二、煤焦油沥青

二、煤焦油沥青

煤焦油沥青是由煤、褐煤等有机物质，在隔绝空气和高温的环境下进行干馏，冷凝其挥发物质而获得黏稠液体，再经加工而制得的沥青类材料。它是煤化学工业中最重要的产品，也是建筑防水材料行业应用较早的防水材料之一。

（一）化学组成

煤焦油沥青是由以高度缩合的芳香族碳氢化合物为主要成分，以及氧、硫、氮的衍生物所组成的混合物。其主要元素是碳和氢，含碳量一般较石油沥青多，超过90%，平均为93%，碳和氢原子比（C/H）为1.7～1.8，还有氧、硫、氮等元素。将煤焦油沥青加热到400～500℃时，其组分之间发生聚合和缩合反应，同时分离出氢和甲烷，使碳与氢原子比（C/H）进一步提高。

煤焦油沥青主要由各种芳香族化合物组成。这些化合物包括四五个芳环的简单分子，以及分子量为2000左右的高聚物。同石油沥青相比，最突出的特征是几乎只有芳香烃和杂环化合物。沸点范围为385～550℃的煤焦油沥青，用气相色谱法已鉴定出大约80种化合物。在所鉴定出的物质中有60%左右的缩合芳烃，不到20%的含氮杂环化合物，10%含氧化合物和30%的含硫化合物。煤焦油沥青中大部分为多种结晶物质的低共熔混合物，是一种具有树脂性能的热塑性物质。在研究煤焦油沥青的化学性质时，常常将煤焦油沥青划分为几个化学性质相近、技术性能有一定联系的组分。

游离碳是煤焦油沥青中高分子有机化合物的固态碳质微粒，不溶于任何溶剂，有很好的稳定性，只有在高温下才能分解。游离碳含量的多少，直接影响着煤焦油沥青的黏滞性。游离碳含量增加，黏滞度增加，密度亦增加，温度稳定性增强，脆性增大。如果游离碳高于某一限度，则性能变坏，因此其含量必须加以限制。

煤焦油沥青中的树脂质，属于含氧环式化合物。根据其黏度的大小，可分为软树脂和硬树脂。软树脂为赤褐色的粘塑性物质，在氧、高温和日光的作用下，发生氧化和聚合作用，由黏稠液体变为固体。在其芳环上可发生化学反应，引入化学基因，如对水有亲和力的磺酸基团。硬树脂为固态晶体结构，化学稳定性较差，仅溶于吡啶。

油分是液态碳氢化合物，主要由不饱和的芳香类化合物组成。油分的存在增加了煤焦油沥青的流动性，并能聚合成树脂质。在油分子中，还含有各种具有可溶性的杂质，其中包括萘油、菲油、蒽油及酸性和碱性物质。(https://www.daowen.com)

萘油在煤焦油沥青中为溶解状态，在常温下易升华，直接影响着黏滞度和老化等性能。萘含量在20%～25%时，其黏滞度大大降低；含量高于此限，温度在55～80℃时，萘则变为晶体析出，使煤焦油沥青变为假黏度而失去塑性。

（二）化学结构

煤焦油沥青的化学结构极为复杂，可分离为数千至数万余种结构单元。煤焦油是用煤进行炼焦或制造煤气时，排出的挥发性物质经冷凝而得到的副产物，此为粗煤焦油，亦称生煤焦油沥青，达到煤焦油标准的称为煤焦油。

煤焦油为褐色至黑色油状物，有强烈的气味。它由复杂的化合物组成，所含化合物估计达1万种以上，目前已经分离出来并确定的有500种，其中人们比较熟悉的仅占5%，主要为芳香烃的碳氢化物。根据煤焦油的来源可分为煤气煤焦油和焦炭煤焦油；根据干馏温度的不同可分为高温煤焦油、中温煤焦油和低温煤焦油。在建筑防水材料行业，主要使用的是高温煤焦油，煤焦油再经蒸馏加工，可制得稠度不同的煤焦油沥青，简称煤沥青。煤沥青又可分为软煤沥青和硬煤沥青，软煤沥青主要用于铺筑路面。

（三）配制煤焦油沥青

煤焦油沥青或煤焦油往往达不到使用要求，需进行调配，将不同稠度的煤焦油沥青互相掺配而得到所要求标号的煤焦油沥青，称为配制煤焦油沥青。例如，在硬煤沥青中掺加重油、蒽油或低温煤焦油而得到软煤沥青。