煤焦油瀝青是用煤、褐煤等有機(jī)物質(zhì)，在隔絕空氣和高溫下進(jìn)行干餾、冷凝其揮發(fā)物質(zhì)而獲得粘稠狀液體，再經(jīng)加工而制得的瀝青類材料。它是制取乳化煤焦油瀝青的主要原材料，也是在建筑和道路上應(yīng)用較早的建筑防水材料和鋪筑路面材料。

一、分類——鄭州煤焦油瀝青及其乳化

煤焦油按生產(chǎn)煤焦油瀝青的原材料不同，可分為煤瀝青和頁(yè)巖瀝青。頁(yè)巖瀝青是由云母頁(yè)巖提煉石油后的頁(yè)巖殘?jiān)?，?jīng)加工而制得的瀝青類物質(zhì)。還有木材干餾和氣化時(shí)制得的木瀝青。泥炭煤經(jīng)干餾而得到的泥炭瀝青。其中制作乳化煤焦油瀝青中應(yīng)用多的為煤瀝青。

按照煤焦油瀝青的稠度不同，可分為軟煤瀝青和硬煤瀝青。軟煤瀝青是蒸餾煤焦油過(guò)程中，只餾出部分輕油，中油不完全餾出，或在硬煤瀝青中摻入蒽油等制得的液體或半液體的瀝青類材料。硬煤瀝青是高溫煤焦油經(jīng)蒸餾出輕油、中油、重油和蒽油等而制得的脆硬而沒(méi)有彈塑性的固體或半固體的瀝青類物質(zhì)。乳化煤焦油瀝青中應(yīng)用多的為軟煤瀝青。

按照煤焦油瀝青的用途不同，可分為低溫煤瀝青、中溫煤瀝青和高溫煤瀝青、筑路油等。中溫煤瀝青又分為電極煤瀝青和一般煤瀝青。在建筑和道路上應(yīng)用多的為筑路油。

二、組分與結(jié)構(gòu)——鄭州煤焦油瀝青及其乳化

煤焦油瀝青是極其復(fù)雜的碳?xì)浠衔?，其主要元素是碳和氫，含碳量較一般石油瀝青高得多，超過(guò)90%，還含有2、硫、氮等元素。煤焦油瀝青的化學(xué)結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，可分離為數(shù)千種至數(shù)萬(wàn)種結(jié)構(gòu)單元。

在研究煤焦油瀝青的化學(xué)性質(zhì)上，常常將煤焦油瀝青劃分為幾個(gè)化學(xué)性質(zhì)相近，技術(shù)上有一定聯(lián)系的組分。B.V.葛列米爾將煤焦油瀝青劃分為游離碳、硬樹(shù)脂、軟樹(shù)脂和油分。

煤焦油瀝青中的游離碳是高分子有機(jī)化合物的固態(tài)碳質(zhì)微粒，不溶于任何溶劑，有很好的穩(wěn)定性，只是在高溫下才能分解。游離碳含量的多少，直接影響這煤焦油瀝青的粘滯性。游離碳含量增加，粘滯性增加，密度亦增加，溫度穩(wěn)定性增強(qiáng)，脆性增大。如果游離碳高于某一限度時(shí)，性能變壞，其含量必須加以控制。

煤焦油瀝青中的樹(shù)脂質(zhì)是含氧的環(huán)式碳?xì)浠衔?。根?jù)其粘滯度的大小，可分為軟樹(shù)脂和硬樹(shù)脂，軟樹(shù)脂為赤褐色的塑性物質(zhì)，溶于苯和二氯甲烷；在氧氣、溫度和日光作用下，發(fā)生氧化和聚合作用，由粘稠液體變?yōu)楣腆w；在硫酸作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)槿苡谒奈镔|(zhì)，又稱為可溶性樹(shù)脂。硬樹(shù)脂為固態(tài)晶體結(jié)構(gòu)，僅溶于吡啶，化學(xué)穩(wěn)定性差。

煤焦油瀝青中的油分主要由不飽和芳香類化合物組成。油分的存在增加了煤焦油瀝青的流動(dòng)性，并能聚合成樹(shù)脂質(zhì)。在油分中還含有各種可溶性雜質(zhì)。其中有萘油、菲油、蒽油及酸性或堿性物質(zhì)等。其酸性物質(zhì)主要是酚，為易溶于水的化合物；堿性物質(zhì)主要是吡啶和喹啉的堿類。

煤焦油瀝青為復(fù)雜的膠體結(jié)構(gòu)，游離碳和硬樹(shù)脂被軟樹(shù)脂所包裹形成的膠團(tuán)為分散相，分散在油分的分散介質(zhì)中。由于膠體顆粒較石油瀝青大，形成的膠體結(jié)構(gòu)為粗分散體系，穩(wěn)定性較差，對(duì)分散相黏度提高有限，再加上軟樹(shù)脂的溫度穩(wěn)定性較低，黏度變化對(duì)溫度較為敏感，當(dāng)溫度升高時(shí)，黏度顯著下降，分散相的黏度也顯著下降，溫度穩(wěn)定性較差，在溫度變化時(shí)，黏度變化較大。

煤焦油瀝青是以芳香烴為主要成分的復(fù)雜化合物，估計(jì)有上萬(wàn)種有機(jī)化合物，在分子中含有約0.8-1.0%的活潑氫，具有很強(qiáng)的極性和化學(xué)反應(yīng)活性。