ATH/OMMT復(fù)合改性瀝青阻燃抑煙性能與機(jī)理分析

郭寅川，王 涵，申愛(ài)琴，楊小龍，吳寒松

(長(zhǎng)安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710064)

0 引 言

瀝青混凝土路面由于其施工周期短，表面平整度高，行車(chē)舒適性?xún)?yōu)越等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在隧道工程得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于瀝青的可燃性及隧道內(nèi)環(huán)境相對(duì)封閉的特點(diǎn)，一旦于隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，瀝青路面易被引燃釋放出大量熱量及有害煙氣，阻礙隧道內(nèi)人員逃生，增加火災(zāi)的危害程度[1]。

近年來(lái)，由于隧道火災(zāi)的嚴(yán)重后果，瀝青路面的阻燃和抑煙性能得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[2]。目前，添加有機(jī)或無(wú)機(jī)阻燃劑、抑煙劑是提高瀝青的阻燃及抑煙性能最常見(jiàn)的方式，而以鹵素類(lèi)改性劑為主的有機(jī)改性劑由于其在環(huán)保方面的諸多問(wèn)題逐漸被金屬氫氧化物等無(wú)機(jī)改性劑所取代。研究表明，氫氧化鋁(ATH)、氫氧化鎂(MH)、氫氧化鈣(HL)均可以?xún)?yōu)化瀝青的阻燃抑煙性能[3-4]。但僅使用單一金屬氫氧化物來(lái)提升瀝青的阻燃抑煙性能存在著摻量要求大、路用性能下降、價(jià)格昂貴等缺陷，制約了金屬氫氧化物阻燃抑煙改性劑在隧道瀝青路面中的推廣[5]。

蒙脫土(MMT)作為一種天然且廣泛存在的納米粘土，是瀝青路面常用的改性劑之一，可以有效提升瀝青的水穩(wěn)定性和抗老化、抗疲勞等性能[6-8]。已有研究表明，蒙脫土由于具有納米層狀結(jié)構(gòu)阻隔效果，可以降低燃燒時(shí)的釋熱速率、抑制融滴并促進(jìn)燃燒成碳，有著良好的阻燃抑煙性能，在聚合物中已得到許多應(yīng)用[9-11]。此外，蒙脫土還可以通過(guò)有機(jī)改性轉(zhuǎn)化為有機(jī)蒙脫土(OMMT)，更利于瀝青大分子插層。將OMMT與ATH復(fù)合使用，有望制得阻燃抑煙性能好、成本低廉、環(huán)境友好的新型阻燃抑煙瀝青。

因此，本文擬在對(duì)ATH、OMMT改性瀝青的阻燃抑煙性能進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，將ATH、OMMT按照不同配比進(jìn)行復(fù)配，以研究不同配比的復(fù)合改性劑對(duì)瀝青路用性能、阻燃抑煙性能的影響，評(píng)價(jià)不同配比復(fù)合阻燃劑的協(xié)同效果，并通過(guò)XRD、FTIR、SEM、EDS等手段研究瀝青改性前后的結(jié)構(gòu)變化和瀝青燃燒后的殘余碳層結(jié)構(gòu)及碳層元素組成，以探究ATH/OMMT復(fù)合阻燃體系的阻燃機(jī)理。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原材料

采用SBS改性瀝青，該瀝青以SK90#瀝青為基質(zhì)瀝青，SBS摻量為5%，25 ℃針入度為5.77 mm，5 ℃延度為39.2 cm。

研究使用規(guī)格為325目的氫氧化鋁和有機(jī)化蒙脫土作為改性劑對(duì)SBS瀝青進(jìn)行改性處理，兩者在室溫狀態(tài)下均為白色粉末，所用有機(jī)化蒙脫土晶片厚度小于25 nm，其微觀形貌和元素組成分別如圖1、表1所示，有機(jī)化蒙脫土的微觀形貌為較為松散的片層晶體，主要元素組成為硅、鋁元素，另外還有微量的鎂、鐵、鉀、鈣等元素。

圖1 OMMT的微觀形貌
Fig.1 Microstructure of OMMT

表1 OMMT的化學(xué)成分Table 1 Chemical composition of OMMT/%

1.2 樣品制備

將SBS改性瀝青預(yù)加熱到180 ℃后，放入溫度設(shè)定為(180±3) ℃的油浴鍋中以保證改性過(guò)程的溫度基本恒定，之后把一定組分的ATH、OMMT或預(yù)先混合好的ATH/OMMT混合物均勻加入到預(yù)熱好的瀝青中，使用高速剪切儀進(jìn)行高速剪切。高速剪切儀的初始剪切速度被設(shè)置為1 500 r/min，15 min后將轉(zhuǎn)速調(diào)整為5 000 r/min持續(xù)45 min，使OMMT能夠在瀝青中形成插層或剝離結(jié)構(gòu)，而后，將剪切速度設(shè)置為1 000 r/min剪切10 min以消除高速剪切階段產(chǎn)生的氣泡。

1.3 試驗(yàn)方法

為研究阻燃抑煙改性劑對(duì)瀝青常規(guī)性能的影響，按照J(rèn)TG E20—2011規(guī)范對(duì)多種阻燃抑煙瀝青的針入度、延度、軟化點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。按照NB/SH/T0815—2010規(guī)范在HC-2型氧指數(shù)試驗(yàn)儀上對(duì)瀝青的極限氧指數(shù)進(jìn)行測(cè)試；使用JA908便攜式氣體檢測(cè)儀對(duì)瀝青拌合過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)進(jìn)行檢測(cè)。使用TENSORⅡ型傅里葉紅外光譜分析儀對(duì)不同瀝青試樣進(jìn)行測(cè)試，掃描波數(shù)范圍為4 000～400 cm-1，掃描次數(shù)為32次。使用Rigaku Ultimate IV型X射線衍射儀(XRD)對(duì)有機(jī)蒙脫土及瀝青樣品進(jìn)行小角衍射，測(cè)試范圍為0.5°～10°，波長(zhǎng)為0.154 154 18 nm，功率為40 kV×40 mA；使用JSM-6390A型掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)瀝青燃燒后的碳層進(jìn)行觀察并分析元素組成。

2 結(jié)果與討論

2.1 常規(guī)性能分析

為研究阻燃抑煙改性劑對(duì)瀝青常規(guī)性能的影響，按照J(rèn)TG E20—2011規(guī)范對(duì)多種阻燃抑煙瀝青的三大指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表2所示，表中代號(hào)ATH-5表示改性瀝青中摻入了5%(占基質(zhì)瀝青質(zhì)量)的ATH，以此類(lèi)推。

表2 改性瀝青的基本性能指標(biāo)Table 2 General performance index of modified asphalt

由表2可知，瀝青的三大指標(biāo)隨著阻燃抑煙改性劑的加入發(fā)生了顯著變化。在針入度方面，單摻ATH時(shí)，若ATH的摻量較少，則針入度的變化不明顯，但當(dāng)ATH的摻量達(dá)到20%時(shí)，瀝青的針入度明顯降低。單摻OMMT時(shí)，瀝青針入度隨OMMT摻量增加而逐漸減小，當(dāng)OMMT的摻量達(dá)到5%時(shí)，瀝青的針入度下降至4.86 mm。

在軟化點(diǎn)方面，隨著ATH摻量的增加，瀝青的軟化點(diǎn)總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在OMMT改性瀝青中，當(dāng)OMMT摻量較低時(shí)，瀝青的軟化點(diǎn)較SBS改性瀝青明顯上升，但當(dāng)OMMT的摻量達(dá)到5%時(shí)，軟化點(diǎn)出現(xiàn)下降。研究中選用的四種不同配比的復(fù)合阻燃抑煙瀝青軟化點(diǎn)均高于SBS改性瀝青，表明復(fù)合阻燃抑煙劑的加入使得瀝青的高溫性能得到提升。

對(duì)于延度方面，ATH和OMMT的加入使得瀝青在5 ℃下的延度有所降低，表明阻燃抑煙改性劑的加入在一定程度上降低了瀝青的低溫性能。在四種不同配比的復(fù)合阻燃瀝青中，OMMT(1%)-ATH(5%)復(fù)合阻燃瀝青的低溫性能相對(duì)較好。

2.2 FTIR分析

對(duì)SBS改性瀝青、有機(jī)蒙脫土(OMMT)及三種不同摻量的OMMT改性瀝青進(jìn)行紅外光譜測(cè)試，圖2(a)是四種瀝青的紅外光譜，圖2(b)是OMMT的紅外光譜。瀝青紅外光譜中波峰和基團(tuán)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表3[12]。

由圖2(a)可知，OMMT改性瀝青的紅外光譜在總體上與SBS改性瀝青較為相似，僅在1 092 cm-1、1 032 cm-1、517 cm-1、463 cm-1四處出現(xiàn)新的吸收峰。對(duì)比圖2(b)可知，這四處吸收峰均為OMMT帶有的吸收峰，沒(méi)有新的基團(tuán)產(chǎn)生。OMMT改性瀝青紅外光譜中1 032 cm-1、1 092 cm-1處呈現(xiàn)出雙峰而非OMMT光譜中單峰的原因則是蒙脫土片層中存在的大量金屬陽(yáng)離子的強(qiáng)水化性強(qiáng)化了羥基與水的氫鍵作用，使得Si-O鍵吸收減弱，從而使Si-O鍵與Si-O-Si鍵吸收合并，僅存在單一吸收峰[13]。而當(dāng)改性劑摻入瀝青當(dāng)中后，出現(xiàn)瀝青大分子的插層，金屬陽(yáng)離子對(duì)OMMT中[Si4O10]n骨架結(jié)構(gòu)的影響隨之變小，硅氧四面體的對(duì)稱(chēng)性減弱，Si-O與Si-O-Si的吸收增強(qiáng)，使得原有的吸收峰分裂，形成1 092 cm-1、1 032 cm-1兩處吸收峰。

圖2 有機(jī)蒙脫土及有機(jī)蒙脫土改性瀝青的紅外光譜
Fig.2 Infrared spectra of organic montmorillonite and organic montmorillonite modified asphalt

表3 紅外光譜中波峰和基團(tuán)的對(duì)應(yīng)關(guān)系[12]
Table 3 Corresponding relationship between wave peaks and groups in the infrared spectra[12]

Wave number/cm-1Functional group2 920Asymmetric stretching vibrations of -CH2-2 850Symmetric stretching vibrations of -CH2-1 599Telescopic vibration of C=C bond1 456Shear vibration of C-H bond in -CH2-1 375In-plane telescopic vibration of C-H bond in CH31 092Stretching vibration of Si-O bond1 032Stretching vibration of Si-O-Si bond517Bending vibration of Si-O bond463Bending vibration of Al-O bond

使用OMNIC紅外光譜分析軟件，對(duì)圖2(a)中的紅外光譜面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為了消除樣品厚度等因素造成的誤差影響，采用光譜峰面積指數(shù)，即吸收峰面積與2 000～400 cm-1范圍內(nèi)光譜總面積的比值來(lái)進(jìn)行表征，結(jié)果如表4所示。

由表4可以看出，OMMT改性瀝青紅外光譜中在1 092 cm-1、1 032 cm-1、517 cm-1、463 cm-1四處位置出現(xiàn)吸收峰的峰面積指數(shù)隨著OMMT摻量的增加都呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，結(jié)合表3中吸收峰和基團(tuán)的歸屬關(guān)系及表1中OMMT的元素組成可以看出，這種趨勢(shì)是由OMMT中含有大量硅氧鍵、鋁氧鍵所決定的。四處吸收峰的峰面積指數(shù)隨OMMT摻量增加而逐漸升高，展現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。

表4 紅外光譜中改性瀝青吸收峰的相關(guān)參數(shù)Table 4 Related parameters of absorption peak of modified asphalt in infrared spectra

如圖3(a)所示，對(duì)OMMT(3%)-ATH(10%)復(fù)合改性瀝青的紅外光譜與OMMT-3%改性瀝青的紅外光譜進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)復(fù)合改性瀝青中沒(méi)有出現(xiàn)新的吸收峰，且各吸收峰的位置基本與OMMT-3改性瀝青保持一致，僅在400～800 cm-1范圍內(nèi)出現(xiàn)了少量特征峰強(qiáng)度變化的情況。對(duì)比圖3(b)ATH的紅外光譜可知，這是由ATH中的鋁氧鍵造成的，改性過(guò)程中沒(méi)有產(chǎn)生新的官能團(tuán)。

圖3 ATH/OMMT復(fù)合改性瀝青、OMMT改性瀝青及ATH的紅外光譜
Fig.3 Infrared spectra of ATH/OMMT composite modified asphalt, OMMT modified asphalt and ATH

2.3 XRD分析

采用X射線衍射儀(XRD)對(duì)研究所用的有機(jī)蒙脫土及其不同摻量的改性瀝青樣品進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試，其結(jié)果如圖4所示。由圖可以看出，OMMT-1、OMMT-3、OMMT-5這三種不同摻量的有機(jī)蒙脫土改性瀝青XRD圖上均未觀察到蒙脫土d001面衍射峰，根據(jù)Bragg方程[14]：

d=λ/2sinθ

(1)

式中，d為蒙脫土片層間距，θ為入射角，λ為波長(zhǎng)。由式(1)可知由于X射線衍射儀能檢測(cè)到的衍射峰所在角度最小值為2θ=0.5°，所以當(dāng)有機(jī)蒙脫土片層間的間距大于17.7 nm時(shí)，d001衍射峰就無(wú)法在XRD圖上被觀察到[14]。由XRD圖像可以推斷，OMMT在OMMT-1、OMMT-3、OMMT-5三種有機(jī)蒙脫土改性瀝青中大部分剝離，形成了剝離型結(jié)構(gòu)。

圖4 OMMT及其改性瀝青的XRD譜
Fig.4 XRD patterns of organic montmorillonite and organic montmorillonite modified asphalt

圖5 不同摻量下OMMT改性瀝青和ATH改性瀝青 的氧指數(shù)變化趨勢(shì)
Fig.5 Variation trend of oxygen index of OMMT modified asphalt and ATH modified asphalt at different content

2.4 單摻ATH/OMMT對(duì)瀝青極限氧指數(shù)的影響

不同摻量的ATH對(duì)瀝青極限氧指數(shù)(LOI)的影響如圖5所示，瀝青的極限氧指數(shù)隨著ATH摻量的增加而逐漸上升，但這種上升趨勢(shì)并不是完全線性的，在ATH摻量較少時(shí)，每增加5%ATH所產(chǎn)生的極限氧指數(shù)增加量明顯高于ATH摻量較大時(shí)。例如，當(dāng)ATH摻量從0%增加到5%時(shí)，LOI由21.8%提高到24.7%，增加了2.9%；而當(dāng)ATH摻量由15%增加到20%時(shí)，瀝青的LOI由27.3%提高到28%，僅增加了0.7%。此外，使用ATH單獨(dú)作為阻燃劑時(shí)，雖然瀝青也可以達(dá)到較高的氧指數(shù)，但需要的ATH摻量較高，不利于在工程中大規(guī)模應(yīng)用。

單摻OMMT對(duì)瀝青氧指數(shù)的影響同樣如圖5所示，單摻OMMT對(duì)瀝青氧指數(shù)影響的顯著程度遠(yuǎn)不如單摻ATH，隨OMMT摻量的增加，瀝青的氧指數(shù)呈現(xiàn)出波動(dòng)式的變化，雖然始終高于未摻入OMMT時(shí)的SBS改性瀝青的氧指數(shù)，但氧指數(shù)最高時(shí)也僅上升了1.5%。這表明單獨(dú)的OMMT對(duì)瀝青阻燃性能的提升非常有限，不適合單獨(dú)作為阻燃劑使用。

2.5 協(xié)同阻燃效果評(píng)價(jià)

通過(guò)2.4中的研究可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是單獨(dú)使用OMMT或ATH，都不是制備具有良好阻燃性能的改性瀝青最理想的方式。因此，需要研究在瀝青中添加多種改性劑阻燃體系的協(xié)同效應(yīng)。為了在較低的添加劑用量下獲得更好的阻燃效果，分別固定OMMT摻量為0%、1%、3%，改變ATH的摻量(0%、5%、10%)以制備改性瀝青。

圖6 不同復(fù)配摻量下ATH/OMMT協(xié)同阻燃抑煙瀝青 的極限氧指數(shù)Fig.6 Oxygen index of ATH/OMMT synergistic flame retardant and smoke suppressing asphalt with different mixture content

不同摻量下ATH/OMMT協(xié)同阻燃抑煙瀝青及ATH阻燃抑煙瀝青的極限氧指數(shù)如圖6所示。由圖6可知,在相同的ATH摻量下，ATH/OMMT協(xié)同阻燃瀝青具有比ATH阻燃瀝青更高的極限氧指數(shù)值，這意味著ATH/OMMT協(xié)同阻燃瀝青的阻燃性能要高于單獨(dú)摻加ATH的阻燃瀝青。

為了進(jìn)一步研究阻燃劑間的協(xié)同效應(yīng)，采用“協(xié)同阻燃指數(shù)(SE)”來(lái)定義不同阻燃劑間的協(xié)同效果。協(xié)同阻燃指數(shù)(SE)可以通過(guò)公式(2)來(lái)計(jì)算。

(2)

其中，LOI0為未摻加阻燃劑時(shí)瀝青的極限氧指數(shù)，LOI1為使用單一阻燃劑時(shí)瀝青的極限氧指數(shù)，LOI2為使用協(xié)同阻燃劑時(shí)瀝青的極限氧指數(shù)。為了便于計(jì)算，定義LOI1為摻入ATH后瀝青的極限氧指數(shù)，不同協(xié)同阻燃體系的協(xié)同阻燃指數(shù)如圖7所示。

圖7顯示了ATH/OMMT改性瀝青的SE值與ATH和OMMT摻量之間的關(guān)系。結(jié)果表明，在ATH摻量為5%時(shí)，OMMT摻量為1%和3%的協(xié)同阻燃瀝青在SE值上差距不大。但當(dāng)ATH摻量為10%時(shí)，OMMT摻量為3%的協(xié)同阻燃瀝青的SE值明顯高于OMMT摻量為1%的協(xié)同阻燃瀝青，表明當(dāng)OMMT摻量為3%時(shí)，ATH/OMMT體系具備更好的協(xié)同阻燃性能，且當(dāng)OMMT摻量為3%，ATH摻量為10%時(shí)，協(xié)同體系的效果最好。

圖7 不同摻量下ATH/OMMT協(xié)同阻燃瀝青的協(xié)同指數(shù)
Fig.7 Synergistic index of ATH/OMMT synergistic flame retardant asphalt at different content

圖8 不同改性瀝青拌合過(guò)程的VOC生成量
Fig.8 VOC production in different modified asphalt mixing processes

2.6 抑煙效果評(píng)價(jià)

為了研究幾種改性瀝青的抑煙效果，選擇了LOI測(cè)試中阻燃性能最好的ATH(10%)-OMMT(3%)阻燃抑煙瀝青進(jìn)行拌合過(guò)程煙氣釋放量測(cè)試。并以SBS改性瀝青和OMMT-3、ATH-10瀝青作為對(duì)照組。

將便攜式VOC測(cè)試儀與瀝青混合料拌合鍋的透氣孔相連，測(cè)得了瀝青拌合過(guò)程中在不同時(shí)間點(diǎn)的揮發(fā)性有機(jī)化合物生成量，如圖8所示。由于拌鍋內(nèi)原有空氣的存在，在拌合開(kāi)始階段，VOC濃度較低。隨著拌合過(guò)程中瀝青輕質(zhì)組分的揮發(fā)，VOC的濃度逐漸上升，在20～30 s內(nèi)達(dá)到峰值，隨后，揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度逐漸降低。

由圖8可以看出，改性后的幾種阻燃抑煙瀝青在拌合過(guò)程中生成的VOC濃度峰值和產(chǎn)生VOC的持續(xù)時(shí)間都明顯低于改性前，這表明幾種改性瀝青的抑煙性能對(duì)比改性前都得到了改善，VOC煙氣生成量從低到高排序?yàn)镺MMT(3%)-ATH(10%)

2.7 碳層形貌及元素分析

使用掃描電鏡和X射線能譜儀對(duì)SBS改性瀝青、OMMT改性瀝青、ATH/OMMT復(fù)合改性瀝青燃燒后的殘余碳層結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察分析，結(jié)果如圖9(a)、(c)、(e)所示，圖(b)、(d)、(f)分別為圖(a)、(c)、(e)中所示碳層結(jié)構(gòu)的元素組成。

SBS改性瀝青燃燒后的碳層表面較為平整，僅有少量氣泡狀構(gòu)造存在，這些氣泡狀構(gòu)造是由于瀝青燃燒時(shí)內(nèi)部飽和酚等輕質(zhì)組分熱解析出的可燃性揮發(fā)氣體向表層運(yùn)動(dòng)聚集而引起的，這種碳層的元素組成主要為C、H、S、O四種元素(其中H元素?zé)o法在X射線能譜儀中顯示)，隔熱效果差，無(wú)法起到阻隔層的凝固相阻燃效果，也不具備氣相稀釋的作用。瀝青的阻燃抑煙性能較差。

而OMMT改性瀝青燃燒后的殘余碳層組成元素除了C、H、S、O四種元素外，還含有AL、Si兩種元素，這兩種元素來(lái)自于OMMT。瀝青熱解燃燒時(shí)，在瀝青中以剝離結(jié)構(gòu)分布的OMMT片層隨氣泡移動(dòng)到了表面(這些氣泡除了瀝青中熱解析出的輕質(zhì)組分外，還包括OMMT析出結(jié)晶水形成的水蒸氣),這些氣泡的存在使得OMMT片層可以聚集到瀝青的表面，促進(jìn)瀝青表面阻隔層的形成，降低熱釋放速率，起到了一定的阻燃抑煙效果。但這種阻隔層中，致密Al2O3的含量較少，因而阻隔層不夠致密，且強(qiáng)度較低。隨著內(nèi)部氣體的進(jìn)一步析出，碳層表面會(huì)形成了一些較小的氣孔，部分氣孔之間還會(huì)彼此擴(kuò)展形成裂縫，如圖9(c)所示。

圖9 不同瀝青燃燒后的殘余碳層結(jié)構(gòu)形貌及元素組成
Fig.9 Structure morphology and element composition of residual carbon layer after different asphalt combustion

圖9(e)為ATH/OMMT復(fù)合阻燃抑煙瀝青燃燒后的殘余碳層，該碳層比SBS改性瀝青、OMMT改性瀝青的殘余碳層更為致密連續(xù)，表面呈密實(shí)連續(xù)的不規(guī)則網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分布有氣孔，從碳層元素組成中可以看出，該碳層中含有更多的Al元素，這是由于瀝青中ATH受熱分解形成了致密的Al2O3附在了瀝青表面阻隔層。從碳層形貌和元素組成中可以推斷，在瀝青熱解燃燒的初期，ATH首先吸熱分解產(chǎn)生H2O氣體，稀釋了瀝青表面的O2及輕質(zhì)組分熱解析出的可燃性揮發(fā)氣體，發(fā)揮出了冷卻效應(yīng)與氣相稀釋阻燃抑煙效應(yīng)，而后ATH受熱產(chǎn)生的Al2O3依附于聚集在瀝青表面的OMMT片層上，形成了一種耐火的致密復(fù)合阻隔層，這種復(fù)合阻隔層的凝固相阻燃抑煙能力較強(qiáng)，阻隔熱量及物質(zhì)傳遞的效果遠(yuǎn)高于普通OMMT改性瀝青燃燒中產(chǎn)生的阻隔層，因而能更好地促進(jìn)芳香分和膠質(zhì)的交聯(lián)和稠環(huán)化，降低了可燃輕質(zhì)組分的生成量，增加了成碳比例，使得ATH/OMMT復(fù)合改性瀝青具備良好的阻燃抑煙性能。

3 結(jié) 論

(1)單獨(dú)摻加ATH和OMMT都可以在一定程度上提升瀝青的阻燃抑煙性能，二者復(fù)配使用時(shí)，ATH和OMMT間具備協(xié)同阻燃效應(yīng)，且當(dāng)OMMT摻量為3%、ATH摻量為10%時(shí)，ATH/OMMT體系的協(xié)同阻燃性能最佳。

(2)摻加阻燃抑煙改性劑對(duì)瀝青進(jìn)行改性后，瀝青拌合過(guò)程中的揮發(fā)性有機(jī)化合物生成量明顯低于改性前。其中，煙氣生成量從低到高排序?yàn)锳TH(10%)-OMMT(3%)

(3)不同摻量(1%、3%、5%)的OMMT在SBS改性瀝青中均形成了剝離型結(jié)構(gòu)。OMMT改性瀝青的紅外光譜中，1 092 cm-1、1 032 cm-1、517 cm-1、463 cm-1四處特征峰的峰面積指數(shù)與瀝青中OMMT摻量之間展現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。

(4)在ATH/OMMT復(fù)合阻燃抑煙瀝青的熱解燃燒過(guò)程中，ATH受熱產(chǎn)生的Al2O3依附于聚集在瀝青表面的OMMT片層上，形成了一種耐火的致密復(fù)合阻隔層，這種復(fù)合阻隔層可以高效地阻隔瀝青燃燒過(guò)程中的熱量及物質(zhì)傳遞，促進(jìn)芳香分和膠質(zhì)的交聯(lián)和稠環(huán)化，減少了可燃輕質(zhì)組分的生成量，增加了成碳比例，使得ATH/OMMT復(fù)合改性瀝青具備良好的阻燃、抑煙性能。