由于具有行駛舒適性好、噪音小、揚塵小、維修方便等優點,瀝青路面已成為我國公路鋪裝的首選。但作為可燃材料,瀝青在公路上發生交通事故時,極易引起路面起火和其它附屬設施起火。特別是在隧道公路上,由于隧道空間的相對封閉和局限性,起火時產生的大量熱氣和有毒氣體無法及時消散,極易造成重大人員傷亡和經濟損失。對瀝青進行改性,提高其在空氣中的可燃性,對阻燃瀝青的研究與應用具有重要意義。
阻燃劑的分類及作用機理研究
現有提高瀝青阻燃性能的方法主要是在制備過程中加入阻燃劑、抑煙劑。常用的阻燃劑有填料型、化學型和膨脹型等,其種類如下表所示:
因為瀝青燃燒是一個分解放熱的物理化學過程,根據其特性,將阻燃劑的阻燃機理分為以下三個方面:
隔離機理:阻燃劑在高溫下的反應形成穩定的固體物質覆蓋在瀝青表面,或產生大量的不可燃氣體沖淡氧氣和易燃氣體的濃度,從而有效隔離瀝青進一步接觸空氣和熱量。
二是抑制反應機理:阻燃劑在燃燒初期捕捉活性較高的H和OH游離基團,使它們在火焰中的濃度大大降低,從而抑制了連鎖反應。
三、阻燃換熱器原理:阻燃劑在高溫下受熱分解吸收燃燒釋放的大量熱量,延緩反應體系溫度升高,抑制易燃氣體生成,達到阻燃作用。
評價阻燃瀝青的性能指標
評價瀝青阻燃性能最常用的指標是極限氧指數(LOI)。氧氣含量指數是指在特定條件下,樣品在氧、氮混合氣流中正好保持燃燒所需的最低氧濃度。油溫指數越高,材料越不易燃,當油溫指數>27%,材料在燃燒過程中就會自動熄滅。
瀝青燃燒過程中會釋放出大量的毒煙,阻燃瀝青的抑煙效果還需要用煙密度(SDR)來評價,SDR值越小,煙度越好。
發展阻燃瀝青。
在目前阻燃瀝青的研究中,阻燃劑材料的選擇仍然是一個熱點。結果表明,單一阻燃劑的阻燃效果并不很好,所以將幾種阻燃劑復合使用,通過協同作用,可以明顯提高瀝青的阻燃效果。而且,由于鹵素系阻燃劑會在燃燒過程中釋放有毒氣體,這種阻燃劑現在已經被替代,改為磷系和氮系阻燃劑。瀝青阻燃劑的發展方向是無鹵、高效、抑煙、無毒,同時不影響瀝青的性能。
近幾年來,納米復合技術的應用,為新型阻燃材料的開發提供了新的思路,開發出具有優異力學性能、熱穩定性和阻燃性能的納米阻燃復合材料。與此同時,也有研究表明,納米復合材料可以作為一種良好的改性劑來提高瀝青的路用性能。但是它在提高瀝青阻燃性能方面的應用還不多。作為一種新型的瀝青阻燃劑,納米復合材料的應用有待于進一步的研究。