CN113861617A - 一种阻燃型彩色沥青材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及道路工程材料技术领域，具体涉及一种阻燃型彩色沥青材料，并进一步公开其制备方法。本发明所述阻燃型彩色沥青材料，以微藻油、SBS、氢化石油树脂、负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物、竹木质纤维、卡英思粉和无机颜料为制备原料，不仅具有优良的高温性能和阻燃性能，环保性能更优，且制备工艺简单、成本较低，可适用于步行道、园林公园景观道、道路路口警示区、高速公路减速带等场所，除了起到一般的道路通行功能外，具有视觉美感，兼具警示作用等。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程材料技术领域，具体涉及一种阻燃型彩色沥青材料，并进一步公开其制备方法。
背景技术
随着我国交通基础设施的高速发展，道路交通在满足日常出行的基本需求前提下，人们对沥青路面与环境间的协调提出了更高的要求，传统的黑色沥青路面从色彩方面已经不能满足人们需求，新型的彩色沥青路面，因其具有方便交通管理引导、防止交通事故、美化城市形象，体现城市的特色和景观效益等特点逐步被大家认可，目前已经广泛应用于高速公路、城市道路、旅游景区以及专用于紧急服务和贵宾证持有者的电子收费站车道。
目前，传统的彩色沥青加工主要有三种方式：其一是通过普通沥青直接改性制得，这种彩色沥青胶结料通常为棕红色产品，具备普通沥青抗老化能力强的特点；其二是通过普通黑色沥青直接进行脱色生产得到无色胶结料后再加入上色料得到彩色胶结料；其三则是模仿石油沥青组分，采用石油树脂与高分子改性剂、颜料等共混改性而成的胶结料，也是目前发展最快、应用最广泛的一种彩色沥青材料。
但是，无论上述任何彩色沥青材料，其主要都有碳氢物组成，在面对路面发生火灾时，这些物质会起到助燃作用加重火灾，特别是在隧道等封闭环境下，一旦发生火灾，沥青路面会同时起火或发生浓烟，从而加重了隧道救援的难度，造成了极大的财产和人员伤亡。可见，对于彩色沥青材料而言，除了要具有普通沥青混凝土的弹性强、减振性强和容易清扫冲洗等良好性能外，对其阻燃性能也提出了较高的要求。可见，开发一种阻燃性能较好的彩色沥青材料具有积极的意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种阻燃型彩色沥青材料，所述彩色沥青材料具有光热稳定、环保且阻燃性能优异的性能优势；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述阻燃型彩色沥青材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种阻燃型彩色沥青材料，其制备原料包括：氢化石油树脂30-45重量份、SBS 8-15重量份、微藻油35-50重量份、负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物8-15重量份、竹木质纤维2-8重量份、卡英思粉2-6重量份、无机颜料2-8重量份。
具体的，所述负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物中，纳米二氧化钛的负载量≤2wt％。
具体的，所述负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物的制备步骤包括：称取一定量的钛酸四丁酯置加入到适量无水乙醇中搅拌，加入适量的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物，超声处理2h，调至溶液的PH为4～5，超声至钛酸四丁酯完全水解，用去离子水洗涤、80℃真空干燥12h即可。
具体的，所述纳米二氧化钛粒子占所述镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物的质量比为1-2wt％。
具体的，所述氢化石油树脂为氢化C5石油树脂和/或氢化C9石油树脂，并优选所述氢化石油树脂的软化点为105-110℃。
具体的，所述SBS的熔融指数为0.03-0.10g/min。
具体的，所述微藻油含有60-70wt％的石沥青。
具体的，所述竹木质材料纤维的粒径为60-80目。
具体的，所述无机颜料包括氧化铁红、氧化铬绿或氧化铁黄。
本发明还公开了一种制备所述阻燃型彩色沥青材料的方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述微藻油进行加热，并加入选定量的所述SBS混匀，并进行高速剪切处理；
(2)继续加入选定量的所述氢化石油树脂、负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物、竹木质纤维、卡英思粉和无机颜料混匀，并进行低速剪切处理；
(3)将所得混合料进行发育，即得所需彩色沥青材料。
具体的，所述阻燃型彩色沥青材料的制备方法：
所述步骤(1)中，控制所述微藻油加热至180℃-190℃；
所述步骤(1)中，控制所述高速剪切步骤的转速为3000-3500r/min，优选剪切时间1h；
所述步骤(2)中，控制所述低速剪切步骤的转速为200-300r/min，优选剪切时间0.5h；
所述步骤(3)中，控制所述发育步骤的时间为0.5-2h。
本发明所述阻燃型彩色沥青材料，以微藻油、SBS、氢化石油树脂、负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物、竹木质纤维、卡英思粉和无机颜料为制备原料；其中：
所述微藻油中含有的石沥青成分可以显著提升彩色沥青的高温性能，且由于微藻油是由微藻制得的，微藻繁殖速度快，具有可再生性，故微藻油的生产成本较低；
所述氢化石油树脂代替石油树脂，通过加氢使树脂中的双键、部分苯环饱和，并脱除树脂在聚合过程中残留的卤化物，大大提高了材料的光热稳定性，且氢化石油树脂固有色更低，有利于着色；
所述负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物，因层间含有相当量的H2O和CO3 2-，在加热分解时会吸收大量的热，有助于降低材料表面燃烧区域的温度，阻止或者减缓了其热降解速度，起到冷却作用，并能够释放出能稀释可燃气体浓度的水，起到气相阻燃的作用；同时，高温条件下层板坍塌，会形成多孔性固体碱，此时不仅具有较高的比表面还有较多的表面吸附活性中心，可大量吸收材料燃烧产生的酸性气体和可挥发物质、烟气等，起到消烟的作用，而最终产生的热分解产物--氧化镁和氧化铝，不仅能够隔热、阻隔空气中的氧与材料接触，改变高分子的热分解途径，促使其交联成炭，并且在成炭过程中起到骨架作用，促进炭层的形成，更起到凝聚相阻燃作用；且负载二氧化钛以后，抗紫外效果良好；
所述竹木质纤维的木质结构及纤维硬质结构的存在，能与所述SBS的韧性网络相连形成稳定而不易变形的结构，使产品软化点提高，在耐热度指标温度以下的尺寸稳定性较高，而且，在高温共混下的干馏产物(木炭)留在了彩色沥青中，相当于一种吸附剂，环保性能好；与所述负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物相配合，阻燃性能更优。
本发明所述彩色沥青材料，不仅具有优良的高温性能和阻燃性能，环保性能更优，且制备工艺简单、成本较低，可适用于步行道、园林公园景观道、道路路口警示区、高速公路减速带等场所，除了起到一般的道路通行功能外，具有视觉美感，兼具警示作用等。
具体实施方式
本发明下述实施例中，所述负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物，按照如下方法进行制备：称取一定量的钛酸四丁酯置加入到适量无水乙醇中搅拌混匀，随后加入适量的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物(市售产品，其堆积密度约0.2g/cm3，含水量≤0.5％)混合，控制所述钛酸四丁酯与镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物的质量比为3-8：100，本方案选择5％的添加量，并加入占所述镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物质量2wt％的纳米二氧化钛粒子混合，经常规超声分散处理2h，并调节溶液体系pH为4-5，超声至钛酸四丁酯完全水解，用去离子水洗涤、并于80℃真空干燥12h，即可。
本发明下述实施例中：
所述氢化石油树脂的软化点为105-110℃；
所述SBS的熔融指数为0.03-0.10g/min；
所述微藻油含有60-70wt％的石沥青；
所述竹木质纤维的粒径为60-80目。
实施例1
本实施例所述阻燃型彩色沥青材料的制备原料包括：
将选定量的所述微藻油加热到185℃，并加入选定量的所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，于3200r/min的转速下进行高速剪切1h；再加入选定量的所述氢化石油树脂、负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物、竹木质纤维、卡英思粉和、无机颜料混合，于250r/min的转速下进行剪切0.5h，混合均匀后继续发育1h，制得所需彩色沥青。
实施例2
本实施例所述阻燃型彩色沥青材料的制备原料包括：
将选定量的所述微藻油加热到190℃，并加入选定量的所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，于3500r/min的转速下进行高速剪切1h；再加入选定量的所述氢化石油树脂、负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物、竹木质纤维、卡英思粉和、无机颜料混合，于300r/min的转速下进行剪切0.5h，混合均匀后继续发育1h，制得所需彩色沥青。
实施例3
本实施例所述阻燃型彩色沥青材料的制备原料包括：
将选定量的所述微藻油加热到180℃，并加入选定量的所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，于3000r/min的转速下进行高速剪切1h；再加入选定量的所述氢化石油树脂、负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物、竹木质纤维、卡英思粉和、无机颜料混合，于200r/min的转速下进行剪切0.5h，混合均匀后继续发育1h，制得所需彩色沥青。
对比例1
本实施例所述彩色沥青材料的制备原料及制备方法同实施例2，其区别仅在于，以普通石油树脂替代所述氢化石油树脂。
对比例2
本实施例所述彩色沥青材料的制备原料及制备方法同实施例2，其区别仅在于，不添加所述负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物。
对比例3
本实施例所述彩色沥青材料的制备原料及制备方法同实施例2，其区别仅在于，不添加所述的竹木质纤维。
对比例4
本实施例所述彩色沥青材料的制备原料及制备方法同实施例2，其区别仅在于，以芳烃油替代所述微藻油。
实验例
分别对上述实施例1-3及对比例1-4制得彩色沥青材料的性能进行测试，并以传统彩色沥青材料作为对照，测试结果见下表1。
表1彩色沥青的性能
从上表1中数据可以看出，本发明所述彩色沥青材料具有优良的高低温性能及环保性能，且彩色沥青的氧指数较高，说明彩色沥青具有良好的阻燃性能，可适用于步行道、园林公园景观道、道路路口警示区、高速公路减速带等场所；除了起到一般的道路通行功能外，更具有视觉美感，兼具警示作用等。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种阻燃型彩色沥青材料，其特征在于，其制备原料包括：氢化石油树脂30-45重量份、SBS 8-15重量份、微藻油35-50重量份、负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物8-15重量份、竹木质纤维2-8重量份、卡英思粉2-6重量份、无机颜料2-8重量份。
2.根据权利要求1所述阻燃型彩色沥青材料，其特征在于，所述负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物中，纳米二氧化钛的负载量≤2wt％。
3.根据权利要求1或2所述阻燃型彩色沥青材料，其特征在于，所述负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物的制备步骤包括：称取一定量的钛酸四丁酯置加入到适量无水乙醇中搅拌，加入适量的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物，超声处理2h，调至溶液的pH为4-5，超声至钛酸四丁酯完全水解，用去离子水洗涤，并于80℃真空干燥12h，即可。
4.根据权利要求1-3任一项所述阻燃型彩色沥青材料，其特征在于，所述氢化石油树脂为氢化C5石油树脂和/或氢化C9石油树脂。
5.根据权利要求1-4任一项所述阻燃型彩色沥青材料，其特征在于，所述SBS的熔融指数为0.03-0.10g/min。
6.根据权利要求1-5任一项所述阻燃型彩色沥青材料，其特征在于，所述微藻油含有60-70wt％的石沥青。
7.根据权利要求1-6任一项所述阻燃型彩色沥青材料，其特征在于，所述竹木质纤维的粒径为60-80目。
8.根据权利要求1-7任一项所述阻燃型彩色沥青材料，其特征在于，所述无机颜料包括氧化铁红、氧化铬绿或氧化铁黄。
9.一种制备权利要求1-8任一项所述阻燃型彩色沥青材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述微藻油进行加热，并加入选定量的所述SBS混匀，并进行高速剪切处理；
(2)继续加入选定量的所述氢化石油树脂、负载纳米二氧化钛的镁铝锌碳酸根型层状双氢氧化物、竹木质纤维、卡英思粉和无机颜料混匀，并进行低速剪切处理；
(3)将所得混合料进行发育，即得所需彩色沥青材料。
10.根据权利要求9所述阻燃型彩色沥青材料的制备方法，其特征在于：
所述步骤(1)中，控制所述微藻油加热至180℃-190℃；
所述步骤(1)中，控制所述高速剪切步骤的转速为3000-3500r/min；
所述步骤(2)中，控制所述低速剪切步骤的转速为200-300r/min；
所述步骤(3)中，控制所述发育步骤的时间为0.5-2h。
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