本发明属于沥青技术领域，具体涉及一种阻燃耐高温沥青的制备方法。
背景技术：
沥青是一种分子量相对较小的、由众多小分子物质组成的非高分子材料共混物，主要用于道路建设中，沥青具有较差的弹性和耐老化性的特点。温度的变化对沥青的性能影响较大，温度高时，沥青易变软甚至熔化，温度低时，沥青容易变脆甚至开裂。这种对温度敏感的性质往往使沥青路面在夏天容易出现车辙现象，在冬天容易出现温缩开裂，造成财产的损失，甚至会引发交通事故，对人的生命安全造成威胁。
随着社会的快速发展，公路建设列为国家发展的重点项目之一，沥青的选用能够直接影响到公路的质量，传统的沥青铺成的路面已经无法满足发展的需求，因此，对沥青进行改性，改善和提高其路用性能，以满足不同恶劣环境下的使用需求。
在实际生产过程中，主要是通过加入沥青改性剂来完成对沥青的改性，在沥青或沥青混合料中加入天然或人工合成的有机或无机材料，常用的改性剂主要是热塑性弹体聚合物，如聚异戊二烯、苯乙烯和共轭二烯的无规或嵌段共聚物和丁基橡胶等，这些材料可熔融或分散在沥青中，增强沥青的机械性能、动力学性能和粘弹性，用以改善或提高沥青的路用性能，主要是改善沥青在高低温环境下的性能，减少高温时的形变，提高其抗车辙、抗疲劳、抗老化性能，以及提高其抵抗低温开裂的能力，增强在低温时的抗疲劳能力。通过改性，使沥青满足交通条件的要求。
沥青铺设完成后需要在复杂的自然环境下保持稳定，能在高温环境下使用是对沥青的很大考验。一方面我国南方地区夏季温度高，日照时间长，这就要求沥青在高温、强光照环境下不发生形变、不老化。另一方面，在道路沥青的使用过程中，车轮与路面摩擦生热会使沥青产生局部高温，也会影响沥青性能的稳定。
技术实现要素：
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种阻燃耐高温沥青的制备方法。以质量百分比分别为50%-60%的基质沥青、12%-25%的改性有机硅树脂、8%-15%的阻燃剂、5%-10%的稳定剂、1%-4%的增塑剂、5%-15%的滑石粉、3%-9%的表面活性剂为原料，通过加热熔化、发育处理、剪切三个步骤制备所述阻燃耐高温沥青。改性有机硅树脂具有优异的热氧化稳定性和耐候性，能够大幅度提升沥青的耐高温性能。阻燃剂由无机阻燃剂和有机阻燃剂混合制成，具有良好的阻燃抑烟效果。稳定剂由光稳定剂和热稳定剂组成，能够改善沥青的抗老化性能，使沥青在高温、强光照条件下保持性能的稳定。本发明中阻燃耐高温沥青对环境友好、耐高温性能优良，具有显著的阻燃抑烟效果，且制备方法简单易行。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：
本发明公开了一种阻燃耐高温沥青的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将原料混合均匀，在175-190℃条件下加热熔化，所述原料及其质量百分比为：
基质沥青：50%-60%
改性有机硅树脂：12%-25%
阻燃剂：8%-15%
稳定剂：5%-10%
增塑剂：1%-4%
滑石粉：5%-15%
表面活性剂：3%-9%；
步骤二：将步骤一中加热熔化后的混合物置于烘箱中，设置烘箱温度为175-190℃，发育处理80-100min；
步骤三：将步骤二中发育处理完成后的混合物在4000-5500r/min的速度下剪切80-100min，制得所述阻燃耐高温沥青；
所述改性有机硅树脂的制备方法为：将质量百分比为45%-65%的有机硅树脂和质量百分比为15%-30%的有机溶剂加入装有搅拌装置的微波辐射反应器中，控制搅拌速度为150-200r/min，在50-70℃温度下搅拌混合20-40min，然后依次加入质量百分比分别为0.5%-5%的交联剂、5%-10%的有机膨润土、12%-18%的玻璃粉，将温度升至120-150℃，继续搅拌50-80min后过滤，用去离子水洗涤滤饼2-4次，再将滤饼干燥，制得改性有机硅树脂。
本发明以基质沥青、改性有机硅树脂、阻燃剂、稳定剂、增塑剂、滑石粉、表面活性剂为原料，通过加热熔化、发育处理、剪切三个步骤制备所述阻燃耐高温沥青。有机硅树脂具有优异的热氧化稳定性，在250℃条件下加热14h后，有机硅树脂失重仅为2%-8%；在350℃条件下加热24h后，一般有机树脂失重为70%-90%，而有机硅树脂失重则低于20%。有机硅树脂在高温材料领域表现突出，可以和有机树脂、无机材料进行改性和匹配，实现结构功能一体化。另外，有机硅树脂还具有突出的耐候性，在紫外线的强烈照射下能够保持颜色的稳定，还具有防水、防盐雾、防霉菌等特性。以改性有机硅树脂作为沥青的耐热添加成分，能够明显提高沥青的耐候性和耐高温性能，且在温度急剧变化的使用环境下能够保持性能的稳定。滑石粉铺展均匀，滑润性好，具有一定的光泽，具有柔软光滑的效果，能够增进原料组分的相容性，提高沥青的外观效果。
进一步地，所述基质沥青为通用道路石油沥青。优选为50号基质沥青、70号基质沥青、90号基质沥青、110号基质沥青。
进一步地，所述阻燃剂由无机阻燃剂和有机阻燃剂按质量比为(6-10):1混合而成。所述无机阻燃剂为硼酸锌、八钼酸铵、三氧化钼中的一种或几种；所述有机阻燃剂为十溴二苯乙烷、四氯邻苯二甲酸酐、环氧氯丙烷中的一种或几种。无机阻燃剂有害性小，但是一般情况下阻燃效能较低，添加量较大，单独使用时阻燃效果并不显著，与有机阻燃剂配合使用能明显提高阻燃效果。
进一步地，所述稳定剂由光稳定剂与热稳定剂按质量比为(3-5):1混合而成。所述光稳定剂为羟基二苯甲酮、苯并三唑、水杨酸酯、三嗪中的一种或几种；所述热稳定剂为羧酸有机锡、硬脂酸铝、稀土稳定剂中的一种或几种。光稳定剂能够屏蔽或者吸收紫外线的能量，使高分子聚合物在光的辐射下，排除或者减缓光化学反应的可能性，阻止或延迟光老化的过程，延长沥青的使用寿命。热稳定剂能够阻止或延迟热老化的过程，增强沥青的热稳定性，延长沥青的使用寿命。
进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类化合物、环氧大豆油、柠檬酸酯中的一种或几种。增塑剂能够削弱分子之间的范德华力，增加分子链的移动性，降低分子链的结晶性，使物料的硬度、脆化温度下降，提高物料的伸长率、曲挠性和柔韧性。在沥青制备过程中加入增塑剂能有效改善沥青的韧性，降低其脆化温度，增强其在低温条件下的抗疲劳能力，提高其抵抗低温开裂的能力，延长其在低温环境下的使用寿命。本发明中选用的增塑剂环保无毒，有利于改善操作人员的工作条件。
进一步地，所述表面活性剂为木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种。表面活性剂的加入不仅能够润湿原料中粉末颗粒的表面，还能将粉末粒子间的空气和水分置换出来，破坏粉末中的絮凝体和聚集体，进而使粉末保持分散状态，使原料各组分之间相互融合，协同发挥不同原料的作用；同时表面活性剂还能改善沥青的粘度，改善其流动性，改善沥青的施工条件。
进一步地，所述改性有机硅树脂的制备方法中，所述有机硅树脂为聚烷基有机硅树脂。优选为甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷。
进一步地，所述改性有机硅树脂的制备方法中，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二乙三胺中的一种或几种。交联剂能够在线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，增强沥青的强度和粘弹性。
本发明具有以下优点：
1.本发明中沥青粘弹性优良，制备方法简单，施工方便。
2.本发明中沥青耐高温性能好，能在高温、强光照条件下保持性能的稳定。
3.本发明中沥青阻燃抑烟效果优良，在生产和使用过程中烟气产生量小，对环境友好，有利于改善操作人员的施工条件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
步骤一：将质量百分比分别为51%的基质沥青、20%的改性有机硅树脂、8%的阻燃剂、8%的稳定剂、2%的环氧大豆油、5%的滑石粉、6%的十二烷基苯磺酸钠混合均匀，在180℃加热熔化。
步骤二：将步骤一中加热熔化后的混合物置于烘箱中，设置烘箱温度为180℃，发育处理85min。
步骤三：将步骤二中发育处理完成后的混合物在5000r/min的速度下剪切100min，制得所述阻燃耐高温沥青。
所述改性有机硅树脂的制备方法为：将质量百分比为48%的甲基三氯硅烷和质量百分比为28%的二甲苯加入装有搅拌装置的微波辐射反应器中，控制搅拌速度为200r/min，在50℃温度下搅拌混合25min，然后依次加入质量百分比分别为3%的过氧化苯甲酰、5%的有机膨润土、16%的玻璃粉，将温度升至120℃，继续搅拌50min后过滤，用去离子水洗涤滤饼2次，再将滤饼干燥，制得改性有机硅树脂。
所述阻燃剂由硼酸锌和十溴二苯乙烷按质量比为8:1混合而成。
所述稳定剂由羟基二苯甲酮与硬脂酸铝按质量比为4:1混合而成。
将制备的阻燃耐高温沥青进行浴火实验，检测所得浴火时烟雾浓度为17.8%，浴火实验结束后箱体内剩余沥青质量为46.2g。
实施例2
步骤一：将质量百分比分别为54%的基质沥青、15%的改性有机硅树脂、12%的阻燃剂、6%的稳定剂、2%的环氧大豆油、8%的滑石粉、3%的十二烷基苯磺酸钠混合均匀，在180℃加热熔化。
步骤二：将步骤一中加热熔化后的混合物置于烘箱中，设置烘箱温度为180℃，发育处理85min。
步骤三：将步骤二中发育处理完成后的混合物在5000r/min的速度下剪切100min，制得所述阻燃耐高温沥青。
所述改性有机硅树脂的制备方法为：将质量百分比为62%的甲基三氯硅烷和质量百分比为20%的二甲苯加入装有搅拌装置的微波辐射反应器中，控制搅拌速度为200r/min，在50℃温度下搅拌混合25min，然后依次加入质量百分比分别为1%的过氧化苯甲酰、5%的有机膨润土、12%的玻璃粉，将温度升至120℃，继续搅拌50min后过滤，用去离子水洗涤滤饼2次，再将滤饼干燥，制得改性有机硅树脂。
所述阻燃剂由硼酸锌和十溴二苯乙烷按质量比为8:1混合而成。
所述稳定剂由羟基二苯甲酮与硬脂酸铝按质量比为4:1混合而成。
将制备的阻燃耐高温沥青进行浴火实验，检测所得浴火时烟雾浓度为12.4%，浴火实验结束后箱体内剩余沥青质量为50.1g。
实施例3
步骤一：将质量百分比分别为53%的基质沥青、12%的改性有机硅树脂、10%的阻燃剂、6%的稳定剂、4%的环氧大豆油、12%的滑石粉、3%的十二烷基苯磺酸钠混合均匀，在180℃加热熔化。
步骤二：将步骤一中加热熔化后的混合物置于烘箱中，设置烘箱温度为180℃，发育处理85min。
步骤三：将步骤二中发育处理完成后的混合物在5000r/min的速度下剪切100min，制得所述阻燃耐高温沥青。
所述改性有机硅树脂的制备方法为：将质量百分比为60%的甲基三氯硅烷和质量百分比为15%的二甲苯加入装有搅拌装置的微波辐射反应器中，控制搅拌速度为200r/min，在50℃温度下搅拌混合25min，然后依次加入质量百分比分别为5%的过氧化苯甲酰、8%的有机膨润土、12%的玻璃粉，将温度升至120℃，继续搅拌50min后过滤，用去离子水洗涤滤饼2次，再将滤饼干燥，制得改性有机硅树脂。
所述阻燃剂由硼酸锌和十溴二苯乙烷按质量比为8:1混合而成。
所述稳定剂由羟基二苯甲酮与硬脂酸铝按质量比为4:1混合而成。
将制备的阻燃耐高温沥青进行浴火实验，检测所得浴火时烟雾浓度为16.3%，浴火实验结束后箱体内剩余沥青质量为47.9g。
对比例1
将90号基质沥青直接进行浴火实验，检测所得浴火时烟雾浓度为49.8%。浴火实验结束后箱体内剩余沥青质量为25.6g。
实施例1-3和对比例1中所述浴火实验的实验方法为：将实施例1-3中制备的阻燃耐高温沥青与对比例1中的90号基质沥青分别称取50g放置于同样大小不可以燃烧的密闭箱体内，每个箱体氧气浓度一样且火苗大小一样，每个箱体内设置有烟雾浓度检测仪和质量传感器。烟雾浓度检测仪用来测量沥青浴火时烟雾浓度，质量传感器用来测量浴火实验结束后箱体内剩余沥青的质量。
由实施例1-3与对比例1中浴火实验结果可知，在进行浴火实验时，本发明中制备的阻燃耐高温沥青浴火时的烟雾浓度明显低于传统的90号基质沥青，浴火实验结束后箱体内剩余沥青明显高于传统的90号基质沥青。说明本发明中制备的阻燃耐高温沥青具有显著的抑烟效果，同时阻燃性能也明显高于传统的90号基质沥青。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。