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　　由于社會(huì)對(duì)石油輕組分的巨大需求和加工工藝的需要，重質(zhì)油經(jīng)深度脫油，得到盡可能多的輕組分原料以后，余下的硬瀝青成為煉油過程中一種產(chǎn)量不小的副產(chǎn)品。硬瀝青常溫下為硬而脆的固體或粉末(見圖1)，外觀為黑、褐色，類似煤，密度約1.1g/cm3左右，分子量為數(shù)千到1萬不等，沒有同定的熔點(diǎn)，軟化點(diǎn)在120℃以上，含碳量在80％以上，灰份很低，高溫下為粘稠狀半流體。
　　由于硬瀝青的力學(xué)性能不佳，所以很少直接單獨(dú)作為體相材料來使用，以往的硬瀝青大多被做煉焦原料，造氣發(fā)電原料，或鋼鐵工業(yè)高爐燃料等低附加值的場合。也有人將它制備成瀝青水漿作為燃料油的替代品�？紤]到硬瀝青組分本身的化學(xué)特性以及資源和價(jià)格優(yōu)勢，如果添加于合適的高分子材料及相關(guān)產(chǎn)品，該類材料還是有可能在高分子添加材料中占有一席之地的。美國已有類似的原料作為高分子添加材料的專用商品出售，我國目前這方面的工作才剛剛開展。
　　日前報(bào)道的將瀝青材料用于高分子材料添加改件的不多，主要有橡膠制品中加入的橡膠瀝青。作為軟化、增強(qiáng)和填充劑用，使橡膠提高其加工性能，由于加入瀝青使橡膠變黑，一般用做輪胎、鞋底材料。但橡膠瀝青不是高軟化點(diǎn)的硬瀝青，而是含有油份的專用瀝青。目前使用硬瀝青材料的還有與聚氨酯、環(huán)氧樹脂等其它高分子材料調(diào)成瀝青油漆或涂料，這只是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)瀝青漆的延伸。最初人們研究的硬瀝青是一種瀝青巖類的天然產(chǎn)物，了解它性能的人不多，隨著煉油工業(yè)中硬瀝青的產(chǎn)量越來越大，有必要將其物化特性作一介紹，使更多的人了解它，并能在高分子制料領(lǐng)域中積極地將它加以開發(fā)利用。
　　2、化學(xué)成分
　　目前我國煉油工業(yè)中產(chǎn)生的硬瀝青數(shù)量以萬噸計(jì)，表1示出我國生產(chǎn)的兩種典型硬瀝青性能指標(biāo)。
　　硬瀝青的組成主要由煉油廠加工使用的原油性能決定。除硫含量外各組分的變動(dòng)應(yīng)該不大。硬瀝青主要由膠質(zhì)、瀝青質(zhì)構(gòu)成，油份含量一般在5％以下。
　　表1 兩種典型的硬瀝青性能指標(biāo)　　

樣品	軟化點(diǎn)/。C	密度(g/CM3)	碳質(zhì)量份數(shù)/％	氫質(zhì)量份數(shù)/％	氮質(zhì)量份數(shù)/％	硫質(zhì)量份數(shù)/％
二連脫油硬瀝青	141	1.13	83.2	8.9	O.8	7
尤里卡瀝青	232	1.17	88.2	6.6	1.5	1.0

　　就化學(xué)組成來說，瀝青組分極為復(fù)雜。到目前為止，人類還不能完全剖析它的全部組分及結(jié)構(gòu)，但它的主要組成及結(jié)構(gòu)還是為我們所知的。通常的瀝青材料由飽和份、芳香份、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)4組分構(gòu)成。在油份較多的情況下，瀝青質(zhì)通過膠質(zhì)的膠溶作用分散在油份(由飽和份芳香份組成)之中。圖1、2為瀝青4組分的分布示意圖。

　　由于深度脫油份，硬瀝青中的飽和份和芳香份很少，主要由以大量迫縮合芳環(huán)為基本核心結(jié)構(gòu)的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)構(gòu)成，井且含有羧酸、羰基、酚類、醇類、酰胺類、毗咯類、吡啶類結(jié)構(gòu)和多種功能團(tuán)。硬瀝青中含有相當(dāng)多成分復(fù)雜的非烴化合物，甚至已不可能把它按含硫、含氮或含氧等單一的雜原子化合物來進(jìn)行分離和研究。但膠質(zhì)、瀝青質(zhì)組分的分子骨架中碳原子仍占90％以上。膠質(zhì)和瀝青質(zhì)沒有截然界限。只是膠質(zhì)的相對(duì)分子量更小，從石油瀝青分離出的膠質(zhì)通常為棕褐色黏稠狀半固體或固體，分子量為800～4000，瀝青質(zhì)的化學(xué)骨架結(jié)構(gòu)如圖3。

　　3、硬瀝青的特性
　　硬瀝青是由許多分子量不高的聚合物組成的復(fù)雜混合物，它具有一系列物理化學(xué)特性適合用于高分子添加改性材料。
　　1)由于物性硬而脆，使之便于粉碎，很容易制成10um以下微粉材料，有利于添加過程的均勻分散。由于硬瀝青具有在高溫下軟化的特性，與無機(jī)填料相比，它在螺桿擠出等材料加工過程中不易磨損設(shè)備。剛性粒子增韌高分于材料是近期一研究熱點(diǎn)。前人眾的成果表明，通過添加無機(jī)剛性粒子。如層狀硅酸鹽黏土或有機(jī)剛性粒子，達(dá)到改善高分子材料使用性能是一個(gè)有效的方法。如果能使用硬瀝青作為有機(jī)剛性粒子對(duì)高分于材料進(jìn)行增強(qiáng)改性，其應(yīng)用前景將是極廣闊的。
　　2)考慮到它的親油性，與通用的無機(jī)填充材料相比，硬瀝青類物質(zhì)對(duì)高分子材料有更好的親和性。這對(duì)于填充材料而言意味著與體相材料的界面結(jié)合性能會(huì)更好，從而使之具有更好的力學(xué)性能，甚至有可能不需要經(jīng)過表面改性處理就可以直接添加，可以節(jié)約成本、縮短工藝流程。利用硬瀝青改性聚苯乙烯的數(shù)據(jù)表明(表2)可以很好地提高聚苯乙烯的沖擊性能。
　　表2不同添加比例的硬瀝青改性
　　聚苯乙烯材料的力學(xué)性能

樣品比例	拉伸強(qiáng)度/MPa	沖擊強(qiáng)度/(kJ.M-2)	斷裂伸長率/%
PS	55.38	2.59	2.33
PS-pitch(5％)	49.51	3.51	2.05
PS-pitch(10％)	46.76	3.37	1.67
PS-pitch(15%)	44.64	3.31	1.23
PS-pitcht(20％)	43.85	3.29	1.04

　　3)使制品表面光滑、光澤，再現(xiàn)模具型面的保真度高，與低收縮劑合用使制品獲得收縮率低且成本低的效果。
　　4)顏料淀積性好。雖然著色不如炭黑那樣深，但當(dāng)硬瀝青用量達(dá)5％時(shí)。對(duì)所有樹脂可著不透明(黑暗)色。可以控制添加量使塑料產(chǎn)品為黑色或褐色。利用這一點(diǎn)可以改善目前建材產(chǎn)品(例如塑鋼門窗)的顏色單一問題。
　　5)耐潮濕。屬憎水性材料，在水煮沸試驗(yàn)中，該硬瀝青使鄰苯、間苯型聚酯、乙烯基酯樹脂的吸水率只減少3％，酚醛樹脂減少1O％～25％。
　　6)良好的絕緣性能。一般氧化瀝青的耐電壓強(qiáng)度可達(dá)25～35kV／mm(20c)．電導(dǎo)率可在1×10-11Ω-1 M-1以上，瀝青質(zhì)含量越高，絕緣性能越好，加入硬瀝青有利于提高電絕緣性、表面電阻率、體積電阻率和耐電弧性。
　　7)耐老化性好。由于硬瀝青材料有優(yōu)良的紫外屏蔽性能。并含有酚類等能與自由基反應(yīng)的物質(zhì)，故能提高聚酯、酚醛、PVC等材料的耐老化性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，添加5％硬瀝青材料PVC材料的戶外抗老化性能可以提高1倍以上。
　　4 小結(jié)
　　高分子材料用途廣闊，為節(jié)省成本和各種產(chǎn)品性能要求經(jīng)常需要添加各式添加改性劑。工程塑料用量巨大而且也有著對(duì)褐色、黑色產(chǎn)品的廣泛需求，硬瀝青有著一系列的特殊物化性能并還有著價(jià)廉、量大的優(yōu)點(diǎn)，兩者應(yīng)當(dāng)可以開發(fā)出許多特色新產(chǎn)品。