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摘要：沥青是一种具有防水防潮和防腐的有机胶凝材料，一般广泛应用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等方面。沥青的组成十分复杂，但是由于其自身的诸多优点而渐渐的被人们所认可。沥青优良的阻燃性能可以大大的降低火灾事故所带来的损失，有效地保障了国家和人民的生命财产安全，因此，对沥青阻燃改性技术的研究具有非常重要的理论意义和现实意义。本文首先分析了沥青的阻燃机理及阻燃剂，然后通过对SBS阻燃改性沥青技术和沥青阻燃性能的评价方法的介绍，来对沥青阻燃改性技术进行探讨。
关键词：沥青阻燃改性技术；阻燃机理；SBS阻燃改性沥青
1、引言
近几十年来，随着我国科学技术的不断进步，沥青作为基础的建设原材料，其应用技术以及应用领域也在不断的发展当中。但是，沥青自身的易燃性使得在高温情况下容易被引燃，且燃烧时会伴随大量的浓烟和热量，危险性极大，因此，对于沥青阻燃技术的研究显得非常有必要。一些研究人员利用阻燃技术在高聚物领域的实践经验来应用到沥青阻燃过程当中，取得了一定的进展。
2、沥青阻燃机理
沥青的阻燃机理主要有吸热、不燃气体窒息、覆盖以及抑制链反应等几种作用。
2.1 吸热作用
阻燃剂可在高温条件下发生很强的吸热反应，并吸收燃烧放出的一些热量，从而将可燃物表面的温度降低，抑制可燃性气体生成的，最终达到阻燃的目的，阻止了燃烧的蔓延。
2.2 不然气体窒息作用
当阻燃剂受热时会分解出如CO2、CI、NH2、HBr等不然气体，这些气体可以有效地稀释可燃物分解出来的可燃气体，将可燃气体的浓度降低到燃烧以下。与此同时，也可以有效地稀释燃烧区内的氧气的浓度，阻止了燃烧的继续进行，进而达到阻燃的目的。
2.3 覆盖作用
在高温情况下，阻燃剂能形成稳定泡沫覆盖层或玻璃状，隔绝了与空气的接触，达到隔氧、隔热的目的、阻止可燃气体向外溢出的目的，进而起到阻燃的作用。
2.4 抑制链反应
从燃烧链反应理论进行分析，维持燃烧所需要的是自由基。引入卤素的阻燃剂可有效地捕捉到燃烧反应中的自由基，并且能作用在气相燃烧区。使燃烧区的火焰密度下降，阻止了火焰的传播，最终降低燃烧反应的速度直至燃烧的终止，达到阻燃的目的。
3、沥青阻燃剂
目前常用的阻燃剂有硼酸锌、镁铝阻燃剂、消烟剂、卤系阻燃剂及其协效剂。
3.1 卤系阻燃剂及其协效剂
卤系阻燃剂是通过气象机理实现阻燃效应的。卤系阻燃剂的主要特点是用量少、阻燃的效率高、基本不影响材料的性能等，但是也有不足之处，在燃烧及热裂过程中会产生大量的腐蚀性气体和烟尘。所以卤系阻燃剂通常与协效剂混合使用，较为常用的协效剂为硼酸锌。
研究表明十澳二苯醚会对沥青中的含氧指数有很大的影响，十澳二苯醚在初始受热时会发生热分解反应释放出一定量的不燃气体，同时吸收部分热量，起到气象屏蔽阻燃效果的。HBr还有一定的捕获沥青燃烧及裂解反应中的自由基，切断了自由基的连锁反应，大大降低了沥青的燃烧速度。
3.2 硼酸锌
硼酸锌具有无毒、无刺激、价格低廉等优点，常用作协效剂。在300℃左右时会释放出一定量的结晶水，形成固相覆盖层，隔绝燃烧表面空气，阻止火焰的继续燃烧。在卤素化合物的存在下会生成、卤化锌、卤化硼，捕获并抑制游离的羟基，阻止燃烧的继续进行。
3.3 铝镁阻燃剂
铝镁阻燃剂通常指氢氧化镁和氢氧化铝。此类阻燃剂的阻燃机理是覆盖和释水吸热作用。铝镁阻燃剂不仅价格低廉，而且具有抑烟或低烟、低毒、低腐蚀等优点，但是在实际应用中，所需添加的量较大，又是甚至达到基材的60％以上，所以，此类阻燃剂通常不是单独使用，而是和红磷、卤系阻燃剂等共同使用。
3.4 消烟剂
沥青在燃烧过程中会释放大量的黑烟，大大降低了火灾现场的能见度，这样就会贻误对现场生命财产的抢救和灭火的时机。因此，对沥青的“阻燃”比“抑烟”更加重要，尤其是锑化合物和含卤素的阻燃剂是主要的发烟源。通常用硼酸锌、二茂铁、三氧化钥和无机氢氧化物等。
4、SBS阻燃改性沥青技术指标的研究与确定
SBS阻燃改性沥青是目前应用较多、技术相对成熟的阻燃改性沥青。阻燃改性剂采取了直接添加到沥青混合料拌合的方式，不仅方法简便，而且混合料现场取样测试结果良好。经试验表明(表1为某试验SBS改性沥青和SBS阻燃改性沥青各性能参数)，阻燃沥青不仅在沥青改性过程中不会降低SBS改性沥青的性能，且生产工艺简单，有望实现SBS阻燃改性沥青的工业化生产。
5、沥青阻燃性能的评价方法
目前对于沥青材料的阻燃性能测试标准尚未成熟，沥青阻燃性能的测试主要还是参照以往的评价塑料材料阻燃性能的测试方法，例如水平及垂直燃烧测定法、氧指数测定法、锥形量热仪法。
5.1 水平及垂直燃烧测定法
UL94可燃性测试属于美国安全保险材料研究室开发的方法，可用来初步评价被测塑料是否适用于某一特定应用场所，时目前较为广泛的引用和使用的塑料可燃性测试方法之一。ANSIUL94、IS012992(1995)、GB4608－1996都有测定塑料可燃性的标准方法的规定。
属于94HB的阻燃材料通常使用水平燃烧测定方法；属于UL94－O、V－1或V－2的阻燃材料通常使用垂直燃烧测定方法。适用于UL94方法的塑料的垂直燃烧实验可根据熔滴是否引燃脱脂棉和试样燃烧时间等结果将阻燃分为V－2、V－1、V－0、5－V四个等级，其中5－V是阻燃阻燃级，V－2是最低阻燃级。对阻燃油毡采用处置燃烧法对其性能进行分析可得，随着阻燃剂的剂量增加，沥青的垂直燃烧速度也将变大，阻燃性能相对的也有所改善。
5.2 氧指数测定法
氧指数测定法即指极限氧指数法。氧指数是衡量材料的火灾危险性的指标，可以通过测定被点燃的难易程度来判断。IS04589(1996)、ASTMD2863、GB2406－1980都有标准测试方法的规定。极限氧指数法指在规定的试验条件下，试样在氮氧混合气体中保持有焰燃烧所需的最低氧气浓度。材料在空气中与火焰接触是燃烧的难易程度以氧气所占的百分比来表示。通常易燃材料的氧指数小于7％，可燃材料的氧指数大于等于7％而小于32％，难燃材料的氧指数为32％。在日常生活中，通常对材料阻燃性能的评价就依据氧指数来判断。目前国内很多专家正对沥青中的氧指数的影响因素进行研究，并重点对试样量、试样温度以及燃烧时的气流进行测试和分析。并考察了三氧化二锑、十嗅联苯醚、氢氧化镁和硼酸锌阻燃剂对基质沥青的阻燃效果以及其中的一些协同效应。通过对几种阻燃剂的沥青氧指数分析，发现单一阻燃剂可有效提高沥青的氧指数，但是没有协同阻燃剂的效果明显。
5.3 锥形量热仪法
锥形量热仪法的试验比极限氧指数法的试验更接近材料的实际燃烧情况，IS05660－1(1993)及ASTMEl354(1990)明确规定了锥形量热仪法是目前应用较为广泛的对塑料燃烧速度进行测定的方法。该方法可用于测定材料的有效燃烧热、质量损失速率、引燃时间、烟密度等有关材料阻燃性能的参数。该方法在阻燃塑料应用中效果较为明显，也在阻燃塑料中有广泛应用，但是还未使用在阻燃沥青中。
6、结语
改性沥青由于物理性能较基质沥青好很多，所以阻燃改性沥青更能满足现代交通的要求，市场更加广阔。但是对沥青的研究不多和对沥青所引起的火灾的危害性缺乏认识，沥青阻燃改性技术仍有待进一步研究，应制定统一的沥青材料测试标准，并重视对环境的污染和人体的危害问题。
关键词：沥青阻燃改性技术；阻燃机理；SBS阻燃改性沥青
1、引言
近几十年来，随着我国科学技术的不断进步，沥青作为基础的建设原材料，其应用技术以及应用领域也在不断的发展当中。但是，沥青自身的易燃性使得在高温情况下容易被引燃，且燃烧时会伴随大量的浓烟和热量，危险性极大，因此，对于沥青阻燃技术的研究显得非常有必要。一些研究人员利用阻燃技术在高聚物领域的实践经验来应用到沥青阻燃过程当中，取得了一定的进展。
2、沥青阻燃机理
沥青的阻燃机理主要有吸热、不燃气体窒息、覆盖以及抑制链反应等几种作用。
2.1 吸热作用
阻燃剂可在高温条件下发生很强的吸热反应，并吸收燃烧放出的一些热量，从而将可燃物表面的温度降低，抑制可燃性气体生成的，最终达到阻燃的目的，阻止了燃烧的蔓延。
2.2 不然气体窒息作用
当阻燃剂受热时会分解出如CO2、CI、NH2、HBr等不然气体，这些气体可以有效地稀释可燃物分解出来的可燃气体，将可燃气体的浓度降低到燃烧以下。与此同时，也可以有效地稀释燃烧区内的氧气的浓度，阻止了燃烧的继续进行，进而达到阻燃的目的。
2.3 覆盖作用
在高温情况下，阻燃剂能形成稳定泡沫覆盖层或玻璃状，隔绝了与空气的接触，达到隔氧、隔热的目的、阻止可燃气体向外溢出的目的，进而起到阻燃的作用。
2.4 抑制链反应
从燃烧链反应理论进行分析，维持燃烧所需要的是自由基。引入卤素的阻燃剂可有效地捕捉到燃烧反应中的自由基，并且能作用在气相燃烧区。使燃烧区的火焰密度下降，阻止了火焰的传播，最终降低燃烧反应的速度直至燃烧的终止，达到阻燃的目的。
3、沥青阻燃剂
目前常用的阻燃剂有硼酸锌、镁铝阻燃剂、消烟剂、卤系阻燃剂及其协效剂。
3.1 卤系阻燃剂及其协效剂
卤系阻燃剂是通过气象机理实现阻燃效应的。卤系阻燃剂的主要特点是用量少、阻燃的效率高、基本不影响材料的性能等，但是也有不足之处，在燃烧及热裂过程中会产生大量的腐蚀性气体和烟尘。所以卤系阻燃剂通常与协效剂混合使用，较为常用的协效剂为硼酸锌。
研究表明十澳二苯醚会对沥青中的含氧指数有很大的影响，十澳二苯醚在初始受热时会发生热分解反应释放出一定量的不燃气体，同时吸收部分热量，起到气象屏蔽阻燃效果的。HBr还有一定的捕获沥青燃烧及裂解反应中的自由基，切断了自由基的连锁反应，大大降低了沥青的燃烧速度。
3.2 硼酸锌
硼酸锌具有无毒、无刺激、价格低廉等优点，常用作协效剂。在300℃左右时会释放出一定量的结晶水，形成固相覆盖层，隔绝燃烧表面空气，阻止火焰的继续燃烧。在卤素化合物的存在下会生成、卤化锌、卤化硼，捕获并抑制游离的羟基，阻止燃烧的继续进行。
3.3 铝镁阻燃剂
铝镁阻燃剂通常指氢氧化镁和氢氧化铝。此类阻燃剂的阻燃机理是覆盖和释水吸热作用。铝镁阻燃剂不仅价格低廉，而且具有抑烟或低烟、低毒、低腐蚀等优点，但是在实际应用中，所需添加的量较大，又是甚至达到基材的60％以上，所以，此类阻燃剂通常不是单独使用，而是和红磷、卤系阻燃剂等共同使用。
3.4 消烟剂
沥青在燃烧过程中会释放大量的黑烟，大大降低了火灾现场的能见度，这样就会贻误对现场生命财产的抢救和灭火的时机。因此，对沥青的“阻燃”比“抑烟”更加重要，尤其是锑化合物和含卤素的阻燃剂是主要的发烟源。通常用硼酸锌、二茂铁、三氧化钥和无机氢氧化物等。
4、SBS阻燃改性沥青技术指标的研究与确定
SBS阻燃改性沥青是目前应用较多、技术相对成熟的阻燃改性沥青。阻燃改性剂采取了直接添加到沥青混合料拌合的方式，不仅方法简便，而且混合料现场取样测试结果良好。经试验表明(表1为某试验SBS改性沥青和SBS阻燃改性沥青各性能参数)，阻燃沥青不仅在沥青改性过程中不会降低SBS改性沥青的性能，且生产工艺简单，有望实现SBS阻燃改性沥青的工业化生产。
5、沥青阻燃性能的评价方法
目前对于沥青材料的阻燃性能测试标准尚未成熟，沥青阻燃性能的测试主要还是参照以往的评价塑料材料阻燃性能的测试方法，例如水平及垂直燃烧测定法、氧指数测定法、锥形量热仪法。
5.1 水平及垂直燃烧测定法
UL94可燃性测试属于美国安全保险材料研究室开发的方法，可用来初步评价被测塑料是否适用于某一特定应用场所，时目前较为广泛的引用和使用的塑料可燃性测试方法之一。ANSIUL94、IS012992(1995)、GB4608－1996都有测定塑料可燃性的标准方法的规定。
属于94HB的阻燃材料通常使用水平燃烧测定方法；属于UL94－O、V－1或V－2的阻燃材料通常使用垂直燃烧测定方法。适用于UL94方法的塑料的垂直燃烧实验可根据熔滴是否引燃脱脂棉和试样燃烧时间等结果将阻燃分为V－2、V－1、V－0、5－V四个等级，其中5－V是阻燃阻燃级，V－2是最低阻燃级。对阻燃油毡采用处置燃烧法对其性能进行分析可得，随着阻燃剂的剂量增加，沥青的垂直燃烧速度也将变大，阻燃性能相对的也有所改善。
5.2 氧指数测定法
氧指数测定法即指极限氧指数法。氧指数是衡量材料的火灾危险性的指标，可以通过测定被点燃的难易程度来判断。IS04589(1996)、ASTMD2863、GB2406－1980都有标准测试方法的规定。极限氧指数法指在规定的试验条件下，试样在氮氧混合气体中保持有焰燃烧所需的最低氧气浓度。材料在空气中与火焰接触是燃烧的难易程度以氧气所占的百分比来表示。通常易燃材料的氧指数小于7％，可燃材料的氧指数大于等于7％而小于32％，难燃材料的氧指数为32％。在日常生活中，通常对材料阻燃性能的评价就依据氧指数来判断。目前国内很多专家正对沥青中的氧指数的影响因素进行研究，并重点对试样量、试样温度以及燃烧时的气流进行测试和分析。并考察了三氧化二锑、十嗅联苯醚、氢氧化镁和硼酸锌阻燃剂对基质沥青的阻燃效果以及其中的一些协同效应。通过对几种阻燃剂的沥青氧指数分析，发现单一阻燃剂可有效提高沥青的氧指数，但是没有协同阻燃剂的效果明显。
5.3 锥形量热仪法
锥形量热仪法的试验比极限氧指数法的试验更接近材料的实际燃烧情况，IS05660－1(1993)及ASTMEl354(1990)明确规定了锥形量热仪法是目前应用较为广泛的对塑料燃烧速度进行测定的方法。该方法可用于测定材料的有效燃烧热、质量损失速率、引燃时间、烟密度等有关材料阻燃性能的参数。该方法在阻燃塑料应用中效果较为明显，也在阻燃塑料中有广泛应用，但是还未使用在阻燃沥青中。
6、结语
改性沥青由于物理性能较基质沥青好很多，所以阻燃改性沥青更能满足现代交通的要求，市场更加广阔。但是对沥青的研究不多和对沥青所引起的火灾的危害性缺乏认识，沥青阻燃改性技术仍有待进一步研究，应制定统一的沥青材料测试标准，并重视对环境的污染和人体的危害问题。