聚磷酸铵阻燃沥青性能研究.docx

聚磷酸铵阻燃沥青性能研究
摘要
为了提高沥青路面的防火安全性能，本研究采用聚磷酸铵作为阻燃剂，添加到沥青中进行改性研究。通过实验比较聚磷酸铵改性沥青与普通沥青的性能差异，发现聚磷酸铵可以有效地提高沥青的阻燃性能、力学性能和稳定性，从而实现较好的耐火性和耐久性。本文重点介绍了聚磷酸铵阻燃沥青的研究方法、改性机制及在路面应用中的效果，为进一步研究和应用该材料提供了参考和指导。
关键词：聚磷酸铵；阻燃沥青；力学性能；稳定性；耐火性；耐久性
1.引言
沥青路面作为一种高效便捷的公路路面材料，广泛应用于各种路面工程中。然而，由于其本身的易燃性和热敏性，在交通事故或高温天气下易引起火灾，进而造成重大人员伤亡和财产损失。因此，提高沥青路面的防火安全性能具有重要的现实意义和实用价值。
当前，沥青防火技术主要采用添加阻燃剂的方法。常用的阻燃剂包括氢氧化铝、硅酸盐、聚磷酸铵等。其中，聚磷酸铵由于其良好的阻燃性能和热稳定性，成为了近年来研究的热点之一。聚磷酸盐类阻燃剂在阻燃机理、防火效果、环境友好等方面具有很大的优势，被广泛应用于聚合物、木材等领域中。然而，目前聚磷酸铵在沥青中的应用还比较有限，其中具体研究和应用还需要进一步深入。
2.实验方法
(1)材料及设备
本实验采用以下材料和设备：
实验材料：沥青、聚磷酸铵（APP-Ⅱ型，无机质含量为100%），石油沥青胶'SBS'，助剂（SBS型增塑剂、油酸钠等），水。
实验设备：高剪切搅拌机、电加热锅炉、旋转粘度计、摩擦系数测量仪、弯曲试验机等。
(2)操作步骤
将聚磷酸铵粉末和助剂按配比混合，再按一定比例加入已预热至160℃的沥青中搅拌30~60min，得到改性沥青。通过对比改性沥青和普通沥青的物理、化学以及机械性能差异来评估聚磷酸铵阻燃剂对沥青的改性效果。
3.实验结果及分析
(1)沥青稳定性
以聚磷酸铵阻燃沥青为材料，经过2h的封闭式试验后，基本不稀释和析出。按照GB/T4508-2010的相关规定进行锅炉热稳定性指标试验，发现聚磷酸铵改性沥青的热稳定性明显优于普通沥青，数据见表1。
表1聚磷酸铵阻燃沥青和普通沥青的热稳定性比较
||聚磷酸铵改性沥青|普通沥青|
|----|----|----|
|150℃时质量损失率，%|0.4|0.8|
|163℃时质量损失率，%|0.7|2.3|
|177℃时质量损失率，%|1.7|3.7|
从表1可以看出，聚磷酸铵改性沥青能有效抑制沥青在高温下的氧化分解反应，提高了沥青的高温稳定性和抗老化能力。
(2)沥青力学性能
采用旋转粘度计测试聚磷酸铵改性沥青和普通沥青的粘度和温度关系曲线。结果表明，两者的勘探指数和软化点基本相同，但是聚磷酸铵改性沥青相对应的粘度要高一些。同时，采用摩擦系数测量仪进行了摩擦系数测试，聚磷酸铵改性沥青的摩擦系数要低于普通沥青。因此，添加聚磷酸铵改性剂后可以提高沥青的黏合性和稳定性，降低摩擦系数，有助于提高路面行驶的舒适性和安全性。
(3)沥青防火性能
本实验采用圆柱形火源加热燃烧测试用于评估聚磷酸铵改性沥青的防火性能。实验结果表明，聚磷酸铵改性沥青的防火性能明显好于普通沥青，能够在300℃的火源加热下达到自熄火的效果。防火能力的提高主要是由于聚磷酸铵作为阻燃助剂产生的化学反应所致。
(4)沥青耐久性
本实验采用弯曲试验机对改性沥青和普通沥青的耐久性进行比较。实验结果显示，聚磷酸铵改性沥青的屈服应力、刚度和疲劳寿命等机械性能均有所提高。这表明，聚磷酸铵改性沥青在路面应用时具有较好的耐久性和抗裂性，有利于延长路面的使用寿命和降低维护成本。
4.结论
本文采用聚磷酸铵作为阻燃剂，研究了其对沥青路面材料改性的影响。实验结果表明，添加聚磷酸铵改性剂能够显著提高沥青的阻燃性能、力学性能和稳定性，有效提高防火安全性能和耐久性。因此，在沥青路面工程中，应用聚磷酸铵阻燃沥青具有广泛的应用前景和实际价值。