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伴随着沥青路面在隧道建设中的大量使用,沥青路面材料的阻燃技术愈发引起相关学者的重视。目前阻燃剂的应用多存在有毒、烟雾大和综合性价比低等特点,为应和无毒、少烟、高效和复配化的发展趋势,开发一种兼容阻燃、抑烟和使用性能高性价比溴系阻燃剂具有重要的意义和价值。同时目前对阻燃剂的研究多为宏观方面的性能对比,未考虑真实燃烧过程中特征与机理变化,本文在综合阻燃、抑烟和使用性能的基础上,对最佳掺量下DBDPE复合阻燃剂的燃烧特性与机理进行研究。基于课题组前期研制的DBDPE复合阻燃剂(DBDPE:Sb2O3:ATH=4:1:1),以掺量6%、8%、10%、12%、14%和16%为基础,采用三大指标、DSR、BBR、烟密度、极限氧指数和锥形量热仪分析DBDPE复合阻燃剂掺量对沥青高低温性能、抑烟性能和阻燃性能的影响,确定最佳掺配比,并研究相关评价方法之间的相关性。结果表明:DBDPE复合阻燃剂可提高沥青高温性能,但当掺量大于10%时改善效果得到限制;沥青低温性能对DBDPE复合阻燃剂较敏感,低温性能随着掺量的增加发生大幅度降低,尤其掺量大于12%时,低温性能急速下降;DBDPE复合阻燃剂可改善沥青抑烟性能,掺量为14～16%时,产烟量趋于平稳;DBDPE复合阻燃剂掺量大于10%时,会提高沥青燃烧CO浓度;DBDPE复合阻燃剂具有良好的阻燃性能,但当掺量大于12%时,阻燃沥青阻燃性能改善幅度降低。综合抑烟、阻燃和高低温性能,推荐DBDPE复合阻燃剂最佳掺量为10%。同时得出锥形量热仪点燃时间TTI、总烟产量TSR与极限氧指数LOI和烟密度等级SDR呈线性相关关系,可采用锥形量热仪TTI和TSR代替极限氧指数和烟密度作为评价指标,且提出阻燃沥青锥形量热仪TTI值应大于43.1s。采用锥形量热仪燃烧模拟试验,通过对单组分、双组分和三组分阻燃沥青释热性、释烟性、易燃性、毒性和质量损失等燃烧特性的研究,分析DBDPE复合阻燃剂中单一阻燃剂在沥青的阻燃作用以及相互之间的协同效应、协同阻燃机理。结果表明:DBDPE复合阻燃剂具有良好的阻燃作用和较好的抑烟作用,相比基质沥青,总释放热量THR降低了 27.3%,总烟产量TSR降低了 8.52%,点燃时间延长至52s,阻燃性能均优于各种单组分、双组分阻燃剂,在DBDPE复合阻燃剂中,卤-锑主要起阻燃作用,ATH起抑烟作用,阻燃机理为卤-锑和ATH阻燃剂在各自阻燃机理基础上的简单物理叠加,相互之间未发生化学反应,且未改变各自的阻燃机理,而且卤-锑阻燃剂以气相阻燃机理为主,以凝聚相阻燃为辅,ATH使沥青的燃烧产生延后。由DBDPE-Sb2O3阻燃剂热重-红外联用分析和热分析动力学研究结果表明:DBDPE-Sb2O3阻燃沥青热解主要分为低分子物质的物理挥发与氧化、活泼挥发分的燃烧、沥青的成炭反应和少量挥发物质的燃烧以及残炭物的燃烧四个阶段,其中第一、二阶段可用Jander方程的三维扩散模型来解释,第三、四阶段可用Mampel Power法则—维相边界反应模型来解释。同时基质沥青最难燃阶段为第二阶段,而DBDPE-Sb2O3阻燃沥青最难燃为第四阶段,DBDPE-Sb2O3阻燃沥青前两个阶段燃烧所需活化能略低于基质沥青,但失重率较大的三、四阶段却远远大于基质沥青。