研究成果：低碳减排热拌沥青混合料阻燃剂最佳配方确定

通过对比分析各组MAA-Ti阻燃剂的吸油值、活化指数和阻燃改性沥青的软化点、针入度、延度、弹性恢复、极限氧指数、闪点、燃点，确定阻燃剂的最佳配方，选取市场某公司生产的阻燃剂APFR作参考，如图4.9所示。试验方法详见《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052—2000），阻燃改性沥青制备工艺如下。

为了保证沥青阻燃剂在沥青介质中的充分有效分散，本研究采用高速剪切机制备阻燃沥青，制备过程如下。

1）先将SBS改性沥青在110℃下脱水30min，升温到170℃左右。

2）将改性好的阻燃剂研磨至松散状，保证无结块。

3）将阻燃剂添加至沥青中搅拌，放在剪切仪下高速剪切20～30min（剪切过程中沥青无须再加热），制成阻燃改性沥青。

各种配方阻燃剂吸油值、活化指数见表4.4，将不同配方的阻燃剂取10%的掺加量按照上述工艺制成阻燃改性沥青，检测各项指标，阻燃剂对改性沥青基本性能的影响见表4.5。

图4.9　APFR阻燃剂

表4.4　阻燃剂性能试验结果

表4.5　不同配方阻燃改性沥青基本性能指标

续表

从表4.4和图4.10中可以看出，改性前阻燃剂中间体MAA粉体的吸油值高，改性后的阻燃剂MAA-Ti吸油值降低。这是由于经过改性后的MAA团聚减少，分散性提高，改性剂表面包覆使颗粒间的空隙进一步减少，使MAA的表面由极性变为非极性，颗粒间的摩擦减少，润滑性能变得较好，所以堆积密度增大，吸油值减少。3号、9号配方改性前后吸油值都是最少的，1号、2号、6号、7号、8号配方阻燃剂改性后的吸油值相对高些，从吸油值角度考查可以认为3号、9号配方阻燃剂最好。(www.xing528.com)

图4.10　不同配方阻燃剂吸油值

从表4.4和图4.11中可以看出，2号、3号、5号、9号活化指数相对高些，这是因为改性后的阻燃剂由极性向非极性转变，疏水性得到提高，从活化指数角度考查可以认为2号、3号、5号、9号配方阻燃剂相对优越些。

从表4.4和表4.5中可以看出，这属于多指标正交试验，直观分析稍有难度，本书采用多指标正交试验综合评分法进行结果分析，最终确定最优配方。综合评分法是根据各个指标重要程度，确定相应指标的组合系数或权，然后对每个试验进行综合评分，这样，多指标分析就化为以试验得分为指标的单指标分析，评分公式为

图4.11　不同配方阻燃剂活化指数

式中　ωi——第i个指标的权重。

表4.4和表4.5的指标中，阻燃剂吸油值越低越好，阻燃剂活化指数越高越好，阻燃沥青的软化点、延度、弹性恢复、极限氧指数、闪点、燃点指标越高越好，针入度指标不变最好。所有各指标的权重除吸油值为-1外，其余的均为1。计算各因素的综合平均值和极差，具体结果见表4.6，其中Ⅰj、Ⅱj、Ⅲj分别为因素1水平、2水平、3水平之和，分别为因素1水平、2水平、3水平的试验平均值，Rj为极差。

表4.6　多指标正交试验分析结果

续表

从表4.6中可以看出，各因素对总指标影响的次序是：氢氧化镁→钛酸酯→聚磷酸铵→氢氧化铝，可以得出9号配方无论从阻燃剂自身品质还是对沥青的改性效果来看，都是相对最优的，本书选取9号配方阻燃剂和阻燃沥青作为以后试验的原材料，阻燃剂简称9号MAA-Ti。