本發明屬于新型改性瀝青材料技術領域，具體涉及一種無鹵阻燃抑煙瀝青及其制備方法。
背景技術：
近幾十年，隨著我國經濟的快速發展和城市人口的急劇膨脹，生態環境問題日益突出，空氣質量急劇下降，逐漸成為困擾經濟發展的瓶頸。為此，十八大重點強調統籌人與自然和諧發展，核心是在堅持走新型工業化道路，加快經濟增長方式轉變的同時大力發展生態效益型經濟，努力使經濟社會發展與資源、環境承載能力相適應。2014年4月國家首次修訂通過《中華人民共和國環境保護法》，將環保理念納入法律。此后，綠色交通理念逐步得到重視，該理念的其中一點強調低排放、低污染。
從目前來看，國內大部分路面的面層均采用瀝青材料，尤其是高速公路面層，極少數路面選用水泥混凝土材料，這是由于瀝青路面具有水泥混凝土等路面所不具備的一系列優良性能，如瀝青路面具有表面平整無接縫、噪聲小、機械化施工程度較高、養護維修方便等優點。但是，目前絕大多數熱拌瀝青混合料在拌合和施工過程中會產生大量的煙氣，該煙氣嚴重影響施工人員的健康，且對環境造成了污染。其中，該污染源是由于瀝青結合料造成的。近些年，研究人員針對這些此問題展開了大量的研究，并取得了一定的成果，如采用溫拌、冷拌瀝青混合料技術或向瀝青中加入阻燃劑，以達到節能減排的作用。但是，溫拌和冷拌技術只能采用粘稠度較低的瀝青，故對瀝青路面的耐久性產生不利的影響，而采用的阻燃劑多為無機氫氧化物阻燃劑或有機阻燃劑，由于阻燃劑摻加量較大，雖然能起到阻燃抑煙作用，但是其成本較高，且大多數阻燃劑并不能改善瀝青的常規性能，有些甚至會產生不利影響。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種無鹵阻燃抑煙瀝青及其制備方法，以克服現有技術的不足。
為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：
一種無鹵阻燃抑煙瀝青，按重量份計，包括以下原料：瀝青100份，有機凹凸棒石1～5份，分散劑0.02～0.08份，消泡劑0.01～0.05份。
進一步的，其中瀝青為基質瀝青、sbs改性瀝青或sbr改性瀝青中的一種。
進一步的，分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉或聚乙二醇中的一種或幾種的混合物。
進一步的，消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯中的一種或幾種。
進一步的，其中有機凹凸棒石由以下原料制成，按重量份計：凹凸棒石10份，有機化試劑1～2份，蒸餾水100～300份，偶聯劑0.05～0.1份。
進一步的，有機化試劑為十二烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基氯化銨中的一種；偶聯劑為硅烷偶聯劑或硼酸酯偶聯劑中的一種。
一種用于無鹵阻燃抑煙瀝青的制備方法，具體包括以下步驟：
1)、首先將蒸餾水、凹凸棒石和有機化試劑按照比例在70-80℃下混合均勻，得到混合物a；
2)、然后向混合物a中加入偶聯劑，攪拌均勻后得到混合物b；
3)、然后將混合物b自然冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后干燥后研磨并過200目篩即可制得機凹凸棒石；
4)、將瀝青加熱至熔融狀態后在1500-2500r/min的攪拌速度下依次加入機凹凸棒石和分散劑，然后攪拌均勻后得到混合物c；
5)、向混合物c中加入消泡劑并攪拌均勻，即可得到無鹵阻燃抑煙瀝青。
8、根據權利要求7所述的一種無鹵阻燃抑煙瀝青的制備方法，其特征在于，步驟1)和步驟2)中均以300～400r/m的速率攪拌1.5-2.5h后得到混合物。
進一步的，步驟4)中，將瀝青加熱至150-170℃至熔融狀態，然后以2000～3000r/min攪拌速度依次加入機凹凸棒石和分散劑，然后在150-170℃下提高攪拌速度至3000～4000r/m并保持20～30min，得到混合物c。
進一步的，步驟5)中，向混合物c中加入消泡劑并以500～1500r/m的速率攪拌3～5min，得到有機凹凸棒石改性瀝青。
與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：
本發明一種無鹵阻燃抑煙瀝青及其制備方法，根據凹凸棒石的結構特性，首先選取有機化試劑對其進行有機化處理，得到與瀝青具有較好相容性的有機凹凸棒石，然后采用加入偶聯劑，進一步改善有機凹凸棒石的親油性，在有機凹凸棒石和瀝青的混合過程中加入分散劑，以提高凹凸棒石在瀝青的分散性，通過增加在瀝青中的比表面積發揮其阻隔特性，在攪拌末期加入消泡劑以消除高速攪拌過程中產生的大量氣泡，最后得到的改性瀝青體系具有優異的阻燃抑煙效果，可降低瀝青混合料在拌合和施工過程中煙氣的排放，改善施工條件，減少環境污染，體現了良好的環保效應。此外，相比于其它類型的阻燃劑，凹凸棒石在瀝青中的摻量小，價格低廉，且提高了瀝青的高低溫性能，各項技術指標均滿足《公路瀝青路面施工技術規范》(jtgf40-2004)的要求，可在瀝青路面中推廣使用。
具體實施方式
一種無鹵阻燃抑煙瀝青，按重量份計，包括以下原料：瀝青100份，有機凹凸棒石1～5份，分散劑0.02～0.08份，消泡劑0.01～0.05份。
其中有機凹凸棒石由以下原料制成，按重量份計：凹凸棒石10份，有機化試劑1～2份，蒸餾水100～300份，偶聯劑0.05～0.1份。
其中瀝青為基質瀝青、sbs改性瀝青或sbr改性瀝青中的一種。
有機化試劑為十二烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基氯化銨中的一種。
偶聯劑為硅烷偶聯劑或硼酸酯偶聯劑中的一種。
分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉或聚乙二醇中的一種或幾種的混合物。
消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯中的一種或幾種。
一種無鹵阻燃抑煙瀝青的制備方法；具體包括以下步驟：
1)、首先將蒸餾水、凹凸棒石和有機化試劑按照比例在70-80℃下混合均勻，得到混合物a；
2)、然后向混合物a中加入偶聯劑，攪拌均勻后得到混合物b；
3)、然后將混合物b自然冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后干燥后研磨并過200目篩即可制得有機凹凸棒石；
4)、將瀝青加熱至熔融狀態后在1500-2500r/min的攪拌速度下依次加入有機凹凸棒石和分散劑，然后攪拌均勻后得到混合物c；
5)、向混合物c中加入消泡劑并攪拌均勻，即可得到無鹵阻燃抑煙瀝青。
具體的，步驟1)和步驟2)中均以300～400r/m的速率攪拌1.5-2.5h后得到混合物；
步驟4)中，將瀝青加熱至150-170℃至熔融狀態，然后以2000～3000r/min攪拌速度依次加入機凹凸棒石和分散劑，然后在150-170℃下提高攪拌速度至3000～4000r/m并保持20～30min，得到混合物c。
步驟5)中，向混合物c中加入消泡劑并以500～1500r/m的速率攪拌3～5min，得到有機凹凸棒石改性瀝青。
實施例1
步驟一、分別取100g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.4g十八烷基三甲基氯化銨在70℃下以400r/m的速率攪拌1.5h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.05g硅烷偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1.5h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsk90#基質瀝青加熱到150℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入2g有機凹凸棒石和0.02g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.01g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石改性瀝青。
實施例2
步驟一、分別取150g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.5g十八烷基三甲基氯化銨在80℃下以300r/m的速率攪拌2.5h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.06g硼酸酯偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsk90#基質瀝青加熱到150℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入4g有機凹凸棒石和0.06g十二烷基硫酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.03g聚氧丙烯并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石改性瀝青。
實施例3
步驟一、分別取200g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.6g十八烷基三甲基氯化銨在72℃下以320r/m的速率攪拌2h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.08g硅烷偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsk90#基質瀝青加熱到150℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入6g有機凹凸棒石和0.08g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以4000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.02g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石改性瀝青。
實施例4
步驟一、分別取250g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.8g十二烷基三甲基氯化銨在75℃下以340r/m的速率攪拌1.8h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.09g硅烷偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsk90#基質瀝青加熱到150℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入8g有機凹凸棒石和0.1g聚乙二醇，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.04g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石改性瀝青。
實施例5
步驟一、分別取300g蒸餾水、10g凹凸棒石和2g十二烷基三甲基氯化銨在16℃下以360r/m的速率攪拌2.2h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.1g硼酸酯偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsk90#基質瀝青加熱到150℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入10g有機凹凸棒石和1.2g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以4000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.03g聚氧丙烯并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石改性瀝青。
如表1所示，為實施例1-5有機凹凸棒石改性瀝青的試驗結果
表1
實施例6
步驟一、分別取100g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.4g十八烷基三甲基氯化銨在80℃下以300r/m的速率攪拌2h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.05g硅烷偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsbs改性瀝青加熱到165℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入2g有機凹凸棒石和0.04g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以4000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.04g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石/sbs改性瀝青。
實施例7
步驟一、分別取150g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.5g十八烷基三甲基氯化銨在70℃下以400r/m的速率攪拌1.5h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.06g硼酸酯偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsbs改性瀝青加熱到165℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入4g有機凹凸棒石和0.05g十二烷基硫酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.03g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石/sbs改性瀝青。
實施例8
步驟一、分別取200g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.6g十八烷基三甲基氯化銨在72℃下以320r/m的速率攪拌2.5h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.08g硼酸酯偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsbs改性瀝青加熱到165℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入6g有機凹凸棒石和0.06g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.03g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石/sbs改性瀝青。
實施例9
步驟一、分別取250g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.8g十二烷基三甲基氯化銨在78℃下以380r/m的速率攪拌1.8h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.09g硅烷偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsbs改性瀝青加熱到165℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入8g有機凹凸棒石和0.05g聚乙二醇，并保持該溫度以4000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.05g聚氧丙烯并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石/sbs改性瀝青。
實施例10
步驟一、分別取300g蒸餾水、10g凹凸棒石和2g十二烷基三甲基氯化銨在79℃下以350r/m的速率攪拌2.4h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.1g硅烷偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsbs改性瀝青加熱到165℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入10g有機凹凸棒石和0.09g十二烷基硫酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.04g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石/sbs改性瀝青。
如表2所示，為實施例6-10有機凹凸棒石/sbs改性瀝青的試驗結果。
表2
實施例11
步驟一、分別取100g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.4g十八烷基三甲基氯化銨在80℃下以300r/m的速率攪拌2.5h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.06g硅烷偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsbr改性瀝青加熱到170℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入2g有機凹凸棒石和0.04g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以4000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.05g聚二甲基硅氧烷并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石/sbr改性瀝青。
實施例12
步驟一、分別取150g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.5g十八烷基三甲基氯化銨在70℃下以400r/m的速率攪拌1.5h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.07g硼酸酯偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsbr改性瀝青加熱到170℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入4g有機凹凸棒石和0.05g十二烷基苯磺酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.04g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石/sbr改性瀝青。
實施例13
步驟一、分別取200g蒸餾水、10g凹凸棒石和1.6g十八烷基三甲基氯化銨在75℃下以350r/m的速率攪拌2h，得到混合物a；
步驟二、向混合物a中加入0.08g硅烷偶聯劑，以步驟一種相同的速率繼續攪拌1h，得到混合物b；
步驟三、待混合物b冷卻后進行真空抽濾和水洗至抽出的液體中沒有氣泡產生，然后進行干燥處理，隨后進行研磨并過200目篩制得有機凹凸棒石；
步驟四、將200gsbr改性瀝青加熱到170℃至熔融狀態后以2000r/m的攪拌速率依次加入6g有機凹凸棒石和0.06g十二烷基硫酸鈉，并保持該溫度以3000r/m的速率攪拌20min，得到混合物c；
步驟五、向混合物c中加入0.03g聚氧丙烯并以1000r/m的速率攪拌5min，得到有機凹凸棒石/sbr改性瀝青。
如表3所示，為實施例11-15有機凹凸棒石/sbr改性瀝青的試驗結果。
表3
由表1-3可得，隨著有機凹凸棒石摻量的增加，復合體系的氧指數均顯著提高。其中，當有機凹凸棒石摻量為5％時，復合體系的氧指數均達到27％，達到難燃級別，顯著提高瀝青及其混凝土的阻燃性能。此外，有機凹凸棒石的加入顯著提高了瀝青的高溫性能，且對低溫性能略有改善。