煤沥青是煤焦油提取各种轻馏分后的高温剩余物，平均分子量为200~2000，H/C（原子比）为0.5~1.0。煤沥青为多相体系，基本组成单元为脂肪烃、环烷烃、多环、稠环和杂环芳烃等。因常温下呈玻璃相，受热软化继而熔化，故依据软化点[7]，将其分类为≤75 ℃的低温（CTPD）、75~95 ℃的中温（CTPZ）和≥95 ℃的高温煤沥青（CTPG）。
目前，我国CTPG 和CTPZ 年产量分别超过1000 万吨和540 万吨[8]。CTPG 性能较为优良，经适当的化学改性后，可用于制备粘结剂、碳纤维、碳阳极和石墨电极等高附加值产品。而CTPZ 则不同，因其性能差别较大，对其认识程度低，用途有限，主要作为燃料使用。显然，从分子结构和组成层面深入认识两者的差异，对于拓宽CTPZ 的用途，提高其利用率和经济价值非常必要。采用正庚烷、甲苯、吡啶和喹啉等溶剂， 依次萃取分离山西高温煤沥青（CTPG）和新疆中温煤沥青（CTPZ），研究了两者的族组成和分子结构特点。研究结果表明，一则，CTPG 中正庚烷不溶甲苯可溶组分（HI-BS）含量约为40%，喹啉不溶物（QI）含量约为12%。而CTPZ中HI-BS含量达到67%，QI 含量仅为1%；二则，元素分析表明，CTPG 和CTPZ 的H/C 比分别为0.514 和0.967；1H-NMR 分析表明，两者的芳香度分别为0.962 和0.664，芳香环取代度分别为0.06 和0.32。FT-IR 分析也表明，CTPZ 分子结构以脂肪侧链和环烷烃为主，芳构化程度低。
依次采用正庚烷和甲苯，萃取陕北中温煤焦油，制得煤沥青试样。元素分析表明其H/C为0.8，FT-IR 分析表明其分子结构却以多环和杂环芳烃为主。直至目前，人们对中温煤沥青的探知还尚浅。新疆哈密淖毛湖CTPZ 为新疆典型低阶煤经气化所得煤焦油中的煤沥青。随着新疆现代煤化工产业的蓬勃发展，中温煤沥青的产量逐年增加，迅速开拓其高附加值利用途径迫在眉睫。故本文旨在以陕西榆林CTPG 为参照，深入分析淖毛湖CTPZ 在元素组成、热稳定性、微晶结构、分子结构特征、族组分组成等方面的差异，依据
YB/T 5194-2003《改质沥青》，研究分子结构、组成及其热聚合反应对其相关性质的影响，为新疆CTPZ 的高附加值利用提供基础依据。
试样分析与表征
采用德国VarioEL Ⅲ型元素分析仪，分析试样的C、H、N、S 和O 等元素组成。其中，O 元素含量通过差减法获得。采用美国TA 公司SDT-Q600 型热重分析仪，分析试样的热稳定性。气氛为高纯N2，流速为100mL/min。升温速率分别为10 ℃/min、15 ℃/min
和20 ℃/min，从室温升至850 ℃。采用德国Bruker D8 advance 衍射仪，分析试样的微晶结构。扫描范围2θ 为10~80 o，石墨单色管，电压40 kV，电流40 mA。
采用德国VEETEX-70 型红外光谱仪，分析试样有机质官能团组成。扫描波段4000～400 cm-1，波数精度0.01 cm-1，累加扫描次数16 次，溴化钾压片制样。采用美国Varian Inova-400 型超导核磁共振仪， 分析试样有机质中氢质子分布。溶剂为CDCl3，内标为TMS，共振频率为399.740 MHz，采样次数为20 次。
采用日本岛津公司QP2010MS 型气相色谱质谱联用仪，测定试样甲苯可溶物的分子组成。载气为N2，分流比为100:1，进样量为1.0 μL。色谱柱：DB-5MS UI，30 m×0.25 mm×0.25 μm；柱温：50 ℃保持5 min，以10 ℃/min 升至180 ℃保持5 min，以5℃/min 升至280 ℃保持20 min；气相：进样口温度为280 ℃；柱流速：1.2 mL/min；质谱条件：离子源：200 ℃；溶剂延迟：5 min，scan 模式，采集时间5~52 min。
结论
（1）对于CTPZ 和CTPG，H/C 分别为1.005和0.510，O/C 分别为0.062 和0.015，相差2 倍和4 倍；采用Flynn-Wall-Ozawa 模型估算， 在210~390 ℃温度内，平均热解活化能分别为84.24kJ/mol 和104.47 kJ/mol；XRD、红外光谱和氢谱分析结果表明，CTPZ 的脂肪链多，而CTPG 芳烃多，芳构化程度高；
（2）CTPZ 在718 cm-1 和727 cm-1 处存在—(CH2)n—(n≥4)的长链结构吸收峰，而CTPG 在860~750 cm-1 处存在芳环上C-H 面外变形吸收振动峰。通过GC-MS 分析两试样的TS 可知，CTPZ和CTPG 组成结构相差甚大，前者以C20~C36 正构烷烃为主，后者以芳烃荧蒽类物质为主；
（3）两试样的理化指标均不满足改质沥青标准，但经热聚合反应0.5 h，CTPG 达到改质沥青一级品标准。而CTPZ 热聚6 h，除TI 和β 树脂达到2 级品标准外，QI、CV 和SP 仍远离标准值，表明它不宜做改质沥青原料；
（4）鉴于CTPZ 正构烷烃的相对含量超过50%，且碳链长度在石蜡油的要求之内，故可分离制备石蜡油；热聚后试样-TS 的GC-MS 表明，CTPZ 在聚合后一部分芳烃侧链断裂，聚合成为长链烷烃；而CTPG 高温热聚改性时，小分子芳烃通过缩聚反应生成多环芳烃。
