【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道沥青路面防灭火，具体涉及一种用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂及其制备方法。
技术介绍
1、隧道空间相对封闭、狭长，光线、视线、通风较差，是交通事故的多发地，且疏散难度较大，世界上许多国家均发生过非常严重的隧道火灾事故。目前，隧道路面建设中常使用沥青，沥青路面相比水泥混凝土路面具有行车舒适、噪音低、表面平滑、路面积水少等优点。但在隧道发生火灾时可能会引发沥青路面燃烧，使隧道温度达到1000℃，还会产生大量烟气和毒气，在高温环境下熔融后易发生流淌。沥青的燃烧具有来势猛、扩张快、范围广、难扑灭等特点。在隧道封闭环境下，烟雾毒气以及热量难以扩散，会导致人员逃生困难从而造成伤亡。
2、目前，国内外学者主要是通过提高沥青路面的阻燃性能来解决隧道沥青路面燃烧的防治问题，常用的方法包括添加有机或无机阻燃剂。传统的有机阻燃剂抑烟效果不佳，无机阻燃剂与沥青相容性较差，对沥青的物理性能也会有一定影响，且沥青路面在铺装过程中常使用热拌沥青混凝土路面铺筑，施工温度约170℃，可能会使阻燃剂提前损耗。综上，针对隧道沥青路面的阻燃问题，研发一种效果好、绿色安全的阻燃剂具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂及其制备方法，该方法制备工艺简单、绿色安全，所制备得到的温控型微胶囊阻燃剂可以根据温度变化控制阻燃物质的释放，在隧道日常使用中以及沥青路面铺装过程中也能保持囊芯成分的有效性，延长阻燃剂的使用年限，有效的防治隧道沥青路面燃
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂，由囊芯、分隔型囊壁及温控保护型囊壁构成；所述囊芯包括初始囊芯和外部囊芯；所述初始囊芯被包裹在分隔型囊壁中，所述外部囊芯被包裹在分隔型囊壁与温控保护型囊壁之间；所述初始囊芯为硼酸锌、氢氧化铝和蒙脱土；所述外部囊芯为铝基聚乙烯醇壳聚糖复合气凝胶；所述分隔型囊壁的原料为氯化石蜡；所述温控保护型囊壁的原料为乙基纤维素。
3、优选的，所述外部囊芯与初始囊芯之间的质量比为1：4。
4、优选的，所述氯化石蜡为氯化石蜡42、氯化石蜡52、氯化石蜡70中的一种或多种。
5、本专利技术还提供上述用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
6、s1、初始微胶囊的制备
7、s1-1、按一定质量比称取硼酸锌、氢氧化铝、蒙脱土，分别密封放置作为三种初始囊芯；
8、s1-2、在惰气气氛下，对氯化石蜡进行加热到95℃即软化点温度保持恒温，加热过程中不断搅拌，待其熔化成蜡状液体后于95℃恒温保存；
9、s1-3、使用流化床工艺法将三种初始囊芯分别均匀分布于流化床，将s1-2步骤得到的蜡状氯化石蜡均匀喷洒在初始囊芯的表面，经干燥、喷洒反复多次至分隔型囊壁均匀覆盖后得到相应的三种初始微胶囊，再进行均匀混合得到初始微胶囊；
10、s2、将外部囊芯在惰气气氛下进行研磨，筛出100目以下的外部囊芯粉，然后与步骤s1得到的初始微胶囊按一定质量比进行均匀搅拌混合得到的初始微胶囊与外部囊芯的混合物；
11、s3、在惰气气氛下，对乙基纤维素进行加热到185℃即软化点温度保持恒温，加热过程中不断搅拌，直至乙基纤维素熔化成液体状后于185℃恒温保存；
12、s4、使用熔化分散冷凝法，向步骤s3得到的液体状的乙基纤维素逐次逐量加入到步骤s2得到的初始微胶囊与外部囊芯的混合物，每次添加后进行搅拌，直至初始微胶囊与外部囊芯的混合物被乙基纤维素充分包裹后再继续添加，之后快速降温，直至乙基纤维素快速冷凝至固态；
13、s5、将步骤s4得到的固态进行充分粉碎，筛出20-40目的成品，即得用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂。
14、优选的，步骤s1-1中，所述硼酸锌、氢氧化铝、蒙脱土之间的质量比为1：(3～5)：1。
15、优选的，步骤s1-3中，所述流化床工艺中设定的喷洒温度高于95℃。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
17、(1)本专利技术通过使用微胶囊技术，利用囊壁特性实现了囊芯成分释放速率和释放温度的可控性，仅在外界环境温度大于温控保护型囊壁的软化温度时释放芯材，并起到隔绝环境空气的作用，自身的疏水性还可以保证本专利技术的微胶囊即使在潮湿环境下也可以保持效用，还可以减少阻燃剂对沥青路用性能的影响；外部囊芯自身具有阻燃抑烟性，还可以隔绝温度，防止分隔型囊壁提前释放内部芯材；分隔型囊壁在日常使用状态中用于分隔各芯材成分，防止由于提前混合导致的芯材失效。
18、(2)本专利技术的芯材中，初始囊芯硼酸锌无毒、无味、价廉，具有阻燃、抑烟、成炭、抑阴燃和防止熔滴生成等多种功能，可同时在气相和凝固相发挥作用，高温状态下熔化覆盖于沥青表面形成玻璃态的包覆层以隔绝空气和热量，受热分解产生的结晶水还能有效降低温度、稀释氧气；氢氧化铝是一种廉价的无机阻燃剂，受热放出结合水吸收大量热，水在高温下变成水蒸气，稀释了可燃性气体和烟雾，并与炭粒发生进一步氧化反应，减少发烟量，加入氢氧化铝还可以提高沥青混合料的高温抗永久变形能力，减少路面车辙印；蒙脱土遇高温会释放大量的水蒸气和有机气体，吸收周围热量从而形成隔热层，蒙脱土的纳米层状结构具有一定的阻隔效果，会促进燃烧成碳，并在沥青表面形成致密的隔热层，进一步提高隔热性能。外部囊芯铝基聚乙烯醇壳聚糖复合气凝胶绿色环保，具有良好的热稳定性、防火安全性、隔热性以及抑烟性，在高温时会形成致密的炭层以抑制燃烧过程中的热、烟雾释放并隔绝氧气。
19、(3)本专利技术采用温控型微胶囊技术与阻燃剂结合，有效提高了沥青的阻燃抑烟性，解决了阻燃剂在隧道沥青路面铺装过程中提前损耗的问题，沥青路面施工中的最高温度在170℃左右，可能会导致阻燃剂提前发挥作用，本专利技术的温控保护型囊壁与外部囊芯可以共同起到保护内部囊芯的作用，确保内部初始微胶囊的结构不受到破坏。
20、(4)本专利技术材料绿色环保，安全无污染，制备工艺简单，使用方法简单，使用年限长，阻燃抑烟效果好，使用范围广，在沥青路面的铺装和修复中等情况下都可以使用。
21、(5)本专利技术所制备得到的温控型微胶囊阻燃剂能够提高隧道中沥青路面的阻燃抑烟性能，减少由于隧道发生火灾导致沥青路面燃烧而导致的人员伤亡与后期修复困难大等问题，为救援争取时间。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂，其特征在于，由囊芯、分隔型囊壁及温控保护型囊壁构成；所述囊芯包括初始囊芯和外部囊芯；所述初始囊芯被包裹在分隔型囊壁中，所述外部囊芯被包裹在分隔型囊壁与温控保护型囊壁之间；所述初始囊芯为硼酸锌、氢氧化铝和蒙脱土；所述外部囊芯为铝基聚乙烯醇壳聚糖复合气凝胶；所述分隔型囊壁的原料为氯化石蜡；所述温控保护型囊壁的原料为乙基纤维素。
2.根据权利要求1所述的一种用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述外部囊芯与初始囊芯之间的质量比为1：4。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述氯化石蜡为氯化石蜡42、氯化石蜡52、氯化石蜡70中的一种或多种。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤S1-1中，所述硼酸锌、氢氧化铝、蒙脱土之间的质量比为1：(3～5)：1。
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...【技术特征摘要】
1.一种用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂，其特征在于，由囊芯、分隔型囊壁及温控保护型囊壁构成；所述囊芯包括初始囊芯和外部囊芯；所述初始囊芯被包裹在分隔型囊壁中，所述外部囊芯被包裹在分隔型囊壁与温控保护型囊壁之间；所述初始囊芯为硼酸锌、氢氧化铝和蒙脱土；所述外部囊芯为铝基聚乙烯醇壳聚糖复合气凝胶；所述分隔型囊壁的原料为氯化石蜡；所述温控保护型囊壁的原料为乙基纤维素。
2.根据权利要求1所述的一种用于隧道沥青路面的温控型微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述外部囊芯与初始囊芯之间的质量比为1：4。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于隧道沥青路面的温...
【专利技术属性】
技术研发人员：戚绪尧，饶宇轩，梁忠秋，张亚博，张兰君，苏伟伟，魏宏阳，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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