本发明属于沥青技术领域，具体涉及一种新型阻燃抑烟沥青及其制备方法。
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，本发明提供了一种新型阻燃抑烟沥青，该沥青的组成成分为65%-75%的基质沥青、8%-20%的有机硅树脂、3%-8%的阻燃剂、5%-15%的改性抑烟剂、1%-5%的增塑剂、5%-10%的异味中和剂。改性抑烟剂具有优良的抑烟效果，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，同时改性抑烟剂中加入光稳定剂和热稳定剂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。本发明还提供了一种所述新型阻燃抑烟沥青的制备方法，先将基质沥青与阻燃剂、改性抑烟剂混合，在170-185℃下加热熔化，然后依次加入有机硅树脂、增塑剂、异味中和剂，搅拌混合均匀，然后将所得混合物在烘箱中进行发育处理，最后进行剪切，制备所述新型阻燃抑烟沥青。本发明中新型阻燃抑烟沥青对环境友好，抑烟效果良好，沥青性能稳定，使用寿命长；制备方法简单易操作，成本低。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：
本发明公开了一种新型阻燃抑烟沥青，其特征在于：各组分及其质量百分比如下：
基质沥青：65%-75%
有机硅树脂：8%-20%
阻燃剂：3%-8%
改性抑烟剂：5%-15%
增塑剂：1%-5%
异味中和剂：5%-10%；
所述改性抑烟剂的制备方法为：将质量百分比分别为50%-60%的抑烟剂、10%-25%的光稳定剂、10%-25%的热稳定剂加入陶瓷球磨机中，球磨20-30min后，将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%-15%的偶联剂和质量百分比为2%-10%的抗氧剂，控制搅拌速度为400-500r/min，在150-200℃下反应0.5-2h，制得所述改性抑烟剂。
本发明中新型阻燃抑烟沥青以基质沥青、有机硅树脂、阻燃剂、改性抑烟剂、增塑剂、异味中和剂为原料，制备新型阻燃抑烟沥青。改性抑烟剂具有优良的抑烟效果，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，同时改性抑烟剂中加入光稳定剂和热稳定剂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。
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。有机硅树脂兼具有机相容性好和无机耐候性强的特点，能够提高沥青的流动性和耐候性能。有机硅树脂分子内硅原子和氧原子交替连接，si-o键键长较长，si-o-si键键角较大，使得有机硅树脂具有表面张力低、压缩性高，具有耐高低温、耐氧化、耐酸碱腐蚀、耐水性好等优点。能够明显改善所制备出的沥青产品的耐候性能。
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(5-8):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，所述改性抑烟剂的制备方法中，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；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。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。
本发明还公开了一种所述新型阻燃抑烟沥青的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，按照各组分的质量百分比，称取基质沥青在170-185℃下加热熔化，同时加入阻燃剂和改性抑烟剂，待基质沥青熔化后，依次加入有机硅树脂、增塑剂、异味中和剂，以450-600r/min的搅拌速度搅拌混合均匀；
步骤二，将步骤一中所得混合物放入烘箱中，控制烘箱内温度为170-185℃，发育处理60-90min；
步骤三，将步骤二中发育处理后的混合物进行剪切，制得新型阻燃抑烟沥青。
进一步地，步骤三中所述剪切的速度为4000-5500r/min，剪切时间为70-100min。
本发明具有以下优点：
1.本发明中新型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.本发明中新型阻燃抑烟沥青在高温、低温、强光照条件下均有很好的稳定性，沥青性能稳定，使用寿命长。
3.本发明中新型阻燃抑烟沥青生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，称取质量百分比分别为67%的90号基质沥青加热至180℃熔化，同时加入6%的阻燃剂和5%的改性抑烟剂，待基质沥青熔化后，依次加入质量百分比分别为12%的甲基三氯硅烷、5%的柠檬酸酯、5%的蓖麻油酸锌，在500r/min下搅拌混合均匀。
步骤二，将步骤一中所得混合物放入烘箱中，控制烘箱内温度为180℃，发育处理70min。
步骤三，将步骤二中发育处理后的混合物在5000r/min下剪切80min，制得新型阻燃抑烟沥青。
所述阻燃剂由八钼酸铵与十溴二苯乙烷按质量比为6:1混合而成。
所述改性抑烟剂的制备方法为：将质量百分比分别为57%的三氧化二锑、10%的苯并三唑、15%的硬脂酸铝加入陶瓷球磨机中，球磨20min后，将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8%的抗氧剂1010，控制搅拌速度为400r/min，在150℃下反应1h，制得所述改性抑烟剂。
将制备的新型阻燃抑烟沥青进行浴火实验，检测所得浴火时烟雾浓度为17.3%，浴火实验结束后箱体内剩余沥青质量为43.6g。
实施例2
步骤一，称取质量百分比分别为65%的90号基质沥青加热至180℃熔化，同时加入8%的阻燃剂和8%的改性抑烟剂，待基质沥青熔化后，依次加入质量百分比分别为8%的甲基三氯硅烷、3%的柠檬酸酯、8%的蓖麻油酸锌，在500r/min下搅拌混合均匀。
步骤二，将步骤一中所得混合物放入烘箱中，控制烘箱内温度为180℃，发育处理70min。
步骤三，将步骤二中发育处理后的混合物在5000r/min下剪切80min，制得新型阻燃抑烟沥青。
所述阻燃剂由八钼酸铵与十溴二苯乙烷按质量比为6:1混合而成。
所述改性抑烟剂的制备方法为：将质量百分比分别为51%的三氧化二锑、15%的苯并三唑、18%的硬脂酸铝加入陶瓷球磨机中，球磨20min后，将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4%的抗氧剂1010，控制搅拌速度为400r/min，在150℃下反应1h，制得所述改性抑烟剂。
将制备的新型阻燃抑烟沥青进行浴火实验，检测所得浴火时烟雾浓度为16.8%，浴火实验结束后箱体内剩余沥青质量为45.9g。
实施例3
步骤一，称取质量百分比分别为69%的90号基质沥青加热至180℃熔化，同时加入3%的阻燃剂和10%的改性抑烟剂，待基质沥青熔化后，依次加入质量百分比分别为10%的甲基三氯硅烷、3%的柠檬酸酯、5%的蓖麻油酸锌，在500r/min下搅拌混合均匀。
步骤二，将步骤一中所得混合物放入烘箱中，控制烘箱内温度为180℃，发育处理70min。
步骤三，将步骤二中发育处理后的混合物在5000r/min下剪切80min，制得新型阻燃抑烟沥青。
所述阻燃剂由八钼酸铵与十溴二苯乙烷按质量比为6:1混合而成。
所述改性抑烟剂的制备方法为：将质量百分比分别为54%的三氧化二锑、15%的苯并三唑、10%的硬脂酸铝加入陶瓷球磨机中，球磨20min后，将混合物颗粒转入微波辐射反应器内，再加入质量百分比为15%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400r/min，在150℃下反应1h，制得所述改性抑烟剂。
将制备的新型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48.3g。
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52.7%。浴火实验结束后箱体内剩余沥青质量为23.4g。
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中制备的新型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，本发明中制备的新型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新型阻燃抑烟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。