一种封层用乳化沥青及其加工工艺的制作方法

本技术涉及乳化沥青的领域，尤其是涉及一种封层用乳化沥青及其加工工艺。

背景技术：

1、随着高速公路工程的快速发展，隧道和隧道群的数量不断增加，高速隧道路面的性能受到广泛关注。为了提高行车舒适性，提高路面抗滑性，降低胎噪，提高维修速度，大量隧道公路选用沥青路面。

2、沥青路面由下至上依次包括透层、粘层和封层，其中封层是一层用连续方式敷设在整个路表面上的养护层。封层材料通常为沥青、集料及其它封层剂的混合料，有效的提高了路面的抗滑性能。

3、沥青作为多种有机化合物组成的复杂混合物，具备高聚物的特点，具有明显的可燃性，在半封闭的狭长隧道内发生火灾时，沥青易被引燃，并产生大量烟雾，因为隧道通风性差，大量的烟气不能及时逸散，给安全疏散和救援工作带来巨大困难。

技术实现思路

1、为了提高乳化沥青阻燃抑烟性能，本技术提供一种封层用乳化沥青及其加工工艺。

2、第一方面，本技术提供的一种封层用乳化沥青采用如下的技术方案：

3、一种封层用乳化沥青包括以下重量份的原料，乳化沥青100份；阻燃填料1.5-4.1份，所述阻燃填料包括多孔难燃颗粒、四氯化碳、氟化银和包覆剂，所述包覆剂包覆多孔难燃颗粒、四氯化碳和氟化银，所述包覆剂的制备原料包括硅橡胶粉和十二烷基三甲氧基硅烷。

4、通过采用上述技术方案，封层用乳化沥青制备过程中，橡胶粉和十二烷基三甲氧基硅烷混合，十二烷基三甲氧基硅烷与硅橡胶粉形成共价键，提高了其与硅橡胶粉的粘结强度，形成的包覆剂对内部的包覆物起到保护作用；多孔难燃颗粒负载四氯化碳和氟化银，之后被包覆剂包裹形成阻燃填料，将阻燃填料添加至乳化沥青中后，十二烷基三甲氧基硅烷与乳化沥青互溶，提高了阻燃填料与乳化沥青结合牢度；发生火灾时，封层温度升高，部分四氯化碳与氟化银反应生成四氟化碳，四氟化碳升华形成气体，包覆剂形成的膜结构内气压增加，形成冲击爆破力，将膜结构撑破，其中四氟化碳以及剩余的四氯化碳与氟化银被释放，四氟化碳稀释氧浓度，延长了沥青起燃的时间，同时由于阻燃填料与沥青结合牢度，以及喷溅力作用，四氯化碳与氟化银对沥青覆盖范围增加，在沥青表面形成阻燃层，抑制沥青燃烧；封层温度到达300℃，此时水分蒸发几近结束，封层中水分子含量低，氟化银和四氯化碳反应形成四氟化碳，四氟化碳升华进一步稀释氧浓度，延长了沥青起燃的时间；随着四氯化碳和氟化银的脱离，多孔难燃颗粒表面孔隙率增加，便于吸收空气中的烟气，减小了空气中的烟气含量；多孔难燃颗粒、四氯化碳、氟化银和包覆剂配合使用，提高了乳化沥青的阻燃抑烟性能。

5、可选的，所述多孔难燃颗粒、四氯化碳、氟化银和包覆剂的重量比为24：(1-4)：(5-12)：(10-16)。

6、通过采用上述技术方案，四氯化碳与氟化银采用(1-4)：(5-12)的比例，保证氟化银的添加量多于四氯化碳的添加量，提高了四氯化碳与氟化银反应效率；在包覆剂形成的膜结构爆破前，部分四氯化碳与氟化银反应，形成的四氟化碳气体参与提高膜结构内气压，提高了膜结构爆破效率；膜结构爆破后，四氟化碳被释放，瞬时冲击空气，减小氧含量，降低了其它易燃物的燃烧速率；多孔难燃颗粒、四氯化碳、氟化银形成被包覆物，包覆剂与被包覆物的重量比为80：(155-368)，沥青制备和封层使用过程中，包覆剂形成的膜结构能保护被包覆物，被包覆物不易暴露，减小了氟化银暴露损失的概率，同时膜结构的韧性和厚度，使膜结构不易破裂；火灾中膜结构在内外压差作用下爆破产生的爆破力，便于将四氯化碳和氟化银泵出，提高了乳化沥青的阻燃抑烟性能。

7、可选的，所述多孔难燃颗粒选自海松颗粒。

8、通过采用上述技术方案，在膜结构内气压增加时，多孔难燃颗粒受到气压作用，表面的孔隙易崩塌，四氯化碳和氟化银易向多孔难燃颗粒孔洞的深处移动，膜结构爆破瞬间，四氯化碳和氟化银不易被泵出，降低了阻燃填料的阻燃效果；多孔难燃颗粒受到气压作用，表面的孔隙易崩塌，降低了后期吸烟的效率；多孔难燃颗粒选择含硅的物质，易与十二烷基三甲氧基硅烷反应，导致膜结构与多孔难燃颗粒黏连，火灾时膜结构不易爆破，导致四氯化碳和氟化银不易被泵出，降低了阻燃填料的阻燃效果；基于上述考虑，选择海松颗粒与膜结构配合，海松颗粒硬度和密度，使四氯化碳和氟化银不易向其内部渗透，同时表面孔隙不易崩塌；在沥青燃烧时，海松颗粒降低周围温度，从而对沥青燃烧起到抑制作用。

9、可选的，所述海松颗粒的制备包括以下步骤：海松树干取粒磨球，形成3-4mm的珠体；将珠体放于80-100℃蒸馏水中，浸泡10-20min，80-100℃蒸馏水冲洗三次；冲洗后的珠体放入碱性溶液，调节ph值至10-13，80-100℃，35-55kpa压力下蒸煮五分钟，蒸馏水冲洗，干燥后得到海松颗粒。

10、通过采用上述技术方案，水浸过程中，海松树皮中部分可溶性物质，如栲胶等浸出，球体表面形成微孔，但球体内部不易被水浸入，因此内部保持稳固结构；在碱液、压力和温度作用下，海松颗粒表面形成孔洞和疏松结构，便于负载四氯化碳和氟化银，提高了阻燃填料中有效成分的负载量，从而提高了阻燃填料的阻燃效率，进而提高了乳化沥青的阻燃性能；海松颗粒的微孔，便于吸附烟气，提高了乳化沥青的抑烟性能；随着温度的升高，海松颗粒表面的疏松结构燃烧产生碳粉，负载在沥青表面，阻断了沥青与氧气的接触，起到阻燃效果。

11、可选的，所述阻燃填料还包括碳酸氢钠微粉，碳酸氢钠微粉的粒度为600-800目，所述碳酸氢钠微粉负载于多孔难燃颗粒上，并被包覆剂包裹。

12、通过采用上述技术方案，碳酸氢钠与膜结构配合，提高了四氟化碳气体、四氯化碳和氟化银的喷溅覆盖面积；碳酸氢钠脱二氧化碳后形成碳酸钠参与阻燃，提高了阻燃填料的阻燃效率，从而提高了乳化沥青的阻燃抑烟性能。碳酸氢钠被包覆剂包裹，产生的气体不易散失，在包覆剂形成的膜结构内气压达到阈值时，膜结构爆破，提高了阻燃填料的阻燃性能。

13、可选的，所述碳酸氢钠与包覆剂的重量比为(1-4)：7。

14、通过采用上述技术方案，采用上述比例时，膜结构更易爆破，提高了阻燃填料的阻燃性能，从而提高了乳化沥青的阻燃抑烟性能。

15、可选的，所述硅橡胶粉和十二烷基三甲氧基硅烷的重量比为(3-6)：2。

16、通过采用上述技术方案，包覆剂形成的膜结构韧性好，且与沥青结合牢度高，便于阻燃填料发挥作用。

17、可选的，所述包覆剂的制备包括以下步骤：硅橡胶粉分散于工业乙醇中，氮气保护环境下，加入十二烷基三甲氧基硅烷，密封后40℃环境中搅拌，反应得到包覆剂。

18、通过采用上述技术方案，通过工业乙醇的分散和溶解作用，使硅橡胶粉与十二烷基三甲氧基硅烷接触面积增加，十二烷基三甲氧基硅烷中与硅相连的水解基团与水反应生成硅醇，硅醇脱水缩合成低聚硅氧烷，低聚硅氧烷中的si-oh与硅橡胶粉表面的羟基形成氢键，在热作用下脱水固化，形成牢固的共价键，提高了包覆剂形成的膜结构的稳定性，提高了阻燃填料与沥青结合的牢度，从而提高了乳化沥青的阻燃抑烟性能。

19、可选的，所述阻燃填料的制备包括以下步骤：四氯化碳和氟化银在干燥的常温环境下混合均匀，形成混合物；将多孔阻燃颗粒加热至40-50℃，加入混合物，超声搅拌处理10-20min，得到被包覆物；将包覆剂加热至200℃，涂覆在被包覆物外表面，常温晾干，然后放入真空烘箱内在30-50℃下真空干燥，振荡分筛得到。

20、通过采用上述技术方案，在40-50℃的环境中混合和包覆，冷却后，包覆得到的膜结构在负压作用下紧贴在多孔阻燃颗粒外侧，减小了膜结构脱落的概率，提高了阻燃填料性能的稳定性。

21、第二方面，本技术提供的一种封层用乳化沥青的加工工艺采用如下的技术方案：

22、一种封层用乳化沥青的加工工艺包括以下步骤：乳化沥青加热至170-180℃，加入阻燃填料，以转速2500-3500r/min的速度恒温搅拌30-50min，得到封层用乳化沥青。

23、通过采用上述技术方案，阻燃填料与乳化沥青充分混合，并结合牢固，便于阻燃填料发挥作用。

24、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

25、1.将四氯化碳、氟化银和碳酸氢钠负载在海松颗粒的外表面，之后用硅橡胶粉和十二烷基三甲氧基硅烷的反应物包覆，形成阻燃填料，十二烷基三甲氧基硅烷与硅橡胶粉配合，形成有韧性的膜结构，该膜结构与沥青的轻组分相容性好，提高了阻燃填料与乳化沥青的结合强度，便于阻燃沥青发挥作用；发生火灾时，封层温度升高，碳酸氢钠产生二氧化碳，部分四氯化碳与部分氟化氢反应产生四氟化碳气体，膜结构内气压增加，直至膜结构爆破，四氟化碳气体涌出并破灭部分火焰，同时降低了氧含量，提高了封层用乳化沥青的阻燃性能；未反应的四氯化碳、氟化银、碳酸氢钠、碳酸钠被泵出，覆盖在沥青表面，形成覆盖，随着温度升高，四氯化碳和氟化银反应产生的四氟化碳，与碳酸氢钠以及碳酸钠配合，稀释沥青周围氧含量，延长的乳化沥青被点燃的时间；暴露的海松颗粒通过表面孔结构，吸附周围的烟气，起到抑烟的效果，提高了封层用乳化沥青阻燃抑烟性能；

26、2.海松颗粒与膜结构配合，其硬度和密度，使四氯化碳和氟化银不易向其内部渗透，同时表面孔隙不易崩塌；在沥青燃烧时，海松颗粒降低周围温度，从而对沥青燃烧起到抑制作用，提高了封层用乳化沥青阻燃抑烟性能；

27、3.随着温度的升高，海松颗粒表面的疏松结构燃烧产生碳粉，覆盖载在沥青表面，阻断了沥青与氧气的接触，起到阻燃效果，提高了封层用乳化沥青阻燃抑烟性能；

28、4.十二烷基三甲氧基硅烷提高了阻燃填料的拒水性能，减小了氟化银在燃烧前的损耗；同时减小了氟化银与四氯化碳反应生成光气的概率；

29、5.在40-50℃的环境中混合和包覆，冷却后，包覆得到的膜结构在负压作用下紧贴在多孔阻燃颗粒外侧，减小了膜结构脱落的概率，提高了阻燃填料性能的稳定性。