本发明属于沥青技术领域，具体涉及一种制备阻燃抑烟沥青的方法。
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。
沥青生产过程中，要将沥青加热升温至180℃左右，以确保沥青的正常铺展和碾压，使沥青能完成正常的使用。但是在加热过程中会排出一定量的烟气，不仅污染环境，影响施工环境，还对工作人员的身体健康有很大的威胁。
技术实现要素：
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种制备阻燃抑烟沥青的方法。以质量百分比分别为65%-75%的基质沥青、5%-10%的阻燃剂、8%-18%的填充剂、2%-8%的增韧剂、5%-12%的稳定剂、3%-11%的异味中和剂为原料，通过加热熔化、烘箱中发育处理、剪切三个步骤制备所述阻燃抑烟沥青。阻燃剂具有优良的阻燃抑烟效果，能够减少甚至完全阻止沥青生产过程中烟气的产生，高效环保，对工作人员无危害。稳定剂的加入能够改善沥青的抗老化性能，使沥青在高低温、强光照的使用条件下不发生物理变化和化学变化，保持性能的稳定。填充剂选用碳纤维、α-纤维素、玻璃纤维、棉屑等纤维素类填充剂，在松油醇的存在下，在微波辐射反应釜中相互融合反应，制得所述填充剂。填充剂中原料对环境友好，能够显著改善沥青的强度，提高沥青的抗冲击性能，降低沥青的成型收缩率。异味中和剂则能改善沥青生产过程中的气味，改善施工条件。本发明中阻燃抑烟沥青对环境友好，阻燃抑烟效果好，抗老化能力强，同时制备方法简单易行。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：
本发明公开了一种制备阻燃抑烟沥青的方法，包括如下步骤：
步骤一：将质量百分比分别为65%-75%的基质沥青与5%-10%的阻燃剂混合，加热熔化，然后依次加入质量百分比分别为8%-18%的填充剂、2%-8%的增韧剂、5%-12%的稳定剂、3%-11%的异味中和剂，搅拌混合均匀；
步骤二：将步骤一中所得混合物置于烘箱中，控制烘箱内温度为170-185℃，发育处理70-100min；
步骤三：将步骤二中发育处理完成后的混合物进行剪切，制得阻燃抑烟沥青；
所述阻燃剂的制备方法为：将质量百分比分别为50%-65%的抑烟剂、20%-35%的八钼酸铵加入陶瓷球磨机中，球磨20-30min后，使用150-250目震动筛过筛，将通过震动筛的混合物颗粒转入微波辐射反应器内，再加入质量百分比为5%-12%的偶联剂和质量百分比为5%-15%的抗氧剂，控制搅拌速度为300-500r/min，在100-180℃下反应1-3h，制得所述阻燃剂；
所述填充剂的制备方法为：将质量百分比分别为25%-35%的碳纤维、12%-25%的α-纤维素、20%-30%的玻璃纤维、10%-20%的棉屑加入盛有质量百分比为18%-30%的松油醇的微波辐射反应釜内，控制搅拌速度为300-500r/min，在70-85℃下反应1-2h，制得所述填充剂。
本发明中以基质沥青、阻燃剂、填充剂、增韧剂、稳定剂、异味中和剂为原料通过加热熔化、烘箱发育处理、剪切三个步骤制备阻燃抑烟沥青。在原料组成上，阻燃剂为添加型无机阻燃剂，加工方法简单，具有优良的阻燃抑烟效果，能够减少甚至完全阻止沥青生产过程中烟气的产生，高效环保，对工作人员无危害。稳定剂的加入能够改善沥青的抗老化性能，使沥青在高低温、强光照的使用条件下不发生物理变化和化学变化，保持性能的稳定。填充剂选用碳纤维、α-纤维素、玻璃纤维、棉屑等纤维素类填充剂，在松油醇的存在下，在微波辐射反应釜中相互融合反应，制得所述填充剂。填充剂中原料对环境友好，能够显著改善沥青的强度，降低沥青的成型收缩率。异味中和剂则能改善沥青生产过程中的气味，改善施工条件。增韧剂能够改善沥青的柔韧性，提高沥青的粘弹性，增强其抗冲击性能，进而提高其抗车辙、抗疲劳性能。
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，所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或几种。
进一步地，所述稳定剂由光稳定剂与热稳定剂按质量比为(2-4):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，所述异味中和剂为蓖麻油酸锌、艾草精油、香茅油、兰花精油、薄荷油中的一种或几种。异味中和剂能改善沥青生产过程中的气味，有效改善沥青的施工条件。
进一步地，步骤一中所述加热熔化的温度为170-185℃。
进一步地，步骤一中所述搅拌混合的搅拌速度为500-700r/min。搅拌速度与原料的粘度相适配，搅拌速度过慢，混合不充分；因为有颗粒组分和液体组分同时存在，且原料的混合并非均相体系，搅拌速度过快可能出现原料飞溅的问题，同时也增大了能耗。500-700r/min搅拌稳定、均匀，能使各原料之间相互融合，充分分散混合。
进一步地，步骤三中所述剪切的速度为4500-6000r/min，剪切时间为80-110min。
进一步地，所述阻燃剂的制备方法中，所述抑烟剂为氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑中的一种或几种；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂ca、抗氧剂tnp中的一种或几种。
本发明具有以下优点：
1.本发明中阻燃抑烟沥青韧性好，粘弹性优良，制备方法简单，施工方便。
2.本发明中阻燃抑烟沥青稳定性好，使用寿命长。
3.本发明中阻燃抑烟沥青产过程中烟气产生量少，对环境友好，对操作人员无毒无害。
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67%的90号基质沥青与8%的阻燃剂混合，在180℃下加热熔化，然后依次加入质量百分比分别为8%的填充剂、6%的氯化聚乙烯、6%的稳定剂、5%的蓖麻油酸锌，在500r/min下搅拌混合均匀；所述稳定剂由苯并三唑与硬脂酸铝按质量比为3:1混合而成。
步骤二：将步骤一中所得混合物置于烘箱中，控制烘箱内温度为180℃，发育处理90min；
步骤三：将步骤二中发育处理完成后的混合物在5000r/min下剪切90min，制得阻燃抑烟沥青；
所述阻燃剂的制备方法为：将质量百分比分别为60%的氢氧化铝、20%的八钼酸铵加入陶瓷球磨机中，球磨25min后，使用200目震动筛过筛，将通过震动筛的混合物颗粒转入微波辐射反应器内，再加入质量百分比为10%的kh560偶联剂和质量百分比为10%的抗氧剂1010，控制搅拌速度为450r/min，在120℃下反应1h，制得所述阻燃剂；
所述填充剂的制备方法为：将质量百分比分别为35%的碳纤维、12%的α-纤维素、20%的玻璃纤维、15%的棉屑加入盛有质量百分比为18%的松油醇的微波辐射反应釜内，控制搅拌速度为450r/min，在70℃下反应1h，制得所述填充剂。
将制备的阻燃抑烟沥青进行浴火实验，检测所得浴火时烟雾浓度为14.2%，浴火实验结束后箱体内剩余沥青质量为49.7g。
实施例2
步骤一：将质量百分比分别为65%的90号基质沥青与5%的阻燃剂混合，在180℃下加热熔化，然后依次加入质量百分比分别为10%的填充剂、4%的氯化聚乙烯、8%的稳定剂、8%的蓖麻油酸锌，在500r/min下搅拌混合均匀；所述稳定剂由苯并三唑与硬脂酸铝按质量比为3:1混合而成。
步骤二：将步骤一中所得混合物置于烘箱中，控制烘箱内温度为180℃，发育处理90min；
步骤三：将步骤二中发育处理完成后的混合物在5000r/min下剪切90min，制得阻燃抑烟沥青；
所述阻燃剂的制备方法为：将质量百分比分别为59%的氢氧化铝、25%的八钼酸铵加入陶瓷球磨机中，球磨25min后，使用200目震动筛过筛，将通过震动筛的混合物颗粒转入微波辐射反应器内，再加入质量百分比为8%的kh560偶联剂和质量百分比为8%的抗氧剂1010，控制搅拌速度为450r/min，在120℃下反应1h，制得所述阻燃剂；
所述填充剂的制备方法为：将质量百分比分别为25%的碳纤维、20%的α-纤维素、25%的玻璃纤维、10%的棉屑加入盛有质量百分比为20%的松油醇的微波辐射反应釜内，控制搅拌速度为450r/min，在70℃下反应1h，制得所述填充剂。
将制备的阻燃抑烟沥青进行浴火实验，检测所得浴火时烟雾浓度为16.7%，浴火实验结束后箱体内剩余沥青质量为47.6g。
实施例3
步骤一：将质量百分比分别为69%的90号基质沥青与10%的阻燃剂混合，在180℃下加热熔化，然后依次加入质量百分比分别为8%的填充剂、2%的氯化聚乙烯、8%的稳定剂、3%的蓖麻油酸锌，在500r/min下搅拌混合均匀；所述稳定剂由苯并三唑与硬脂酸铝按质量比为3:1混合而成。
步骤二：将步骤一中所得混合物置于烘箱中，控制烘箱内温度为180℃，发育处理90min；
步骤三：将步骤二中发育处理完成后的混合物在5000r/min下剪切90min，制得阻燃抑烟沥青；
所述阻燃剂的制备方法为：将质量百分比分别为52%的氢氧化铝、30%的八钼酸铵加入陶瓷球磨机中，球磨25min后，使用200目震动筛过筛，将通过震动筛的混合物颗粒转入微波辐射反应器内，再加入质量百分比为12%的kh560偶联剂和质量百分比为6%的抗氧剂1010，控制搅拌速度为450r/min，在120℃下反应1h，制得所述阻燃剂；
所述填充剂的制备方法为：将质量百分比分别为28%的碳纤维、12%的α-纤维素、23%的玻璃纤维、12%的棉屑加入盛有质量百分比为25%的松油醇的微波辐射反应釜内，控制搅拌速度为450r/min，在70℃下反应1h，制得所述填充剂。
将制备的阻燃抑烟沥青进行浴火实验，检测所得浴火时烟雾浓度为13.5%，浴火实验结束后箱体内剩余沥青质量为51.1g。
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53.2%。浴火实验结束后箱体内剩余沥青质量为20.4g。
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中制备的阻燃抑烟沥青与对比例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抑烟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抑烟沥青有显著的抑烟效果，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。