一种耐高温阻燃沥青及其制备方法与流程
1.本发明属于沥青制备技术领域，具体是指一种耐高温阻燃沥青及其制备方法。
背景技术：
2.沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐复杂混合物，是高黏度有机液体的一种，多会以液体或半固体的石油形态存在，表面呈黑，可溶于二硫化碳、四氯化碳，沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种，其中，煤焦沥青是炼焦的副产品；石油沥青是原油蒸馏后的残渣；天然沥青则是储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积，主要用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面。
3.我国交通具有密度大、轴载重及渠化严重等特点，致使沥青路面在冬季易出现温缩裂缝，在夏季易出现车辙、推移、拥包等病害，并且沥青是易燃材料，很容易因交通火灾而起火，使火灾的危害程度进一步升级，导致沥青已经满足不了使用工况的要求，因此，研发耐高温阻燃沥青具有重要意义，而现有沥青中存在以下缺陷：a：我国工业发展时间较短，在20世纪90年代末中国研究人员才开始对改性沥青混合料的关注，所以沥青材料的研究相较部分国家有所差距；b：目前制备的沥青大多需要用到高强度的集料，同时对施工的要求非常高，极大增加了生产成本，在一定程度上限制了其应用；c：现有技术能够制备出沥青，然而沥青的抗老化较差，耐高温程度、力学性能和阻燃效果也不理想，使用受到局限性，亟待完善沥青的性能；d：对于沥青的性能主要是存在以下问题：阻燃低与力学性能差；e：目前一些现有技术对沥青的改良虽然可以提高阻燃性，然而力学性能也随之降低，例如沥青的韧性降低以及沥青随时间老化而脆化的现象，因此无法实现既要提高阻燃性又能使力学性能提高。
技术实现要素：
4.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种耐高温阻燃沥青及其制备方法，为了解决现有沥青不耐高温、阻燃低与力学性能差的问题，本发明通过制备改性聚氨酯，改性聚氨酯中含有重复的氨基甲酸酯基团（-nh-coo-）的聚合物，主链由柔性链段与刚性链段构成，柔性链段为阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇，刚性链段为异氰酸酯聚氨酯，使得阻燃时间和阻燃效果显著提升，同时加入了纳米氧化锌，实现了较好的包敷效果，进一步改善了耐高温性能和力学性能；制备了一种新型复合纤维，能够承受普通施工温度而不老化，并且能够显著提升沥青的高温稳定性、流变性能和低温抗裂性能；耐高温阻燃沥青的制备体系成熟，处理方法简单，可以实现大规模生产。
5.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提供了一种耐高温阻燃沥青，所述沥青包括下述重量份配比的原料：基质沥青：80～120份；
环氧树脂：10～30份；改性聚氨酯：10～20份；有机蒙脱土：10～20份；马来酸酐：1～20份；甲基六氢苯酐：10～20份；改性剂：10～30份；消泡剂：1～2份；复合纤维：0.1～0.5份。
6.优选地，所述沥青包括下述重量份配比的原料：基质沥青：90～120份；环氧树脂：15～25份；改性聚氨酯：12～18份；有机蒙脱土：12～16份；马来酸酐：8～15份；甲基六氢苯酐：15～17份；改性剂：16～22份；消泡剂：1.4～1.8份；复合纤维：0.2～0.4份。
7.进一步地，所述改性聚氨酯包括下述重量份配比的成分：氧化锌：10～20份；异氰酸酯聚氨酯：30～60份；阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇：40～50份。
8.进一步地，所述复合纤维包括下述重量份配比的成分：杨柳纤维：3～7份；纳米纤化纤维素：30～40份；玻璃纤维：3～7份。
9.进一步地，所述杨柳纤维经过挑拣、开松、梳理工序处理后成条，拉断后成包，然后进行浓度为10%的过氧化氢溶液的前段漂白，进一步水洗烘干，使用粉碎机对杨柳进行打碎，得到所述杨柳纤维，所述纳米纤化纤维素直径为10～40纳米，所述玻璃纤维为ar玻璃纤维。
10.进一步地，所述改性剂包括下述重量份配比的成分：炭黑：20～40份；废旧橡胶：40～60份；丙酮：15～25份。
11.进一步地，所述基质沥青由天然沥青和石油沥青按照2：1的重量比混合而成，所述消泡剂为二甲基硅油。
12.本发明还提出了一种耐高温阻燃沥青的制备方法，包括如下步骤：步骤一：制备杨柳纤维；步骤二：将所述步骤一制备的产物与纳米纤化纤维素和玻璃纤维按照一定重量份
配比制备复合纤维；步骤三：将废旧橡胶磨粉至粒度小于0.2mm，然后加入炭黑和丙酮混合搅拌得到改性剂备用；步骤四：将氧化锌、异氰酸酯聚氨酯和阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇按照一定重量份配比制备改性聚氨酯；步骤五：将基质沥青升温到195～200℃，加入所述步骤二制备的复合纤维、所述步骤三制备的改性剂、所述步骤四制备的改性聚氨酯和其他原料成分，然后搅拌1～1.5小时，即得到耐高温阻燃沥青。
13.采用上述结构本发明取得的有益效果如下：（1）本发明通过制备了改性聚氨酯，改性聚氨酯中含有重复的氨基甲酸酯基团（-nh-coo-）的聚合物，主链由柔性链段与刚性链段构成，柔性链段为阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇，刚性链段为异氰酸酯聚氨酯，使得阻燃时间和阻燃效果显著提升，同时加入了纳米氧化锌，实现了较好的包敷效果，进一步改善了耐高温性能和力学性能；（2）沥青是非极性物质，环氧树脂是极性物质，环氧树脂和沥青在物质构成上有较大差别，主要体现在两者官能团差别较大，为使两种高分子相容且不改变二者的性能，引入改性聚氨酯，使得冲击强度与韧性显著增强；（3）本发明制备了一种新型复合纤维，能够承受普通施工温度而不老化，并且能够显著提升沥青的高温稳定性、流变性能和低温抗裂性能；（4）本发明加入了改性剂，将废旧轮胎加工成胶粉并应用于沥青改性，不仅减轻了环境压力，而且起到了良好的抗滑与抗老化作用，同时也提高了路面的抗反射裂缝、抗疲劳开裂性能和降噪作用；（5）耐高温阻燃沥青的制备体系成熟，处理方法简单，可以实现大规模生产。
附图说明
14.图1为本发明中实施例1制备耐高温阻燃沥青的形貌示意图；图2为本发明中实施例2制备耐高温阻燃沥青的形貌示意图；图3为本发明中实施例3制备耐高温阻燃沥青的形貌示意图；图4为本发明中实施例4制备耐高温阻燃沥青的形貌示意图；图5为本发明中实施例5制备耐高温阻燃沥青的形貌示意图；图6为本发明中对比例1制备耐高温阻燃沥青的形貌示意图；图7为本发明中对比例2制备耐高温阻燃沥青的形貌示意图；图8为本发明中对比例3制备耐高温阻燃沥青的形貌示意图；图9为本发明中实施例4制备耐高温阻燃沥青的红外光谱图；图10为本发明中实施例4制备耐高温阻燃沥青的dcs曲线；图11为本发明中实施例4制备耐高温阻燃沥青在不同应变水平下对疲劳寿命的影响。
15.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.在本发明实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
18.实施例1本发明提供了一种耐高温阻燃沥青，沥青包括下述重量份配比的原料：基质沥青：90份；环氧树脂：15份；改性聚氨酯：12份；有机蒙脱土：12份；马来酸酐：8份；甲基六氢苯酐：15份；改性剂：16份；消泡剂：1.4份；复合纤维：0.2份。
19.改性聚氨酯包括下述重量份配比的成分：氧化锌：10份；异氰酸酯聚氨酯：30份；阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇：40份。
20.复合纤维包括下述重量份配比的成分：杨柳纤维：3份；纳米纤化纤维素：30份；玻璃纤维：3份。
21.其中，杨柳纤维经过挑拣、开松、梳理工序处理后成条，拉断后成包，然后进行浓度为10%的过氧化氢溶液的前段漂白，进一步水洗烘干，使用粉碎机对杨柳进行打碎，得到杨柳纤维，纳米纤化纤维素直径为10～40纳米，玻璃纤维为ar玻璃纤维。
22.改性剂包括下述重量份配比的成分：炭黑：20份；废旧橡胶：40份；丙酮：15份。
23.其中，基质沥青由天然沥青和石油沥青按照2：1的重量比混合而成，消泡剂为二甲基硅油。
24.本发明还提出了一种耐高温阻燃沥青的制备方法，包括如下步骤：步骤一：制备杨柳纤维；步骤二：将步骤一制备的产物与纳米纤化纤维素和玻璃纤维按照一定重量份配比制备复合纤维；
步骤三：将废旧橡胶磨粉至粒度小于0.2mm，然后加入炭黑和丙酮混合搅拌得到改性剂备用；步骤四：将氧化锌、异氰酸酯聚氨酯和阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇按照一定重量份配比制备改性聚氨酯；步骤五：将基质沥青升温到200℃，加入步骤二制备的复合纤维、步骤三制备的改性剂、步骤四制备的改性聚氨酯和其他原料成分，然后搅拌1.5小时，即得到耐高温阻燃沥青。
25.实施例2本发明提供了一种耐高温阻燃沥青，沥青包括下述重量份配比的原料：基质沥青：99份；环氧树脂：18份；改性聚氨酯：13份；有机蒙脱土：13份；马来酸酐：10份；甲基六氢苯酐：15.5份；改性剂：18份；消泡剂：1.5份；复合纤维：0.25份。
26.改性聚氨酯包括下述重量份配比的成分：氧化锌：12份；异氰酸酯聚氨酯：37份；阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇：42份。
27.复合纤维包括下述重量份配比的成分：杨柳纤维：4份；纳米纤化纤维素：32份；玻璃纤维：4份。
28.其中，杨柳纤维经过挑拣、开松、梳理工序处理后成条，拉断后成包，然后进行浓度为10%的过氧化氢溶液的前段漂白，进一步水洗烘干，使用粉碎机对杨柳进行打碎，得到杨柳纤维，纳米纤化纤维素直径为10～40纳米，玻璃纤维为ar玻璃纤维。
29.改性剂包括下述重量份配比的成分：炭黑：25份；废旧橡胶：45份；丙酮：17份。
30.其中，基质沥青由天然沥青和石油沥青按照2：1的重量比混合而成，消泡剂为二甲基硅油。
31.实施例3本发明提供了一种耐高温阻燃沥青，沥青包括下述重量份配比的原料：基质沥青：107份；环氧树脂：20份；
改性聚氨酯：15份；有机蒙脱土：14份；马来酸酐：12份；甲基六氢苯酐：16份；改性剂：19份；消泡剂：1.6份；复合纤维：0.3份。
32.改性聚氨酯包括下述重量份配比的成分：氧化锌：15份；异氰酸酯聚氨酯：46份；阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇：45份。
33.复合纤维包括下述重量份配比的成分：杨柳纤维：5份；纳米纤化纤维素：35份；玻璃纤维：5份。
34.其中，杨柳纤维经过挑拣、开松、梳理工序处理后成条，拉断后成包，然后进行浓度为10%的过氧化氢溶液的前段漂白，进一步水洗烘干，使用粉碎机对杨柳进行打碎，得到杨柳纤维，纳米纤化纤维素直径为10～40纳米，玻璃纤维为ar玻璃纤维。
35.改性剂包括下述重量份配比的成分：炭黑：30份；废旧橡胶：50份；丙酮：20份。
36.其中，基质沥青由天然沥青和石油沥青按照2：1的重量比混合而成，消泡剂为二甲基硅油。
37.实施例4本发明提供了一种耐高温阻燃沥青，沥青包括下述重量份配比的原料：基质沥青：114份；环氧树脂：23份；改性聚氨酯：17份；有机蒙脱土：15份；马来酸酐：14份；甲基六氢苯酐：16.5份；改性剂：21份；消泡剂：1.7份；复合纤维：0.35份。
38.改性聚氨酯包括下述重量份配比的成分：氧化锌：18份；异氰酸酯聚氨酯：53份；阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇：48份。
39.复合纤维包括下述重量份配比的成分：杨柳纤维：6份；纳米纤化纤维素：38份；玻璃纤维：6份。
40.其中，杨柳纤维经过挑拣、开松、梳理工序处理后成条，拉断后成包，然后进行浓度为10%的过氧化氢溶液的前段漂白，进一步水洗烘干，使用粉碎机对杨柳进行打碎，得到杨柳纤维，纳米纤化纤维素直径为10～40纳米，玻璃纤维为ar玻璃纤维。
41.改性剂包括下述重量份配比的成分：炭黑：35份；废旧橡胶：55份；丙酮：22份。
42.其中，基质沥青由天然沥青和石油沥青按照2：1的重量比混合而成，消泡剂为二甲基硅油。
43.实施例5本发明提供了一种耐高温阻燃沥青，沥青包括下述重量份配比的原料：基质沥青：120份；环氧树脂：25份；改性聚氨酯：18份；有机蒙脱土：16份；马来酸酐：15份；甲基六氢苯酐：17份；改性剂：22份；消泡剂：1.8份；复合纤维：0.4份。
44.改性聚氨酯包括下述重量份配比的成分：氧化锌：20份；异氰酸酯聚氨酯：60份；阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇：50份。
45.复合纤维包括下述重量份配比的成分：杨柳纤维：7份；纳米纤化纤维素：40份；玻璃纤维：7份。
46.其中，杨柳纤维经过挑拣、开松、梳理工序处理后成条，拉断后成包，然后进行浓度为10%的过氧化氢溶液的前段漂白，进一步水洗烘干，使用粉碎机对杨柳进行打碎，得到杨柳纤维，纳米纤化纤维素直径为10～40纳米，玻璃纤维为ar玻璃纤维。
47.改性剂包括下述重量份配比的成分：炭黑：40份；废旧橡胶：60份；丙酮：25份。
48.其中，基质沥青由天然沥青和石油沥青按照2：1的重量比混合而成，消泡剂为二甲基硅油。
49.对比例1本对比例提供一种耐高温阻燃沥青，其与实施例1的区别仅在于组分中不包含改性聚氨酯，将改性聚氨酯减少量分摊至环氧树脂中，其余组分、组分含量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。
50.对比例2本对比例提供一种耐高温阻燃沥青，其与实施例1的区别仅在于组分中不包含改性剂和复合纤维，将改性剂和复合纤维分摊至基质沥青中，其余组分、组分含量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。
51.对比例3本对比例提供一种耐高温阻燃沥青，其与实施例1的区别仅在于组分中不包含改性聚氨酯、改性剂和复合纤维，将改性聚氨酯、改性剂和复合纤维减少量分摊至环氧树脂和基质沥青中，其余组分、组分含量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。
52.性能测试对耐高温阻燃沥青的性能进行检测，软化点试验依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中第t0606-2011条沥青软化点试验规定进行；阻燃时间采用标准型锥形量热仪分别进行锥形量热仪辐射试验；断裂伸长率使用拉力试验机，夹具间距约70mm，以(500
±
50)mm/min的速度拉伸试件至断裂，试验试件达到1000％仍未断裂的，结束试验，试验结果表示为大于1000％。
53.表1一种耐高温阻燃沥青的性能如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和表1所示，本发明实施例中耐高温阻燃沥青的软化点、阻燃时间和断裂伸长率显著高于对比例，说明本发明的耐高温阻燃沥青具有耐高温、阻燃及抗老性能好和力学性能优良的特性，可实现低成本大规模生产。
54.采用本发明提供的耐高温阻燃沥青的制备方法，实施例4的软化点、阻燃时间和断裂伸长率最优，软化点达到111℃，阻燃时间达到40s，断裂伸长率达到876%，由此可知引入的材料需在一定的数量内，加入过多或者过少都会对性能产生影响，因此考虑沥青的综合
性能影响，本发明的耐高温阻燃沥青在提高了阻燃性的条件下，达到了一定的抗老化耐高温的技术效果，并且力学性能也随之提高，实现了既要提高阻燃性又能使力学性能提高的效果，同时降低了生产成本，减少了环境压力，具有较高的市场价值。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
56.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的应用并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种耐高温阻燃沥青，其特征在于，所述沥青由下述重量份配比的原料制成：基质沥青：80～120份；环氧树脂：10～30份；改性聚氨酯：10～20份；有机蒙脱土：10～20份；马来酸酐：1～20份；甲基六氢苯酐：10～20份；改性剂：10～30份；消泡剂：1～2份；复合纤维：0.1～0.5份。2.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃沥青，其特征在于，所述沥青由下述重量份配比的原料制成：基质沥青：90～120份；环氧树脂：15～25份；改性聚氨酯：12～18份；有机蒙脱土：12～16份；马来酸酐：8～15份；甲基六氢苯酐：15～17份；改性剂：16～22份；消泡剂：1.4～1.8份；复合纤维：0.2～0.4份。3.根据权利要求2所述的一种耐高温阻燃沥青，其特征在于，所述改性聚氨酯包括下述重量份配比的成分：氧化锌：10～20份；异氰酸酯聚氨酯：30～60份；阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇：40～50份。4.根据权利要求3所述的一种耐高温阻燃沥青，其特征在于，所述复合纤维包括下述重量份配比的成分：杨柳纤维：3～7份；纳米纤化纤维素：30～40份；玻璃纤维：3～7份。5.根据权利要求4所述的一种耐高温阻燃沥青，其特征在于：所述杨柳纤维经过挑拣、开松、梳理工序处理后成条，拉断后成包，然后进行浓度为10%的过氧化氢溶液的前段漂白，进一步水洗烘干，使用粉碎机对杨柳进行打碎，得到所述杨柳纤维。6.根据权利要求5所述的一种耐高温阻燃沥青，其特征在于：所述纳米纤化纤维素直径为10～40纳米，所述玻璃纤维为ar玻璃纤维。7.根据权利要求2所述的一种耐高温阻燃沥青，其特征在于：所述基质沥青由天然沥青和石油沥青按照2：1的重量比混合而成。8.根据权利要求7所述的一种耐高温阻燃沥青，其特征在于，所述改性剂包括下述重量
份配比的成分：炭黑：20～40份；废旧橡胶：40～60份；丙酮：15～25份。9.根据权利要求8所述的一种耐高温阻燃沥青，其特征在于：所述消泡剂为二甲基硅油。10.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：制备杨柳纤维；步骤二：将所述步骤一制备的产物与纳米纤化纤维素和玻璃纤维按照一定重量份配比制备复合纤维；步骤三：将废旧橡胶磨粉至粒度小于0.2mm，然后加入炭黑和丙酮混合搅拌得到改性剂备用；步骤四：将氧化锌、异氰酸酯聚氨酯和阻燃性磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇按照一定重量份配比制备改性聚氨酯；步骤五：将基质沥青升温到195～200℃，加入所述步骤二制备的复合纤维、所述步骤三制备的改性剂、所述步骤四制备的改性聚氨酯和其他原料成分，然后搅拌1～1.5小时，即得到耐高温阻燃沥青。
技术总结
本发明公开了沥青制备技术领域的一种耐高温阻燃沥青及其制备方法，所述沥青包括：基质沥青：80～120份；环氧树脂：10～30份；改性聚氨酯：10～20份；有机蒙脱土：10～20份；马来酸酐：1～20份；甲基六氢苯酐：10～20份；改性剂：10～30份；消泡剂：1～2份；复合纤维：0.1～0.5份；本发明通过制备了改性聚氨酯，使得阻燃时间和阻燃效果显著提升，加入了纳米氧化锌，进一步改善了耐高温性能和力学性能；制备了新型的复合纤维，显著提升了沥青的高温稳定性、流变性能和低温抗裂性能；本发明加入了改性剂，起到了良好的抗滑与抗老化作用，同时也提高了路面的抗反射裂缝、抗疲劳开裂性能和降噪作用。用。用。
