无机阻燃改性沥青结构表征及阻燃机理研究

针对目前某些阻燃剂发烟量大、有毒和成本较高问题,研发了两种新型无机阻燃剂,并制备了无机阻燃改性沥青;借助扫描电镜(SEM)实验和红外光谱(FT-IR)实验,探究了两种阻燃剂与沥青的结合状况以及二者对沥青官能团的影响;通过热重(TG)实验,分析了两种阻燃剂对沥青燃烧过程中热失重变化的影响,探究了两种阻燃改性沥青的作用机理。结果表明,两种新型无机阻燃沥青性能良好;无机阻燃剂颗粒可均匀地分布在沥青中,没有团聚现象,两种阻燃剂各颗粒与沥青具有良好的粘结性;两种新型阻燃剂加入到沥青中,未与沥青形成新的共价键;燃烧过程中无机阻燃改性沥青的热失重大于基础沥青,无机阻燃沥青主要凭借阻燃剂的结合水分挥发以及金属化合物烧结覆盖作用发挥阻燃作用。     

反应性弹性体三元共聚物改性沥青及其混合料性能与机制

采用黏度试验和动态剪切流变试验研究了反应性弹性体三元共聚物（RET）对基质沥青与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青性能的影响,通过原子力显微镜（AFM）分析了SBS改性沥青和RET-SBS改性沥青的表面形貌特征,并采用车辙试验、低温弯曲试验、弯曲疲劳试验及加速加载试验评价了RET改性沥青混合料的各项技术性能,最后通过Weibull分布,分析了不同RET改性沥青混合料在不同失效概率下的疲劳性能。结果表明：RET的掺入提高了沥青的黏度和抗车辙因子,对沥青的高温性能有较大改善;通过掺入RET-SBS,增加了改性沥青中的黏性成分;相较于SBS改性沥青,RET-SBS改性沥青的表面粗糙度显著增大;RET改性剂能够明显改善沥青混合料的高温稳定性;RET与SBS改性剂复配,可有效弥补RET对沥青混合料低温性能的不足,明显改善沥青混合料的疲劳性能和高温长期稳定性。     

温拌阻燃OGFC沥青混合料功能研究

针对隧道沥青路面应用特性,分别制备了新型温拌改性剂及阻燃改性剂.以关键孔径2.36 mm通过率为特征点,确定了OGFC沥青混合料配合比,并进行路用性能检验,全面研究了温拌阻燃OGFC沥青混合料的抗滑功能、降噪功能、低温施工功能以及阻燃功能.基于红外光谱和热重试验,深入研究温拌阻燃OGFC低温施工机理及阻燃机理.同时从OGFC级配特性出发,揭示OGFC沥青混合料抗滑降噪机理.结果表明:温拌阻燃剂可改善沥青混合料高温性能以及水稳定性能,对低温性能影响较小,且温拌阻燃OGFC沥青混合料路用性能均满足规范要求,其抗滑、降噪功能以及阻燃功能显著.温拌改性沥青混合料可用于低温环境下的施工.     

新型丁苯橡胶复合改性沥青的制备及性能分析

将C9石油树脂、硫磺和丁苯橡胶(SBR)添加到基质沥青中,制备了一种新型的SBR复合改性沥青,通过常规指标实验,动态剪切流变试验(DSR)分别考察了C9石油树脂、硫磺(S)、SBR对基质沥青物理性能和高温流变性能的影响。结果表明:SBR/S复合改性沥青中添加适量的C9石油树脂后软化点升高,针入度下降,高温流变性能得到改善。通过弯曲梁流变试验(BBR)考察了C9石油树脂对SBR/S复合改性沥青低温抗开裂性能和老化性能的影响,发现适量的C9石油树脂可以改善SBR/S复合改性沥青的老化性能,对于低温抗开裂性能影响不大。     

PR.M/胶粉复合改性沥青流变及微观特性研究

为改善基质沥青的高、低温性能,采用胶粉和高模量剂PR.M对其进行复配改性.利用动态剪切流变和弯曲梁流变试验评价了PR.M/胶粉复合改性沥青的高、低温流变性能;通过多应力重复蠕变(MSCR)试验分析了PR.M/胶粉复合改性沥青的抗永久性变形能力;借助热重分析试验获得了PR.M/胶粉复合改性沥青的热分解温度;应用傅里叶变换红外光谱试验探究了PR.M/胶粉复合改性沥青制备过程中可能发生的化学反应;利用荧光显微试验分析了PR.M/胶粉复合改性沥青中胶粉及PR.M的作用机理.结果表明:PR.M对基质沥青的高温性能改善效果优于胶粉;胶粉可以改善基质沥青的低温性能;胶粉和PR.M均可以提高基质沥青的抗永久变形能力;PR.M/胶粉复合改性沥青的热分解温度与PR.M、胶粉的掺量有关,PR.M和胶粉的掺量越大,复合改性沥青的热分解温度越高;PR.M/胶粉复合改性沥青制备过程以物理共混为主,伴随化学反应的发生;胶粉溶胀改善了基质沥青的低温性能,PR.M溶胀改善了基质沥青的高温性能.     

苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物与废橡胶粉复合改性高黏沥青及混合料性能研究

为了评价高黏改性剂对沥青性能的影响,采用高速剪切法制备了苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青、废橡胶粉改性沥青和两种SBS/橡胶粉复合改性高黏沥青。通过三大指标试验、黏度试验、高温车辙试验和低温小梁弯曲试验,研究了高黏沥青的高低温性能、感温性能及沥青混合料路用性能。结果表明:4种改性沥青的高低温性能随各自改性剂掺量的增加逐渐提高,掺加10%北美岩沥青或2.5%多聚磷酸(PPA)的高黏沥青感温性能更稳定,较大幅度提升了黏度值,高温性能改善明显;掺加2.5%PPA的高黏沥青及其混合料能够更好地抵抗高温条件下的性能衰减,保证了使用效果,更适用于温度较高地区;掺加10%北美岩沥青的高黏沥青及其混合料在低温条件下性能良好,推荐在低温地区使用。     

橡胶粉/SBS与高黏剂复合改性沥青的制备及性能研究

为了给排水性沥青路面提供所需的高黏度改性沥青,并控制其制备成本,通过添加橡胶粉、SBS改性剂和高黏剂制备了高黏度复合改性沥青.根据针入度、延度、软化点、针入度指数和60℃动力黏度等指标,研究了各改性剂对复合改性沥青性能的影响,确定各自的合适掺量.采用软化点差值法评价高黏度复合改性沥青的热储存稳定性,采用动态剪切流变试验(DSR)研究高黏度复合改性沥青的高温流变性能,采用复数模量指数(GTS)法研究高黏度复合改性沥青的感温性能,借助傅里叶红外光谱(FTIR)和差示扫描量热法(DSC)对高黏度复合改性沥青的改性机理进行分析.试验结果表明:5％的SBS改性剂、13％橡胶粉和4％的高黏剂为合适的配比掺量,所制备的高黏度改性沥青具有较强的高温抗车辙能力和良好的感温性能,并满足储存稳定性要求.橡胶粉、SBS和高黏剂与基质沥青之间既存在物理共混,也有化学反应的发生.     

多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)型聚氨酯改性沥青的流变性能

为了更好地推广聚氨酯(PU)改性沥青在工程中的应用,选择毒性较低,储存稳定性好的多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)分别与聚己二酸乙二醇酯二元醇(PEA)、聚四氢呋喃(PTMEG)合成两种PU预聚体并制备PU改性沥青。通过测定软化点差值分析改性剂与沥青的相容性,并通过动态剪切流变(DSR)试验、多应力重复蠕变(MSCR)试验、弯曲蠕变劲度(BBR)试验对其流变性能进行分析。结果表明,PAPI型PU改性剂与沥青具有良好的相容性。相较于基质沥青,改性沥青的高温抗车辙性能、低温抗开裂性能均有所提升。PAPI-PEA型PU偏重于对沥青高温性能的改善,PAPI-PTMEG型PU对沥青的低温性能改善更好。     

SBS/SBR/HVA高黏度复合改性沥青的制备及性能研究

以基质沥青为原料，通过添加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、国产高黏度添加剂HVA制备了适合排水路面使用的高黏度复合改性沥青，以60℃动力黏度为主要控制指标，通过正交试验确定了SBS、SBR、HVA的最佳掺量。采用因素水平法与极差分析相结合，研究了3种改性剂对沥青60℃动力黏度的影响规律；采用软化点差法评价高黏度复合改性沥青的热储存稳定性；采用动态剪切流变仪测定高黏度改性沥青的60℃零剪切黏度和高温下的车辙因子来评价沥青的高温稳定性能；采用弯曲梁流变仪测定高黏度改性沥青在低温下的蠕变速率来评价沥青的低温抗裂性能；通过傅里叶变换红外光谱分析高黏度复合改性沥青的改性机理；采用扫描电子显微镜观察改性剂的微观改性效果。结果表明，以质量分数5%的SBS、质量分数2%的SBR和质量分数10%的HVA复合而成的高黏度改性沥青黏度高、高低温稳定性能强，且满足热储存稳定性要求；SBS、SBR、HVA与基质沥青共混，既存在物理变化，又有化学反应的发生。     

基于高温固化的环氧沥青开发及性能表征

介绍了一种自主开发的新型高温固化环氧沥青,利用旋转黏度仪、万能试验机、扫描电镜(SEM)、动态热机械分析仪(DMTA)分别测试环氧沥青的黏度、拉伸性能、微观形貌特征及动态机械性能,并测试环氧沥青混合料的马歇尔强度、高温抗车辙及低温抗开裂性能。结果表明,在施工温度下,环氧沥青黏度增长较缓慢,能够满足施工要求;环氧沥青拉伸性能良好,其拉伸强度及断裂伸长率均明显高于技术要求;环氧沥青固化后形成沥青分散在环氧树脂中的海岛结构,沥青与环氧树脂相容性良好;环氧沥青的玻璃化转变温度比纯环氧树脂的低,且随着温度的升高,其储能模量比环氧树脂的降低更快。环氧沥青混合料高温抗车辙能力及低温抗开裂能力均十分优异,其强度形成快,可缩短养护时间,实现快速通车。     

水菱镁石-Mg(OH)_2协同聚乙烯阻燃复合材料的性能与分解行为

以水菱镁石(HM)和Mg(OH)_2为阻燃剂,利用双螺杆挤出机制备了一系列HM-Mg(OH)_2协同聚乙烯(PE)阻燃复合材料。采用垂直燃烧仪、极限氧指数仪、锥形量热仪和拉伸性能测试仪分别测试了HMMg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的阻燃性能和拉伸性能,采用热重分析仪研究了HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的热分解行为。结果表明,HM与Mg(OH)_2以适当比例复配作为阻燃剂能在更宽的燃烧温度范围内发生分解,起到更好的阻燃效果,在极限氧指数和拉伸强度不变的前提下,HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的成本大幅下降。两种阻燃剂协同可以减少复合材料点燃初期的无效甚至负面分解,保留了HM分解产物对PE基体高温下分解的抑制作用,同时还可以在燃烧区域表面形成较为稳定和不易破坏的鳞片状保护层,加之复合阻燃剂总体更高的总分解释放率,多种因素共同作用,使复合材料的阻燃效果提高。当HM和Mg(OH)_2以质量比1∶2协同且用量达到复合材料总质量的60wt%时,HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的极限氧指数为28%,垂直燃烧级别达到UL-94V-0级,拉伸强度达到28.8 MPa。     

三聚氰胺聚磷酸盐和次磷酸铝协效阻燃高密度纤维板复合材料

将三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和次磷酸铝(AP)阻燃剂添加到木纤维/酚醛树脂(WF/PR)复合材料中,通过人造板热压工艺技术制备阻燃高密度纤维板(MPP-AP-WF/PR)复合材料,探索了MPP和AP组成复配阻燃剂时,MPP-AP-WF/PR复合材料达到最佳阻燃性能时MPP与AP的最佳质量比.采用弯曲强度、吸水厚度膨胀率...     

长大隧道沥青路面用阻燃剂种类及阻燃机理研究现状

概述了沥青阻燃剂的几种典型阻燃原理:吸热、覆盖、抑制链反应及不燃气体窒息作用等;分析了常用沥青阻燃剂的特点及其阻燃机理,指出了沥青混凝土路面的阻燃研究目前主要集中在沥青结合料的阻燃研究和评价上;介绍了新型的阻燃技术和阻燃思路;展望了长大隧道阻燃沥青混凝土路面的研究方向:低温施工的阻燃沥青混凝土由于排放少、热辐射低、有利于施工操作而具有很好的发展前景.     

橡胶沥青性能测试技术的应用

本文通过调查研究国内外评价橡胶沥青的常规技术指标体系,室内采用8种不同基质沥青制备橡胶沥青,基于国内外规范中的针入度、锥入度、延度、软化点、弹性恢复、回弹恢复、Brookfield旋转黏度及剪切流变（DSR）试验等对橡胶沥青性能进行了评价,重点分析基质沥青四组分与各检测指标之间的相关性。研究表明：橡胶粉的溶胀作用不充分会导致针入度和延度的试验结果误差较大,针入度和延度指标评价橡胶沥青缺乏科学性;小锥小皿试验数据稳定性较强,能够有效评价橡胶沥青抗剪切流变性能;回弹恢复能够有效评价橡胶沥青在较小变形范围内的弹性恢复能力;橡胶沥青线弹性范围确定为20%~30%;基于DSR试验进行的应变扫描试验、温度扫描试验、频率扫描试验和滞回环试验等够显著区分橡胶粉与基质沥青的配伍性,由重复蠕变试验测得的零剪切黏度（ZSV）能够合理评价橡胶沥青高温性能;采用多变量回归分析和灰色关联分别评价基质沥青四组分与各项性能指标间的相关性,其中沥青质和饱和分关联程度较高; 60℃车辙因子与基质沥青四组分的相关系数达0.900,60℃复数弹性模量和ZSV与基质沥青四组分的相关系数高达0.9999和1.0。     

降黏型温拌胶粉改性沥青高低温性能试验

通过动态剪切流变试验(DSR)和小梁弯曲蠕变劲度试验(BBR),对添加不同掺量(1%、2%、3%)有机降黏剂(LP)的胶粉改性沥青(CR)高低温性能进行研究。结果表明:LP的添加使胶粉改性沥青的高温性能得到改善,复数剪切模量G*增大,相位角δ减小,且随着LP掺量的增加,其高温抗变形能力逐渐增强。对于低温性能,LP的添加可以提高胶粉改性沥青的低温性能,但不同温度下,随着降黏剂LP掺量的增加,其低温抗裂性能呈减小趋势,对改善胶粉改性沥青低温性能有一定的负面影响,且随着温度的降低,LP对胶粉改性沥青的低温性能改善效果减小,不同掺量对其影响相差不大。     

磷系阻燃剂的微胶囊化及其在聚合物中的应用研究进展

磷系阻燃剂是阻燃效率较高的一类无卤阻燃剂,但同时存在易吸水,与基体相容性差,热稳定性不好等缺点。微胶囊化是近年来克服这些缺点的有效途径。通过分子设计不同的囊壳对阻燃剂进行微胶囊化改性,不仅可以改善阻燃剂的物理性质,还可以提高阻燃材料的阻燃性能。文中介绍了三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯、环氧树脂、有机硅以及纤维素等不同囊壳材料对微胶囊化的阻燃剂及阻燃复合材料性能的影响,研究表明微胶囊化改性后的阻燃剂的耐水性、热稳定性与基体的相容性以及阻燃材料的力学性能均得到有效的提高。     

阻燃型木塑复合材料热解燃烧特性及产物研究

以改性天然碳水化合物结合碱式硫酸镁晶须(MHSH)混杂纤维为协效剂,结合膨胀阻燃剂(IFR)制备了阻燃型聚丁二酸丁二醇酯(PBS)木纤维复合材料。利用极限氧指数和垂直燃烧测试研究了复合材料的阻燃性能,并采用TG/DTA-MS对复合材料的热解过程、吸放热量和热解燃烧气体产物进行了分析。结果表明,5%的木薯渣作为碳源代替PBS提高了材料的阻燃性能。IFR/木薯渣/MHSH阻燃剂能够有效提高PBS的燃烧初始温度,并缩小燃烧温度范围。阻燃材料燃烧时,首先是IFR受热分解产生不可燃气体氨气在材料表层形成第一层阻燃保护层;其次,材料迅速燃烧产生的炭层形成第二层阻燃保护层;最后,在高温段MHSH分解形成第三层协效阻燃保护层。因此,最终形成了由外层不可燃气体氨气和内层天然碳水化合物MHSH膨胀炭层构成的气-固阻燃屏障,从而有效地提高了复合材料的阻燃性能。     

盐冻循环条件下改性沥青的细观结构及低温流变性能

冬季由于低温路面经常会被冰雪覆盖,融雪盐是对路面进行融雪化冰的主要方式之一。为了研究盐冻循环前后的基质沥青、SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）改性沥青和胶粉改性沥青的细观结构和低温流变性能变化,利用SEM和弯曲梁流变仪（BBR）对其测试。结果表明:改性剂以特定的结构形态存在于沥青中,二者具有良好的相容性,这种形态可以更好地吸附沥青,提高沥青的低温弹性或韧性,进而改善了沥青的低温性能。盐冻循环破坏了沥青的结构,影响了沥青的低温抗裂性能。经历盐冻循环后沥青的蠕变劲度模量增大、蠕变速率减小,低温抗裂和应力松弛能力降低,但改性沥青低温性能总体上优于基质沥青。因此建议北方等寒冷地区尽量选用改性沥青作为路面材料。