列硅烷类单体为3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷。
本发明中所述3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷的CAS号为65799-47-5；所述2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷的CAS号为3388-04-3。
在一些实施方案中，所述氨基系列硅烷类单体包括3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷中的至少一种。
在一些优选的实施方案中，所述氨基系列硅烷类单体选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷中的至少一种。
在一些更优选的实施方案中，所述氨基系列硅烷类单体选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
在一些最为优选的实施方案中，所述氨基系列硅烷类单体选自氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
在一些实施方案中，所述填料包括沸石、二氧化钛、电气石粉、氧化锆、氧化硅、氧化锌、羟基磷灰石中的至少一种。
在一些优选的实施方案中，所述填料包括沸石、二氧化钛、电气石粉中的至少一种。
在一些更优选的实施方案中，所述填料为沸石。
本发明的第二个方面提供了一种所述的高效沥青阻燃剂的制备方法，步骤至少包括：将原料中的各组份按重量份称量，并依次投放至混料机中，搅拌时间为10min-60min，搅拌速率为100-1500r/min，进行混合即得。
在一些优选的实施方式中，所述的高效沥青阻燃剂的制备方法，步骤至少包括：将原料中的各组份按重量份称量，并依次投放至混料机中，搅拌时间为35min，搅拌速率为1200r/min，进行混合即得。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例1
一种高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：50份金属氢氧化物，10份聚磷酸铵，3份硅烷类单体，7.5份硼酸锌，3份填料。
所述原料还包括液压油；所述硼酸锌、液压油的重量比为1：0.3。所述液压油购买自美国陶氏化学，型号为UCON Hydrolube FG 46。
所述金属氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝。
所述氢氧化镁、氢氧化铝的重量比为1：1。
所述硅烷类单体为环氧基系列硅烷类单体和氨基系列硅烷类单体的组合。
所述环氧基系列硅烷类单体、氨基系列硅烷类单体的重量比为1：2.5。
所述环氧基系列硅烷类单体为3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷。
所述氨基系列硅烷类单体选自氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
所述填料为沸石。
所述的高效沥青阻燃剂的制备方法，步骤至少包括：将原料中的各组份按重量份称量，并依次投放至混料机中，搅拌时间为35min，搅拌速率为1200r/min，进行混合即得。
实施例2
一种高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：40份金属氢氧化物，5份聚磷酸铵，1份硅烷类单体，5份硼酸锌，1份填料。
所述原料还包括液压油；所述硼酸锌、液压油的重量比为1：0.1。所述液压油购买自美国陶氏化学，型号为UCON Hydrolube FG 46。
所述金属氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝。
所述氢氧化镁、氢氧化铝的重量比为1：0.5。
所述硅烷类单体为环氧基系列硅烷类单体和氨基系列硅烷类单体的组合。
所述环氧基系列硅烷类单体、氨基系列硅烷类单体的重量比为1：1。
所述环氧基系列硅烷类单体为3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷。
所述氨基系列硅烷类单体选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
所述填料为沸石。
所述的高效沥青阻燃剂的制备方法，步骤至少包括：将原料中的各组份按重量份称量，并依次投放至混料机中，搅拌时间为10min，搅拌速率为1500r/min，进行混合即得。
实施例3
一种高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：60份金属氢氧化物，15份聚磷酸铵，5份硅烷类单体，15份硼酸锌，5份填料。
所述原料还包括液压油；所述硼酸锌、液压油的重量比为1：0.5。所述液压油购买自美国陶氏化学，型号为UCON Hydrolube FG 46。
所述金属氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝。
所述氢氧化镁、氢氧化铝的重量比为1：1.5。
所述硅烷类单体为环氧基系列硅烷类单体和氨基系列硅烷类单体的组合。
所述环氧基系列硅烷类单体、氨基系列硅烷类单体的重量比为1：5。
所述环氧基系列硅烷类单体为3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷。
所述氨基系列硅烷类单体选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
所述填料为沸石。
所述的高效沥青阻燃剂的制备方法，步骤至少包括：将原料中的各组份按重量份称量，并依次投放至混料机中，搅拌时间为60min，搅拌速率为100r/min，进行混合即得。
实施例4
一种高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：50份金属氢氧化物，10份聚磷酸铵，3份硅烷类单体，7.5份硼酸锌，3份填料。
所述原料还包括液压油；所述硼酸锌、液压油的重量比为1：0.3。所述液压油购买自美国陶氏化学，型号为UCON Hydrolube FG 46。
所述金属氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝。
所述氢氧化镁、氢氧化铝的重量比为1：1。
所述硅烷类单体为环氧基系列硅烷类单体。
所述环氧基系列硅烷类单体为3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷。
所述填料为沸石。
所述的高效沥青阻燃剂的制备方法，步骤至少包括：将原料中的各组份按重量份称量，并依次投放至混料机中，搅拌时间为35min，搅拌速率为1200r/min，进行混合即得。
实施例5
一种高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：50份金属氢氧化物，10份聚磷酸铵，3份硅烷类单体，7.5份硼酸锌，3份填料。
所述原料还包括液压油；所述硼酸锌、液压油的重量比为1：0.3。所述液压油购买自美国陶氏化学，型号为UCON Hydrolube FG 46。
所述金属氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝。
所述氢氧化镁、氢氧化铝的重量比为1：1。
所述硅烷类单体为氨基系列硅烷类单体的组合。
所述氨基系列硅烷类单体选自氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
所述填料为沸石。
所述的高效沥青阻燃剂的制备方法，步骤至少包括：将原料中的各组份按重量份称量，并依次投放至混料机中，搅拌时间为35min，搅拌速率为1200r/min，进行混合即得。
实施例6
一种高效沥青阻燃剂，按重量份计，原料至少包括：50份金属氢氧化物，10份聚磷酸铵，3份硅烷类单体，7.5份硼酸锌，3份填料。
所述原料还包括液压油；所述硼酸锌、液压油的重量比为1：0.3。所述液压油购买自美国陶氏化学，型号为UCON Hydrolube FG 46。
所述金属氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝。
所述氢氧化镁、氢氧化铝的重量比为1：1。
所述硅烷类单体为环氧基系列硅烷类单体和氨基系列硅烷类单体的组合。
所述环氧基系列硅烷类单体、氨基系列硅烷类单体的重量比为5：1。
所述环氧基系列硅烷类单体为3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷。
所述氨基系列硅烷类单体选自氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
所述填料为沸石。
所述的高效沥青阻燃剂的制备方法，步骤至少包括：将原料中的各组份按重量份称量，并依次投放至混料机中，搅拌时间为35min，搅拌速率为1200r/min，进行混合即得。
性能测试
取100重交通道路石油沥青AH-130，去20份本发明中所制备的高效沥青阻燃剂，按本领域常规的技术方法进行混合，制备得到阻燃沥青，进行如下测试：
1.氧指数测试：氧指数法GB2406-93。
2.烟密度测试：烟密度GB/T 8627-1999
测试结果如表1所示：
表1性能测试结果
实施例 阻燃性能 抑烟性能
实施例1 34 50
实施例4 28 60
实施例5 29 57
实施例6 30 54
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效沥青阻燃剂，其特征在于，按重量份计，原料至少包括：40-60份金属氢氧化物，5-15份聚磷酸铵，1-5份硅烷类单体，5-15份硼酸锌，1-5份填料。
2.如权利要求1所述的高效沥青阻燃剂，其特征在于，按重量份计，原料至少包括：45-55份金属氢氧化物，8-12份聚磷酸铵，2-4份硅烷类单体，6-9份硼酸锌，2-4份填料。
3.如权利要求2所述的高效沥青阻燃剂，其特征在于，按重量份计，原料至少包括：50份金属氢氧化物，10份聚磷酸铵，3份硅烷类单体，7.5份硼酸锌，3份填料。
4.如权利要求1-3任一项所述的高效沥青阻燃剂，其特征在于，所述原料还包括液压油；所述硼酸锌、液压油的重量比为1：(0.1-0.5)。
5.如权利要求1-3任一项所述的高效沥青阻燃剂，其特征在于，所述金属氢氧化物为氢氧化镁和/或氢氧化铝。
6.如权利要求1-3任一项所述的高效沥青阻燃剂，其特征在于，所述硅烷类单体为环氧基系列硅烷类单体和/或氨基系列硅烷类单体。
7.如权利要求6所述的高效沥青阻燃剂，其特征在于，所述环氧基系列硅烷类单体包括3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、烯丙基缩水甘油醚中的至少一种。
8.如权利要求6所述的高效沥青阻燃剂，其特征在于，所述氨基系列硅烷类单体包括3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷中的至少一种。
9.如权利要求1-3任一项所述的高效沥青阻燃剂，其特征在于，所述填料包括沸石、二氧化钛、电气石粉、氧化锆、氧化硅、氧化锌、羟基磷灰石中的至少一种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的高效沥青阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤至少包括：将原料中的各组份按重量份称量，并依次投放至混料机中，搅拌时间为10min-60min，搅拌速率为100-1500r/min，进行混合即得。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112279557A (zh) * 2020-09-14 2021-01-29 中交基础设施养护集团宁夏工程有限公司 一种隧道专用阻燃沥青及其制备方法
CN112552696A (zh) * 2020-11-28 2021-03-26 重庆交通大学 一种适用于特长隧道铺装的低烟型阻燃改性沥青及其制备方法

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