一、研究背景 

玛蹄脂（Mastic asphalt）因具有优异的防水、防腐性能而在隧道、屋面及桥梁铺装中广泛应用，但其有机组份易燃、发烟量大，限制了在防火要求较高场合的使用。氢氧化镁（MH）分解吸热、抑烟且无毒，可膨胀石墨（EG）受热膨胀形成“蠕虫”状炭层，二者协同可兼顾阻燃、抑烟与力学性能。本文系统考察了MH-EG复合体系对玛蹄脂阻燃性能的优化规律及作用机理。

二、实验设计 

1. 原材料 

   玛蹄脂基料：SBS改性沥青 60 wt%，石灰石粉 25 wt%，石英砂 15 wt%。 

   阻燃体系：MH（平均粒径 9.3 μm，工业级）；EG（粒径 76–110 μm，膨胀倍率 250 mL g⁻¹）。 

2. 试样制备 

   固定阻燃剂总掺量 30 wt%，按 MH:EG 质量比 1:0、2:1、1:1、1:2、0:1 设 5 组配方；175 ℃下高速剪切 30 min 后浇注成型。 

3. 表征方法 

   极限氧指数（LOI）、UL-94 垂直燃烧、锥形量热（50 kW m⁻²）、热重分析（TG，N₂ 氛围，10 ℃ min⁻¹）、SEM 观察炭层形貌、拉伸-弯曲-软化点-针入度全套沥青性能测试。

三、结果与讨论 

1. 阻燃性能 

   当 MH:EG = 1:0.5（即 EG 占总阻燃剂 33 %）时，LOI 由 19.4 %（空白玛蹄脂）提升至 30.2 %，UL-94 达到 V-0 级；锥形量热峰值热释放速率（p-HRR）降低 67 %，总烟释放（TSP）下降 54 %。随 EG 比例继续增大，p-HRR 进一步下降，但 LOI 出现平台，表明 1:0.5 已接近最佳协同点。 

2. 热降解行为 

   TG 曲线显示，MH 单独体系主要失重区位于 300–400 ℃，失重后残留 MgO 骨架疏松；引入 EG 后，EG 在 200 ℃左右开始膨胀，填充 MH 失重产生的孔洞，使 600 ℃ 残炭量提高至 42 %，炭层致密连续，隔绝热量与氧气传递。 

3. 炭层形貌 

   SEM 表明，MH-EG 协同体系燃烧后形成“石墨蠕虫 + MgO 微晶”互穿网络，孔洞尺寸显著减小；而单 MH 体系炭层多裂纹，单 EG 体系炭层机械强度不足，易被气流破坏。 

4. 力学与施工性能 

   当 EG 比例 ≤ 40 % 时，软化点提升 8–11 ℃，低温弯曲通过 –20 ℃ 测试，拉伸强度保持率 ≥ 90 %；但 EG 过量（> 50 %）导致体系粘度剧增，施工和易性下降。综合确定 MH:EG = 1:0.5 为兼顾阻燃与施工性能的最佳配比。

四、协同阻燃机理 

1. MH 吸热分解：Mg(OH)₂ → MgO + H₂O↑，稀释可燃气体并带走热量。 

2. EG 物理膨胀：生成蠕虫状石墨，填充 MH 留下的孔洞，形成致密隔热层。 

3. 化学协同：MgO 与石墨片层共同构筑“陶瓷-碳”复合屏障，抑制基料裂解挥发物逸出，降低质量损失速率；同时石墨层反射热辐射，MgO 层阻隔氧气渗透，实现多重防护。

五、结论 

(1) MH-EG 复合阻燃体系在玛蹄脂中表现出显著协同效应，最佳质量比为 MH:EG = 1:0.5。 

(2) 在此配比下，LOI 提高 10.8 个百分点，p-HRR 降低 67 %，TSP 降低 54 %，UL-94 达到 V-0 级，且力学性能与施工性能满足工程要求。 

(3) 协同机理归因于 MH 吸热抑烟与 EG 膨胀成炭的物理-化学双重屏障作用，为无卤、高效、低成本阻燃玛蹄脂的工业化应用提供了可行路径。