本发明属于阻燃沥青技术领域，具体涉及一种抑烟型沥青阻燃剂及其制备方法。
背景技术：
由于水泥混凝土路面存在着诸多不足：平整度差，影响行车舒适性；抗滑性能衰减较快；灰尘、噪声大，且路面接缝较易破坏等。基于以上原因，沥青路面成为隧道铺筑的主流，但由于沥青具有可燃性，在隧道工程中，空间局限，位置特殊，使用存在一定的火灾安全隐患。
隧道火灾事故，一直是隧道安全运营管理的重点。在沥青中加入阻燃剂可以有效地降低沥青道路交通火灾风险，保护人们的生命财产安全。沥青路面阻燃技术的发展，按照使用方法可以分为添加型和反应型，按化学组成可以分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。无机阻燃剂以其热稳定性好、不易挥发、在使用过程中不产生有毒性和腐蚀性气体等优点逐渐获得广泛应用。从目前对阻燃剂的要求来看，阻燃剂的发展方向已从单独的阻燃向阻燃、抑烟、环保的综合作用方向发展。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种生产工艺简单、成本低、环保的抑烟型沥青阻燃剂，该复合阻燃剂具有优良的阻燃性能，能够使阻燃沥青的极限氧指数高达26%以上，烟密度等级降低至72左右。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种抑烟型沥青阻燃剂，由以下重量份的原料混合组成：氢氧化镁10~15，硼酸锌15~25，高铝矾土5~10，表面改性剂的乙醇处理液65~75。
所述的表面改性剂为钛酸酯偶联剂。
所述的表面改性剂的乙醇处理液是以乙醇为溶剂制备钛酸酯偶联剂含量为10%的乙醇处理液。
所述的抑烟型沥青阻燃剂的制备方法：按重量配比将氢氧化镁、硼酸锌、高铝矾土投放至搅拌机中，转速1000r/min，搅拌10-20min，按重量配比加入表面改性剂的乙醇处理液，搅拌20-30min，静置2h后烘干、磨粉。
所述的抑烟型沥青阻燃剂制备的阻燃沥青：以质量百分含量计，所述阻燃沥青由90-96%的sbs改性沥青和4%-10%的阻燃剂在170-180℃下由高速剪切机搅拌而成，转速2000r/min，剪切时间30min。
所述的抑烟型沥青阻燃剂用于制备阻燃沥青混合料：按照级配曲线中各档石料及矿粉的比例取石料和矿粉，并同时加热至175-185℃，将石料拌合均匀后加入sbs改性沥青拌合，以sbs改性沥青的重量为基准，再加入4%-10%所述沥青阻燃剂，同时加入已经加热过的矿粉，搅拌均匀，得到所述阻燃沥青混合料。
本发明的有益效果：（1）本发明沥青阻燃剂的各组份无毒，容易混合均匀，生产工艺和使用工艺简单。（2）本发明沥青阻燃剂具有优良的阻燃和抑烟性能，能够使添加本发明阻燃剂的sbs改性沥青的极限氧指数高达26%以上，烟密度等级降低至72左右，并且沥青混合料燃烧过程不产生有毒气体，安全环保；成本较低，具有广泛的经济适用性。（3）本发明阻燃剂的阻燃机理为凝聚相阻燃和气相阻燃，具体反应过程为：氢氧化镁一般在温度达到300℃之后开始分解，生成氧化镁和水蒸汽，氧化镁固体在沥青表面会形成一层氧化膜，中断热交换的同时隔绝了沥青与氧气的接触，水蒸气能够吸热，降低燃烧温度；在阻燃过程中，氢氧化镁不但起到了阻燃作用，并且可以中和燃烧过程产生的酸和腐蚀性气体。当温度高于300℃时，硼酸锌热分解，失去结晶水，能够吸热且稀释空气中的氧气，还有一部分的锌以氧化锌或者氢氧化锌的形式进入空气，降低了可燃性气体的浓度。高铝矾土的主要成分是水铝石和高铝硅石，其主要的化学成分是氧化铝，硼酸锌作为矿化剂与高铝矾土在高温下形成多孔的、硬质绝缘玻璃层，附着在沥青表面，隔绝了沥青与可燃气体的接触，从而达到协同阻燃的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施例沥青阻燃剂由以下重量份的原料混合组成：硼酸锌25，表面改性剂的乙醇处理液75。
本实施例的沥青阻燃剂的制备方法如下：按重量配比将硼酸锌加入表面改性剂处理液中，以1000r/min的转速，搅拌20-30min，静置2h后烘干、磨粉。
实施例2
本实施例的沥青阻燃剂由以下重量份的原料混合组成：硼酸锌17，高铝矾土8，表面改性剂的乙醇处理液60。
本实施例的沥青阻燃剂的制备方法如下：按重量配比将硼酸锌、高铝矾土投放至搅拌机中，以1000r/min的转速，搅拌10-20min，按重量比加入表面改性剂处理液，按原来的转速，搅拌20-30min，静置2h后烘干、磨粉。
实施例3
本实施例的沥青阻燃剂由以下重量份的原料混合组成：硼酸锌15，氢氧化镁10，表面改性剂的乙醇处理液75。
本实施例的沥青阻燃剂的制备方法如下：按重量配比将硼酸锌、氢氧化镁投放至搅拌机中，以1000r/min的转速，搅拌10-20min，按重量比加入表面改性剂处理液，按原来的转速，搅拌20-30min，静置2h后烘干、磨粉。
实施例4
本实施例的沥青阻燃剂由以下重量份的原料混合组成：氢氧化镁10，硼酸锌15，高铝矾土5，表面改性剂的乙醇处理液75。
本实施例的沥青阻燃剂的制备方法如下：按重量比将硼酸锌、高铝矾土、氢氧化镁投放至搅拌机中，以1000r/min的转速，搅拌10-20min，按重量比加入表面改性剂处理液，按原来的转速搅拌20-30min，静置2h后烘干、磨粉。
在以上实施例的具体应用中，取sbs改性沥青、石料和矿粉制备沥青混合料,并向该沥青混合料中加入10%沥青重量的上述沥青阻燃剂。具体地,首先，按照级配曲线中各档石料及矿粉的比例取石料和矿粉加热至175℃，将石料拌合均匀后加入sbs改性沥青拌合，然后，按配比加入上述沥青阻燃剂，同时加入已经加热过的矿粉，搅拌均匀，得到所述阻燃沥青混合料，
并与不添加阻燃剂的sbs改性沥青混合料性能进行对比。
sbs改性沥青的技术指标如表1所示。
表1sbs改性沥青的技术要求及检测结果
对sbs改性沥青与阻燃沥青进行极限氧指数和烟密度对比，sbs改性沥青混合料与sbs改性阻燃沥青混合料进行路用性能试验对比，试验结果见表2和表3。
表2沥青性能对比试验结果
沥青阻燃剂的性能主要由极限氧指数和烟密度两个指标来确定。
由表2可以看出来，阻燃剂的添加，能够使沥青的极限氧指数高达26%左右，烟密度等级降低至72左右，明显地提高沥青混合料的阻燃性能。实施例2的极限氧指数高于实施例1的同时也高于实施例3，并且实施例2的烟密度等级低于实施例1的同时也低于实施例3，表明高铝矾土与硼酸锌共同使用时，有很好的协同增效作用。从实施例4可以看出，硼酸锌、高铝矾土、氢氧化镁三者复配使用，阻燃性能优良。
表3沥青混合料的性能对比试验结果
由表3可以看出来，阻燃剂的添加，对沥青混合料的浸水残留稳定度、冻融劈裂强度和动稳定度等各项技术指标影响不大。实施例2的极限氧指数高于实施例1的同时也高于实施例3，并且实施例2的烟密度等级低于实施例1的同时也低于实施例3，表明高铝矾土与硼酸锌共同使用时，有很好的协同增效作用。从实施例4可以看出，硼酸锌、高铝矾土、氢氧化镁三者复配使用，阻燃性能优良。
实施例5
本实施例的沥青阻燃剂由以下重量份的原料混合组成：氢氧化镁10，硼酸锌25，高铝矾土5，钛酸酯偶联剂的乙醇处理液75。本实施例的沥青阻燃剂的制备方法如下：按重量比将硼酸锌、高铝矾土、氢氧化镁投放至搅拌机中，以1000r/min的转速，搅拌10min，按重量比加入表面改性剂处理液，以原来的转速，搅拌30min，静置2h后烘干、磨粉。
实施例6
本实施例的沥青阻燃剂由以下重量份的原料混合组成：氢氧化镁15，硼酸锌15，高铝矾土10，钛酸酯偶联剂的乙醇处理液65。
本实施例的沥青阻燃剂的制备方法如下：按重量比将硼酸锌、高铝矾土、氢氧化镁投放至搅拌机中，以1000r/min的转速，搅拌20min，按重量比加入表面改性剂处理液，以原来的转速，搅拌20min，静置2h后烘干、磨粉。
实施例7
本实施例的沥青阻燃剂由以下重量份的原料混合组成：氢氧化镁14，硼酸锌18，高铝矾土8，钛酸酯偶联剂的乙醇处理液70。
本实施例的沥青阻燃剂的制备方法如下：按重量比将硼酸锌、高铝矾土、氢氧化镁投放至搅拌机中，以1000r/min的转速，搅拌15min，按重量比加入表面改性剂处理液，按原来的速度，搅拌25min，静置2h后烘干、磨粉。
实施例8
本实施例的沥青阻燃剂由以下重量份的原料混合组成：氢氧化镁12，硼酸锌22，高铝矾土6，钛酸酯偶联剂的乙醇处理液72。
本实施例的沥青阻燃剂的制备方法如下：按重量比将硼酸锌、高铝矾土、氢氧化镁投放至搅拌机中，以1000r/min的转速，搅拌18min，按重量比加入表面改性剂处理液，按原来的速度，搅拌18min，静置2h后烘干、磨粉。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。