本发明属于新型改性沥青材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃抑烟沥青及其制备方法。
背景技术：
近几十年，随着我国经济的快速发展和城市人口的急剧膨胀，生态环境问题日益突出，空气质量急剧下降，逐渐成为困扰经济发展的瓶颈。为此，十八大重点强调统筹人与自然和谐发展，核心是在坚持走新型工业化道路，加快经济增长方式转变的同时大力发展生态效益型经济，努力使经济社会发展与资源、环境承载能力相适应。2014年4月国家首次修订通过《中华人民共和国环境保护法》，将环保理念纳入法律。此后，绿色交通理念逐步得到重视，该理念的其中一点强调低排放、低污染。
从目前来看，国内大部分路面的面层均采用沥青材料，尤其是高速公路面层，极少数路面选用水泥混凝土材料，这是由于沥青路面具有水泥混凝土等路面所不具备的一系列优良性能，如沥青路面具有表面平整无接缝、噪声小、机械化施工程度较高、养护维修方便等优点。但是，目前绝大多数热拌沥青混合料在拌合和施工过程中会产生大量的烟气，该烟气严重影响施工人员的健康，且对环境造成了污染。其中，该污染源是由于沥青结合料造成的。近些年，研究人员针对这些此问题展开了大量的研究，并取得了一定的成果，如采用温拌、冷拌沥青混合料技术或向沥青中加入阻燃剂，以达到节能减排的作用。但是，温拌和冷拌技术只能采用粘稠度较低的沥青，故对沥青路面的耐久性产生不利的影响，而采用的阻燃剂多为无机氢氧化物阻燃剂或有机阻燃剂，由于阻燃剂掺加量较大，虽然能起到阻燃抑烟作用，但是其成本较高，且大多数阻燃剂并不能改善沥青的常规性能，有些甚至会产生不利影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种无卤阻燃抑烟沥青及其制备方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无卤阻燃抑烟沥青，按重量份计，包括以下原料：沥青100份，有机凹凸棒石1～5份，分散剂0.02～0.08份，消泡剂0.01～0.05份。
进一步的，其中沥青为基质沥青、sbs改性沥青或sbr改性沥青中的一种。
进一步的，分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或聚乙二醇中的一种或几种的混合物。
进一步的，消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯中的一种或几种。
进一步的，其中有机凹凸棒石由以下原料制成，按重量份计：凹凸棒石10份，有机化试剂1～2份，蒸馏水100～300份，偶联剂0.05～0.1份。
进一步的，有机化试剂为十二烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基氯化铵中的一种；偶联剂为硅烷偶联剂或硼酸酯偶联剂中的一种。
一种用于无卤阻燃抑烟沥青的制备方法，具体包括以下步骤：
1)、首先将蒸馏水、凹凸棒石和有机化试剂按照比例在70-80℃下混合均匀，得到混合物a；
2)、然后向混合物a中加入偶联剂，搅拌均匀后得到混合物b；
3)、然后将混合物b自然冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后干燥后研磨并过200目筛即可制得机凹凸棒石；
4)、将沥青加热至熔融状态后在1500-2500r/min的搅拌速度下依次加入机凹凸棒石和分散剂，然后搅拌均匀后得到混合物c；
5)、向混合物c中加入消泡剂并搅拌均匀，即可得到无卤阻燃抑烟沥青。
8、根据权利要求7所述的一种无卤阻燃抑烟沥青的制备方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)中均以300～400r/m的速率搅拌1.5-2.5h后得到混合物。
进一步的，步骤4)中，将沥青加热至150-170℃至熔融状态，然后以2000～3000r/min搅拌速度依次加入机凹凸棒石和分散剂，然后在150-170℃下提高搅拌速度至3000～4000r/m并保持20～30min，得到混合物c。
进一步的，步骤5)中，向混合物c中加入消泡剂并以500～1500r/m的速率搅拌3～5min，得到有机凹凸棒石改性沥青。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种无卤阻燃抑烟沥青及其制备方法，根据凹凸棒石的结构特性，首先选取有机化试剂对其进行有机化处理，得到与沥青具有较好相容性的有机凹凸棒石，然后采用加入偶联剂，进一步改善有机凹凸棒石的亲油性，在有机凹凸棒石和沥青的混合过程中加入分散剂，以提高凹凸棒石在沥青的分散性，通过增加在沥青中的比表面积发挥其阻隔特性，在搅拌末期加入消泡剂以消除高速搅拌过程中产生的大量气泡，最后得到的改性沥青体系具有优异的阻燃抑烟效果，可降低沥青混合料在拌合和施工过程中烟气的排放，改善施工条件，减少环境污染，体现了良好的环保效应。此外，相比于其它类型的阻燃剂，凹凸棒石在沥青中的掺量小，价格低廉，且提高了沥青的高低温性能，各项技术指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf40-2004)的要求，可在沥青路面中推广使用。
具体实施方式
一种无卤阻燃抑烟沥青，按重量份计，包括以下原料：沥青100份，有机凹凸棒石1～5份，分散剂0.02～0.08份，消泡剂0.01～0.05份。
其中有机凹凸棒石由以下原料制成，按重量份计：凹凸棒石10份，有机化试剂1～2份，蒸馏水100～300份，偶联剂0.05～0.1份。
其中沥青为基质沥青、sbs改性沥青或sbr改性沥青中的一种。
有机化试剂为十二烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基氯化铵中的一种。
偶联剂为硅烷偶联剂或硼酸酯偶联剂中的一种。
分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或聚乙二醇中的一种或几种的混合物。
消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯中的一种或几种。
一种无卤阻燃抑烟沥青的制备方法；具体包括以下步骤：
1)、首先将蒸馏水、凹凸棒石和有机化试剂按照比例在70-80℃下混合均匀，得到混合物a；
2)、然后向混合物a中加入偶联剂，搅拌均匀后得到混合物b；
3)、然后将混合物b自然冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后干燥后研磨并过200目筛即可制得有机凹凸棒石；
4)、将沥青加热至熔融状态后在1500-2500r/min的搅拌速度下依次加入有机凹凸棒石和分散剂，然后搅拌均匀后得到混合物c；
5)、向混合物c中加入消泡剂并搅拌均匀，即可得到无卤阻燃抑烟沥青。
具体的，步骤1)和步骤2)中均以300～400r/m的速率搅拌1.5-2.5h后得到混合物；
步骤4)中，将沥青加热至150-170℃至熔融状态，然后以2000～3000r/min搅拌速度依次加入机凹凸棒石和分散剂，然后在150-170℃下提高搅拌速度至3000～4000r/m并保持20～30min，得到混合物c。
步骤5)中，向混合物c中加入消泡剂并以500～1500r/m的速率搅拌3～5min，得到有机凹凸棒石改性沥青。
实施例1
步骤一、分别取100g蒸馏水、10g凹凸棒石和1.4g十八烷基三甲基氯化铵在70℃下以400r/m的速率搅拌1.5h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.05g硅烷偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1.5h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsk90#基质沥青加热到150℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入2g有机凹凸棒石和0.02g十二烷基苯磺酸钠，并保持该温度以3000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.01g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石改性沥青。
实施例2
步骤一、分别取150g蒸馏水、10g凹凸棒石和1.5g十八烷基三甲基氯化铵在80℃下以300r/m的速率搅拌2.5h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.06g硼酸酯偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsk90#基质沥青加热到150℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入4g有机凹凸棒石和0.06g十二烷基硫酸钠，并保持该温度以3000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.03g聚氧丙烯并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石改性沥青。
实施例3
步骤一、分别取200g蒸馏水、10g凹凸棒石和1.6g十八烷基三甲基氯化铵在72℃下以320r/m的速率搅拌2h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.08g硅烷偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsk90#基质沥青加热到150℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入6g有机凹凸棒石和0.08g十二烷基苯磺酸钠，并保持该温度以4000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.02g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石改性沥青。
实施例4
步骤一、分别取250g蒸馏水、10g凹凸棒石和1.8g十二烷基三甲基氯化铵在75℃下以340r/m的速率搅拌1.8h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.09g硅烷偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsk90#基质沥青加热到150℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入8g有机凹凸棒石和0.1g聚乙二醇，并保持该温度以3000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.04g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石改性沥青。
实施例5
步骤一、分别取300g蒸馏水、10g凹凸棒石和2g十二烷基三甲基氯化铵在16℃下以360r/m的速率搅拌2.2h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.1g硼酸酯偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsk90#基质沥青加热到150℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入10g有机凹凸棒石和1.2g十二烷基苯磺酸钠，并保持该温度以4000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.03g聚氧丙烯并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石改性沥青。
如表1所示，为实施例1-5有机凹凸棒石改性沥青的试验结果
表1
实施例6
步骤一、分别取100g蒸馏水、10g凹凸棒石和1.4g十八烷基三甲基氯化铵在80℃下以300r/m的速率搅拌2h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.05g硅烷偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsbs改性沥青加热到165℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入2g有机凹凸棒石和0.04g十二烷基苯磺酸钠，并保持该温度以4000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.04g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石/sbs改性沥青。
实施例7
步骤一、分别取150g蒸馏水、10g凹凸棒石和1.5g十八烷基三甲基氯化铵在70℃下以400r/m的速率搅拌1.5h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.06g硼酸酯偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsbs改性沥青加热到165℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入4g有机凹凸棒石和0.05g十二烷基硫酸钠，并保持该温度以3000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.03g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石/sbs改性沥青。
实施例8
步骤一、分别取200g蒸馏水、10g凹凸棒石和1.6g十八烷基三甲基氯化铵在72℃下以320r/m的速率搅拌2.5h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.08g硼酸酯偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsbs改性沥青加热到165℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入6g有机凹凸棒石和0.06g十二烷基苯磺酸钠，并保持该温度以3000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.03g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石/sbs改性沥青。
实施例9
步骤一、分别取250g蒸馏水、10g凹凸棒石和1.8g十二烷基三甲基氯化铵在78℃下以380r/m的速率搅拌1.8h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.09g硅烷偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsbs改性沥青加热到165℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入8g有机凹凸棒石和0.05g聚乙二醇，并保持该温度以4000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.05g聚氧丙烯并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石/sbs改性沥青。
实施例10
步骤一、分别取300g蒸馏水、10g凹凸棒石和2g十二烷基三甲基氯化铵在79℃下以350r/m的速率搅拌2.4h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.1g硅烷偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsbs改性沥青加热到165℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入10g有机凹凸棒石和0.09g十二烷基硫酸钠，并保持该温度以3000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.04g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石/sbs改性沥青。
如表2所示，为实施例6-10有机凹凸棒石/sbs改性沥青的试验结果。
表2
实施例11
步骤一、分别取100g蒸馏水、10g凹凸棒石和1.4g十八烷基三甲基氯化铵在80℃下以300r/m的速率搅拌2.5h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.06g硅烷偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsbr改性沥青加热到170℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入2g有机凹凸棒石和0.04g十二烷基苯磺酸钠，并保持该温度以4000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.05g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石/sbr改性沥青。
实施例12
步骤一、分别取150g蒸馏水、10g凹凸棒石和1.5g十八烷基三甲基氯化铵在70℃下以400r/m的速率搅拌1.5h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.07g硼酸酯偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsbr改性沥青加热到170℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入4g有机凹凸棒石和0.05g十二烷基苯磺酸钠，并保持该温度以3000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.04g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石/sbr改性沥青。
实施例13
步骤一、分别取200g蒸馏水、10g凹凸棒石和1.6g十八烷基三甲基氯化铵在75℃下以350r/m的速率搅拌2h，得到混合物a；
步骤二、向混合物a中加入0.08g硅烷偶联剂，以步骤一种相同的速率继续搅拌1h，得到混合物b；
步骤三、待混合物b冷却后进行真空抽滤和水洗至抽出的液体中没有气泡产生，然后进行干燥处理，随后进行研磨并过200目筛制得有机凹凸棒石；
步骤四、将200gsbr改性沥青加热到170℃至熔融状态后以2000r/m的搅拌速率依次加入6g有机凹凸棒石和0.06g十二烷基硫酸钠，并保持该温度以3000r/m的速率搅拌20min，得到混合物c；
步骤五、向混合物c中加入0.03g聚氧丙烯并以1000r/m的速率搅拌5min，得到有机凹凸棒石/sbr改性沥青。
如表3所示，为实施例11-15有机凹凸棒石/sbr改性沥青的试验结果。
表3
由表1-3可得，随着有机凹凸棒石掺量的增加，复合体系的氧指数均显著提高。其中，当有机凹凸棒石掺量为5％时，复合体系的氧指数均达到27％，达到难燃级别，显著提高沥青及其混凝土的阻燃性能。此外，有机凹凸棒石的加入显著提高了沥青的高温性能，且对低温性能略有改善。