专利名称：一种无卤阻燃聚合物改性沥青及其制备方法
技术领域：
本发明是一种无卤阻燃聚合物改性沥青及其制备方法。
背景技术：
近年来，我国高速公路发展迅速，特别是西部地区，崇山峻岭较多，有大量的公路隧道工程在建和待建。由于公路隧道向长大化方向发展，以及行车速度和密度的加大，使得车辆在隧道中的故障和相互撞击、货物的自燃等各种原因造成的隧道火灾事故的危险性呈上升的趋势。长期以来，公路隧道中路面铺装材料主要局限于水泥混凝土，因为水泥混凝土在隧道内潮湿的使用条件下不易发生结构性破坏，施工简单，路面的耐久性相对较好。然而，随着我国高等级公路的不断修建，公路隧道路面等级不断地提高，水泥混凝土路面的缺陷逐渐显现出来，主要表现在(1)路面平整度差、行车舒适性不好。水泥混凝土的模量大，收缩性强，平整度差，汽车在其上行驶时，振动较大，影响行车舒适；(2)水泥混凝土路面的抗滑性能衰减较快，行车安全性较差。水泥混凝土路面在刚通车时，采取拉槽刻痕等技术措施来改善其表面的抗滑能力，随着时间的推移，由于磨耗，抗滑能力很快降低，对高速行驶带来了安全隐患；(3)行车噪声大，隧道环境质量差。汽车在水泥混凝土路面上行驶时，会产生较大的摩擦声和发动机振动的声音，加之汽车行驶时轮胎摩擦路面产生大量灰尘。因此，水泥混凝土路面已难以满足现代高等级公路隧道路面铺装的要求。
与水泥混凝土路面相比，沥青混凝土路面的抗滑性、平整性、吸音性等比较优良，且养护容易，在公路建设中得到了越来越广泛的应用。但由于沥青主要是由碳、氢组成，具有易燃的特点，一旦隧道内由于车辆碰撞等原因发生火灾，沥青路面也会同时起火或产生浓烟，从而加重了火灾和人员逃生的难度。因此，为减少隧道火灾的危害，用于隧道路面的沥青应具有良好的阻燃性。
提高沥青阻燃性的常用方法是通过添加阻燃剂。美国发明专利4659381提出在沥青中掺入1～5％的聚磷酸铵、1～20％的含卤阻燃剂和20～30％的填料(如氢氧化铝)，可制得屋面用阻燃沥青。中国发明专利CN 1569963A公开了一种阻燃改性沥青混合料的制备方法，沥青阻燃性的提高是通过添加2～30％卤素阻燃剂、1～10％含氮杂环物阻燃剂和2～5％金属氧化物的水合物。中国发明专利CN 1580129A公开的阻燃改性沥青混合料是通过加入2～30％卤素阻燃剂、2～4％含磷无机化合物和10～20％的抑烟剂来提高沥青的阻燃性。在这些阻燃改性沥青或其混合料中，均使用了卤素阻燃剂。然而，由于卤素阻燃剂主要是通过反应生成卤化氢或金属卤化物而发挥阻燃作用，这些化合物同时也增大了火灾中有毒、遮蔽性以及腐蚀性气体的生成量，对人们的生命构成重大威胁，且增大了施救人员的工作难度。近10多年来，有关卤素阻燃剂及其燃烧产物对人类健康和环境的影响已引起国际社会的广泛关注，在发达国家一些卤素阻燃剂如五溴二苯醚、八溴二苯醚已被禁用。近些年来，随着人们环保意识的增强，无卤素阻燃技术的研究十分活跃，只要人们能研究找到低毒且无腐蚀性气体产生的无卤素阻燃剂，都会优先选择后者。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃烧时不产生有毒气体的无卤阻燃聚合物改性沥青及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种无卤阻燃聚合物改性沥青，其特征是它由无卤阻燃剂、聚合物和沥青原料组成，各原料所占质量百分比为无卤阻燃剂5～15、聚合物2～7、沥青78～93。
所述的无卤阻燃剂为磷系阻燃剂与氮系阻燃剂的复合物，它们两者之间的质量份数比为1～3∶1。
所述的聚合物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段热塑性弹性体(SBS)或丁苯橡胶(SBR)。
所述的沥青为石油沥青，其软化点为43～65℃，25℃针入度大于40dmm。
所述的磷系阻燃剂可为磷酸三甲苯酯、聚磷酸胺、磷酸三乙酯的一种或一种以上的混合物，混合时的配比为任意比；氮系阻燃剂可为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐的一种或一种以上的混合物，混合时的配比为任意比。
一种无卤阻燃聚合物改性沥青的制备方法，其特征是按如下步骤进行(1)按各原料所占质量百分比为无卤阻燃剂5～15、聚合物2～7、沥青78～93选取无卤阻燃剂、聚合物和沥青原料备用；(2)将聚合物加入到熔融的沥青中，维持温度为150～200℃，并在1000～6000rpm转速下，高速搅拌2～4小时，使其共混均匀而制得聚合物改性沥青；(3)将无卤复合阻燃剂加入到熔融的聚合物改性沥青中，继续高速搅拌0.5～1小时，使其共混均匀而制得无卤阻燃聚合物改性沥青。
本发明的有益效果是一、采用的无卤阻燃剂能显著提高沥青的阻燃性能，燃烧时不产生卤化氢或金属卤化物等有毒气体，对人类健康和环境的影响大大减轻。
二、无卤阻燃剂为磷系与氮系复合阻燃体系，可发挥磷-氮协同效应，具有较高的性价比。
三、制备的无卤阻燃聚合物改性沥青具有优良的物理性能。
本发明制备的无卤阻燃聚合物改性沥青适用于公路隧道路面建设。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1将4.0份(质量份数，以下同)SBS加入到87份熔融的泰州90号道路沥青(软化点46℃，针入度88dmm)中，维持温度为185℃，并在5000rpm的剪切速率下，高速搅拌2小时，使其共混均匀而制得SBS改性沥青。再将5份磷酸三甲苯酯、4份三聚氰胺加入到熔融的SBS改性沥青中，继续搅拌0.5小时，使其共混均匀而制得无卤阻燃SBS改性沥青。经性能测试，阻燃SBS改性沥青的极限氧指数(LOI)为23.8％，软化点为70℃，5℃延度为41cm。
实施例2将4份(质量份数，以下同)SBR加入到88份熔融的SK-70道路沥青(软化点46℃，针入度71dmm)中，维持温度为170℃，并在3000rpm的剪切速率下，高速搅拌2小时，使其共混均匀而制得SBR改性沥青。再将2份磷酸三乙酯、3份聚磷酸胺和3份三聚氰胺加入到熔融的SBR改性沥青中，继续搅拌1小时，使其共混均匀而制得无卤阻燃SBR改性沥青。经性能测试，阻燃SBR改性沥青的LOI为23.4％，软化点为65℃，5℃延度为39cm。
实施例3将3.5份(质量份数，以下同)SBS加入到89.5份熔融的泰州70号道路沥青(软化点47℃，针入度76dmm)中，维持温度为180℃，并在4000rpm的剪切速率下，高速搅拌3小时，使其共混均匀而制得SBS改性沥青。再将2份磷酸三甲苯酯、1份聚磷酸胺、1份磷酸三乙酯、2份三聚氰胺和1三聚氰胺氰尿酸盐加入到熔融的SBS改性沥青中，继续搅拌1小时，使其共混均匀而制得无卤阻燃SBS改性沥青产品。经性能测试，阻燃SBS改性沥青的LOI为23.6％，软化点为67℃，5℃延度为33cm。
实施例4将5.0份(质量份数，以下同)SBS加入到90份熔融的泰州90号道路沥青(软化点46℃，针入度88dmm)中，维持温度为180℃，并在5000rpm的剪切速率下，高速搅拌2小时，使其共混均匀而制得SBS改性沥青。再将3份磷酸三甲苯酯和2份三聚氰胺加入到熔融的SBS改性沥青中，继续搅拌0.5小时，使其共混均匀而制得无卤阻燃SBS改性沥青。经性能测试，阻燃SBS改性沥青的LOI为22.8％，软化点为76℃，5℃延度为46cm。
上述实施例仅用于对本发明作进一步的说明，而不是对本发明的限制。本发明的无卤阻燃剂、聚合物和沥青原料的上下限取值以及区间值都能实现本发明，以及无卤阻燃剂、聚合物各具体的原料都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。
权利要求
1.一种无卤阻燃聚合物改性沥青，其特征是它由无卤阻燃剂、聚合物和沥青原料组成，各原料所占质量百分比为无卤阻燃剂5～15、聚合物2～7、沥青78～93。
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚合物改性沥青，其特征在于所述的无卤阻燃剂为磷系阻燃剂与氮系阻燃剂的复合物，它们两者之间的质量份数比为1～3∶1。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚合物改性沥青，其特征在于聚合物为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段热塑性弹性体或丁苯橡胶。
4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚合物改性沥青，其特征在于沥青为石油沥青，其软化点为43～65℃，25℃针入度大于40dmm。
5.根据权利要求2所述的一种无卤阻燃聚合物改性沥青，其特征在于所述的磷系阻燃剂为磷酸三甲苯酯、聚磷酸胺、磷酸三乙酯的一种或一种以上的混合物，混合时的配比为任意比；氮系阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐的一种或一种以上的混合物，混合时的配比为任意比。
6.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚合物改性沥青的制备方法，其特征是按如下步骤进行1)按各原料所占质量百分比为无卤阻燃剂5～15、聚合物2～7、沥青78～93选取无卤阻燃剂、聚合物和沥青原料备用；2)将聚合物加入到熔融的沥青中，维持温度为150～200℃，并在1000～6000rpm转速下，高速搅拌2～4小时，使其共混均匀而制得聚合物改性沥青；3)将无卤复合阻燃剂加入到熔融的聚合物改性沥青中，继续高速搅拌0.5～1小时，使其共混均匀而制得无卤阻燃聚合物改性沥青。
全文摘要
本发明提供了一种无卤阻燃聚合物改性沥青及其制备方法。一种无卤阻燃聚合物改性沥青，其特征是它由无卤阻燃剂、聚合物和沥青原料组成，各原料所占质量百分比为无卤阻燃剂5～15、聚合物2～7、沥青78～93。所述无卤阻燃聚合物改性沥青的制备方法是将聚合物加入到熔融的沥青中，维持温度为150～200℃，并在1000～6000rpm转速下，高速搅拌2～4小时，使其共混均匀而制得聚合物改性沥青；将无卤复合阻燃剂加入到熔融的聚合物改性沥青中，继续高速搅拌0.5～1小时，使其共混均匀而制得无卤阻燃聚合物改性沥青。本发明所制得的无卤阻燃聚合物改性沥青不仅具有较高的阻燃性能和优良的物理性能，而且燃烧时不产生卤化氢等有毒气体，对人类健康和环境的影响大大减轻。
文档编号C08K5/521GK1861689SQ20061001938
公开日2006年11月15日 申请日期2006年6月15日 优先权日2006年6月15日
发明者余剑英, 吴少鹏, 罗小锋, 丛培良, 曾旋 申请人:武汉理工大学