煤瀝青和石油瀝青共混改性的研究進展

譚利鵬，申峻，2，王玉高，劉剛，徐青柏

（1 太原理工大學化工學院，山西 太原 030024；2 山西浙大新材料與化工研究院，山西 太原 030032；3 中國石化大連石油化工研究院，遼寧 大連 116045）

煤焦油瀝青（簡稱煤瀝青）是煤焦油經過蒸餾提取餾分后的殘余物，占高溫煤焦油總量的50%～60%。據國家統計局數據報告顯示（圖1），中國近7年的焦炭產量穩定在4億～5億噸之間，煤焦油作為焦炭的主要副產品占其產量的5%左右，由此可見煤瀝青的產量相當可觀[1-3]。但煤瀝青中含有大量毒性多環芳烴（PAHs）限制了其廣泛應用，目前，除少部分用于制炭黑、電極材料等，其他均作燃燒處理，不利于環境保護和資源開發[4-5]。我國道路瀝青市場一直以石油瀝青為主，但我國石油資源相對貧乏，原油的需求量遠不能得到滿足，嚴重依賴進口（圖2）[6-8]。在20世紀中，煤瀝青表現出較好的路用性能，后由于其對人體和環境造成的危害退出了作為筑路材料的歷史[9]。近幾十年來，研究者通過對煤瀝青進行各種改性，對煤瀝青中的PAHs 進行消減抑制，試圖讓煤瀝青有更廣泛的應用。而煤瀝青和石油瀝青的共混改性則是其中一種改性方式，在一定條件下可通過按特定的配比摻混產生一種筑路性能更為優良的瀝青，同時也可大大提高煤瀝青的利用率，會對焦化行業產生較強的經濟價值[10-12]。本文對煤瀝青和石油瀝青共混改性的研究進展進行了綜述。

圖2 2015—2021年我國原油進口量和國內產量統計[7-8]

1 瀝青改性

煤瀝青在常溫下為黑色塊狀體，無固定的熔點，熔融狀態時易自燃，其主要成分為結構復雜的多環、稠環芳烴及其衍生物，平均分子量較大[13]。石油瀝青是原油加工中產生的副產品，根據成分提煉的不同程度，常溫下表現為黑色的液體、半固體或者固體形態，主要由各種烴類及其衍生物等組成[14]。文獻通常將石油瀝青材料定義為脂肪族、芳香族和環烷族碳氫化合物的一般復雜混合物，其中還包括少量的非烴分子，如有機酸、堿和金屬或非金屬雜環組分[15]。煤瀝青有著良好的潤濕和黏附性能，但對溫度敏感性高、易老化、延展性差，且含有大量毒性PAHs；石油瀝青的黏附性能較差，但其性能不易受溫度影響，有著良好的抗老化特性[16]。共混瀝青是指煤瀝青和石油瀝青按照一定比例摻混，達到優勢互補形成一種比任何單一瀝青路用性能表現更為優異的瀝青[17]。

1.1 煤瀝青改性

煤瀝青的改性本質上是通過物理和化學手段改變其原有性質，提高瀝青的各項性能以滿足各種需求，尤其是符合道路瀝青的路用性能標準，進而可滿足筑路行業的大量需求。煤瀝青對筑路碎石料有著良好的黏結性和潤濕性，同時又有著優異的流變性能和良好的抗侵蝕性能，但是其毒性高、穩定性較差、易老化、熱敏性高[18]。目前關于煤瀝青的改性研究基本都是從化學改性和物理化學改性出發，主要集中于下述5種處理手段上：氧化法、紫外照射法、溶劑萃取法、聚合物法和烷基化法[19]。目前主要以聚合物改性法和烷基化法為主，因為不論是從經濟角度還是實驗脫毒效果和技術成熟角度來說，聚合物法和烷基化法較其他選擇有著明顯的優勢，如表1所示。

表1 煤瀝青改性方法的簡單介紹[20-33]

關于煤瀝青氧化法，目前的研究基本上主要以氧氣、臭氧或者高錳酸鉀為改性劑。Wang 等[20]以甲苯萃取的煤瀝青為研究對象，研究了臭氧（O3）在甲酸中氧化煤瀝青，通過表征和分析推測其主要機理為親電氧化，O3分子直接攻擊芳香環上電子密度較高的碳原子，使煤瀝青的芳香環發生氧化解聚生成含氧芳香族化合物。Chen等[21]通過模擬空氣氧化過程對煤瀝青進行催化氧化研究，用FTIR、GC-MS 分析其化學結構的變化。在氧化過程中，小分子和中分子芳香族物質被還原，而分子間縮合反應增加了大分子含量；催化過程能有效促進煤瀝青脫氫縮合反應和氧分子進入，導致含氧基團增加，多環芳烴減少，從而抑制其毒性。

近些年來對紫外線照射法的研究不多，Wu等[22]研究了紫外光（UV）照射對瀝青混合料化學結構、力學性能及自愈合性能的影響，結果表明：UV 輻射會顯著削弱瀝青混合料的力學性能和自修復性能，使瀝青混合料宏觀結構連續性變差，破壞強度降低，抗疲勞性能變差。此外，紫外輻照時間越長，紫外輻照對瀝青混合料的降解作用越明顯。Wang等[23]在10-十一烯醛（UNL）改性煤瀝青基礎之上，使用紫外光和微波輻射增強化學反應進行烷基化反應，與原UNL 改性相比較，改性瀝青的毒性PAHs總含量降低，使得解毒率大大提高。

溶劑萃取法與其他改性工藝相比，方法技術發展相對不是很成熟，對于此類的研究成果較少。Guillen 等[24]用27 種有機溶劑對煤瀝青進行萃取測試，發現密度高、黏度低的溶劑重現性最好，且溫度升高對萃取率沒有顯著的影響。利用該實驗方法建立了27 種溶劑的有效性量表，對瀝青提取工藝具有一定參考價值。Wang 等[25]采用氧化法和萃取法脫除煤瀝青中的多環芳烴，利用KMnO4溶液氧化和正己烷溶劑萃取。結果表明，KMnO4是一種良好的氧化劑，0.2mol/L下處理5h，多環芳烴中苯并[a]芘(BaP)當量還原率最佳。同時，正己烷萃取法對氧化高溫煤瀝青PAHs的脫毒效果也比較好。相比傳統改性方法，該工藝是一種高效、簡單、節能的低毒煤瀝青生產工藝，但其產生的副產物毒性還有待進一步研究。

聚合物改性煤瀝青一般采用物理添加或者化學改性這兩種手段，前者是通過聚合物分子和瀝青分子物理混合攪拌的方式達到改性目的，后者則是通過在特定條件下使改性劑與瀝青中的某種組分發生化學反應，從而達到改性目的[26]。Sun 等[27]從化學結構和熱化學降解兩個方面介紹了醛類化學修飾對煤瀝青毒性抑制作用的可能機理，提出PAHs可以在瀝青中與自身和醛類物質聚合，同時PAHs可能被包裹在酚醛樹脂和多環芳烴樹脂的“籠”中，從而達到抑制毒性的目的。如圖3所示，通過生成大分子多環芳烴樹脂，使毒性PAHs固定；多環芳烴樹脂具有三維網狀結構，毒性PAHs被包裹在多環芳烴樹脂的“籠子”中難以釋放，對煤瀝青化學改性的毒性抑制機理提供了全面的認識。宋健偉等[28]研究采用以聚乙二醇和三聚甲醛為復合改性劑脫除煤瀝青中的BaP，結果發現當聚乙二醇與三聚甲醛比例為4∶6時，BaP脫除效果達到最佳，脫除率為76.0%，同時對其他致癌性PAHs 亦產生了不同程度的脫除效果。李欣[29]采用苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SBS）對煤瀝青進行改性，在三氟化硼乙醚催化劑的作用下，可以很好地實現對瀝青的改性，發現改性后的瀝青結構均勻，斷面平整，與未改性前相比，軟化點升高，針入度降低，延度增加，流變性能和熱穩定性能變得更好，更加符合道路瀝青路用標準。吳平等[30]、李永翔等[31]利用環氧樹脂預聚物對煤瀝青進行改性處理，并對改性煤瀝青與基質煤瀝青的紅外光譜對比分析，結果如圖4 所示。在701cm-1處的C—H 吸收峰、1490cm-1處的C= = C吸收振動峰和1595cm-1、1436cm-1處的C= = C伸縮振動峰增強，是由于煤瀝青與環氧預聚物反應，使其部分重組分分解為長鏈烯烴分子，從而降低煤瀝青的剛度，改善其低溫性能；根據在3040cm-1處的芳香族C—H 吸收峰和2920cm-1處的脂肪族C—H 吸收峰值的變化，近似計算兩者的氫含量比值，可明顯看出環氧預聚物改性煤瀝青的芳香度明顯高于基質煤瀝青，環氧預聚物中所含有的增塑劑，可以使瀝青中的輕組分樹脂發生接枝反應，減弱其自縮聚現象，增長分子鏈長度，從而改善煤瀝青的溫度敏感性。

圖3 苯甲醛改性機理示意圖[27]

圖4 煤瀝青和環氧預聚物改性煤瀝青紅外光譜圖[31]

如今以烷基化為主要機理的化學改性煤瀝青得到一定的研究，不僅可以有效降低煤瀝青中PAHs含量，抑制毒性，同時可大大降低設備費用和運行成本。周常行[32]采用傅-克烷基化方法改性煤瀝青，通過更換烷基化劑、篩選催化劑和優化反應條件對煤瀝青進行脫毒試驗，并進行性能測試。結果顯示，以1-十六烯烴為烷基化劑，在磷鎢酸催化作用下，使用混合溶劑（1-十六烯烴∶環己烷=4∶1），在170℃下反應2h，改性效果達到最佳狀態。通過改性前后的紅外光譜和熱重分析得出，如圖5和圖6 所示。在3050cm-1和1600cm-1附近，改性后殘渣中兩個峰的強度同時降低，說明改性后瀝青殘渣的芳烴結構總含量降低；在2980～2700cm-1和1480～1370cm-1中的C—H 特征峰明顯，說明煤瀝青中生成烷基取代芳烴，改性瀝青中的各種致癌性PAHs含量都有明顯降低。從DTG 曲線可以看出，改性前后的瀝青熱穩性能明顯變化，改性瀝青在200℃和460℃出現最大失重速率，表明少量的長鏈烯烴改性劑交聯在芳環結構中；而TG 曲線可得出原煤瀝青和改性瀝青在850℃時殘渣剩余量分別是40.28%和83.87%，說明烷基化劑的引入增加了交聯固化聚合度，熱穩定性提高，最終結焦率上升。Feng 等[33]在環己烷作溶劑、硫酸氫鉀（KHSO4）催化下，用UNL 對煤瀝青進行改性，降低了16 種美國環保署（EPA）優先監控的PAHs 含量。優化得到最佳反應條件為：煤瀝青5g，UNL 添加量為質量分數8%，KHSO4添加量為質量分數5%，反應溫度為50℃，反應時間為4h。在此條件下，煤瀝青中16 種優控PAHs 的脫除效率達到91.10%，其中BaP含量降低了93.14%，極大地降低了改性煤瀝青的毒性。

圖5 煤瀝青改性前后的紅外光譜圖[32]

圖6 煤瀝青與改性殘渣的熱重分析[32]

1.2 石油瀝青改性

目前對石油瀝青改性使用較為普遍和完善的技術大致包括聚合物改性和天然瀝青調和改性，極大地提高了瀝青的性能[34]。但聚合物改性瀝青仍存在成本高、耐老化性差、貯存穩定性差等缺點，限制了其發展[35-36]。近些年來，為響應環保要求和緩解資源緊張，人們考慮用廢棄生物油品代替部分石油瀝青進行改性，在這一方向研究較多。石油瀝青改性方法見表2。

表2 石油瀝青改性方法的簡單介紹[36-42]

在石油瀝青所有改性方法中，聚合物改性是最受歡迎的方法之一。瀝青的聚合物改性是通過機械混合或化學反應將聚合物摻入瀝青中，通過瀝青分子和聚合物分子之間的極性和相互親和力形成包含整個黏結劑的物理吞噬網絡，使得改性瀝青黏彈性等性能得到顯著改善[37]。近幾年來，眾多學者不再采用單一聚合物改性，通常是用聚合物與其他改性手段相結合，取得了不錯成果。Mirsepahi等[38]采用納米材料與聚合物結合對石油瀝青進行改性，旨在通過不同比例的納米黏土和納米石灰的結合來改性聚合物瀝青。結果表明，在恒溫條件下，納米材料的加入提高了聚合物瀝青的黏度，并對瀝青的剛度進行了相應的改性；而升高溫度雖然降低了瀝青本身的黏度，但是納米材料的加入還是可以使聚合物瀝青的黏度和剛度增加。在非線性和線性黏彈性兩種狀態下，納米石灰對提高抗車轍能力的作用均顯著高于納米黏土。Ayupov等[39]采用化學反應性添加劑將瀝青基質與聚合物改性劑結合，利用乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）和環氧硅烷的共聚物對石油瀝青進行改性，通過環氧硅烷將瀝青與EVA交聯，可以得到不溶于水的瀝青聚合物黏結劑，其中瀝青-聚合物各組分之間的化學相互作用保證了材料的均勻性和穩定性，不會產生低流動性結構。

隨著道路工程的快速發展，瀝青的使用量也在逐漸增加，但石油瀝青屬于不可再生原料，其產量易受到國際環境影響。為此，尋找一種可再生、來源廣泛、成本低、產量高的路面材料就顯得尤為重要，而生物油不僅具有以上優點，而且還有利于環境保護，吸引了大量研究人員的關注。Liu 等[40]研究了廢食用油（WCO）/SBS/EVA 復合對石油瀝青的改性，并進行了物理、流變和微觀實驗。結果表明，WCO 可提高聚合物在瀝青中的熱分散度，強化瀝青低溫性能和抗熱裂性能，而SBS 和EVA 的加入有利于增強改性瀝青的彈性恢復和抗形變性能，明顯改善了其路用性能。Zhang 等[41]以廢木基生物油為改性劑對石油瀝青進行改性，并對其改性機理進行了分析。結果表明，廢木基生物油顯著改變了瀝青中化學成分的含量。生物油改性后，瀝青黏合劑中的芳烴和樹脂含量增加，飽和烴和瀝青質含量降低。生物油對石油瀝青的改性不僅是一個物理混合過程，而且是一個化學過程，可將一些大分子轉化為小分子。Lai 等[42]研究用含有糠醛渣和廢棄食用油的生物瀝青來改性石油瀝青，以降低路面施工成本，減少不可再生資源的消耗。結果表明，生物瀝青具有疏水性，與石油瀝青存在良好的相容性，瀝青的低溫抗裂性得到改善。

1.3 煤瀝青和石油瀝青共混改性

在我國典型瀝青路面通常由上至下分別為路面磨耗層、中間層和基層三層結構，而改性后的瀝青通常用于表面耐磨層和中間層，這也就要求改性瀝青在高低溫下的整體性能應保持穩定，抗老化性能、抗疲勞性能、抗車轍性能和抗龜裂性能要有所改善[43]。孫忠武等[44]通過對組分分析發現，煤瀝青主要以瀝青質為主，輕組分含量少，同石油瀝青相比，兩者所含官能團和組分相差不大。通過對兩者共混后的相容性研究發現兩者之間具有較好的相容性，這也是改性瀝青實驗的前提保障。不同瀝青中含有酸性、堿性和雜原子官能團，在混合時可能引起酸堿/縮合反應，從而影響瀝青共混物的一些性能指標[45]。目前關于煤瀝青和石油瀝青共混改性的研究報告并不多，且大部分以物理改性為主，通過改變物理條件（如溫度、粒徑、時間、攪拌方式等）實現流變性能、老化性能、安全性能和熱穩定性能的改善，最終滿足路用性能的需求[46]。對于化學改性，通過篩選最佳催化劑，在特定的反應條件下使得煤瀝青與石油瀝青發生烷基化反應，從而使改性瀝青的毒性降低和路用性能達到最佳，但是有關于此類的研究報告較少，且對于化學改性的機理大部分都是推論（表3）。

表3 煤瀝青與石油瀝青共混改性方法的簡單介紹[47-52]

煤瀝青與石油瀝青的共混改性在21 世紀初就受到了國內有關方面的重視，尤其近些年來，因煤瀝青相對價格和改性的優勢，更是受到了不少學者的追捧。趙普[47]對煤瀝青和石油瀝青進行了共混實驗，對兩者的匹配性做了初步討論，探究了攪拌方式、反應溫度以及煤瀝青加入比例對改性瀝青性能的影響并對路用性能進行了綜合評述。結果表明，膠質組分對于煤瀝青的延展性有較大貢獻，而瀝青質組分則對煤瀝青的軟化點有較大貢獻；建議煤瀝青與石油瀝青的最佳反應溫度為120～130℃，煤瀝青的加入量不宜超過30%，改性瀝青效果達到最佳，可滿足道路瀝青的路用性能指標。但是該研究未對共混機理進行更深入分析，共混瀝青放置時間過長易出現離析問題等也未進一步解決。

韓雙福[48]采用石油瀝青改性煤瀝青，通過改變加熱時間、加熱溫度以及摻混比例等條件來測試改性后瀝青的性能。結果表明，改性瀝青的軟化點隨著加熱時間和溫度的提升而變大，改性瀝青的軟化點隨石油瀝青摻混比的升高而降低，但針入度和延度則會與之相反，呈降低趨勢。經過對比實驗發現石油瀝青添加量為質量分數18%，改性瀝青的穩定性達到最佳。何敏等[49]采用中溫煤瀝青改性石油瀝青，通過對煤瀝青摻混比例和粒度等實驗條件的改變，改性瀝青的性能指標也伴隨著規律性變化。建議煤瀝青的摻混比例不應超過20%，煤瀝青的粒度不超過60 目為最佳。除此之外，還對改性瀝青組分之間的變化進行了簡單計算和族組分分析，如表4 所示，通過對4 組含量的對比分析發現，在煤瀝青和石油瀝青間不是單純的物理共混，同時還伴隨著一定的化學變化。兩者相互接觸，其中處在兩者中的小分子物質如飽和分發生聚合作用形成芳香烴類物質，而兩者間的大分子物質卻又會發生一定的溶解作用形成類膠質物質，可對未來的工程實踐提供理論基礎。

表4 共混瀝青的族組成[49] 單位：%

Xue 等[50]和孫田[51]分別以石油瀝青和煤瀝青為基質瀝青進行共混改性試驗。以煤瀝青為基質瀝青，隨石油瀝青摻混比的提高，共混瀝青變硬，軟化點升高，針入度降低，但延度改變并不明顯；以石油瀝青為基質瀝青，隨著煤瀝青摻混比例的增加，共混瀝青的針入度和延度都有所下降，最后達到穩定狀態，而軟化點則緩慢升高。在同一摻混比例條件下的共混改性，以煤瀝青為基質瀝青，隨溫度的上升，共混瀝青的軟化點升高，而針入度和延度有所下降；以石油瀝青為基質瀝青，共混瀝青的軟化點和延度隨著煤瀝青粒徑的減小先增大后減小，而針入度會隨著煤瀝青粒徑的減小先減小后增大。對于攪拌方式來說，無論是剪切攪拌還是手動攪拌，攪拌對于改性都是良性的，但剪切攪拌可以讓煤瀝青和石油瀝青更加均勻地分散在其中形成均一的體系，使得軟化點、延度等路用性能得到更好的提升。

由于石油瀝青中含有較多烴類化合物可以用來充當烷基化劑，利用化學手段來改性共混瀝青也是一種方式，但目前關于此類研究較少。曹嘉慧等[52-53]在酸性催化條件下，利用石油瀝青代替傳統改性劑改性煤瀝青，通過煤瀝青中PAHs和石油瀝青中長鏈烯烴發生烷基化反應的催化效果，篩選出硫酸氫鉀（KHSO4）和對甲苯磺酸（P-TA）兩種催化劑，并對其進一步工藝優化，得到在石油瀝青和煤瀝青質量比為3∶1 條件下，KHSO4的最佳條件是：添加量為3%，反應溫度為50℃，反應時間為2h。P-TA 的最佳條件為：添加量為3%，反應溫度為50℃，反應時間為2h。如圖7 所示，通過對瀝青樣品的紅外光譜分析，采取分峰擬合等手段計算其數據參數，結果如表5 所示，3 種改性瀝青的Ib值介于煤瀝青與石油瀝青之間，芳香度的降低意味著改性瀝青中成分的變化，原因在于石油瀝青中的活潑基團與煤瀝青中的PAHs發生了烷基化反應，同時得出KHSO4比T-PA 對煤瀝青中PAHs 與石油瀝青中活性基團烷基化的催化效果更好。

表5 瀝青樣品紅外擬合參數[52]

圖7 瀝青樣品的紅外光譜圖[52]

對于共混瀝青在筑路方面應用還有一個較大的問題便是瀝青煙，在瀝青加熱拌合和路面施工過程中會產生大量的有毒煙氣，研究表明，現有的煙氣生成機理描述多基于物理現象，缺乏化學層面的系統研究。下一步可在促進抑煙瀝青的應用、降低瀝青煙的排放水平進行試驗[54]。

當前我國的高等級公路基本以瀝青路面為主，其原因便是瀝青混合料有著諸多良好的性能，有足夠的力學強度、一定的彈性和塑性變形能力，以及高溫穩定性、低溫抗裂性、抗水損害和耐久性。瀝青混合料能否用于道路建設最關鍵的便是其性能指標。因此對于瀝青性能的測試也顯得至關重要，改性后的瀝青可以參考重交通道路石油瀝青技術要求，如表6，以滿足針入度、軟化點和延度等要求[55]。

表6 重交通道路石油瀝青技術要求[55]

2 作用機理

目前針對改性機理的研究較為少見，崔勇等[56]簡單介紹了煤瀝青的聚合物改性機理，認為瀝青中的聚合物組分在一般條件下通常不會參與瀝青本身的化學反應，而在輕質組分的影響下，聚合物組分在此過程中體積膨脹，進而產生溶脹效應，使得聚合物分子之間的距離增大，作用力減小，熱運動性能提高，進而使得不同相界間摩擦力減小，最終增強了聚合物和瀝青之間的相容性。如圖8所示，以SBS改性瀝青為例，首先SBS在相容劑作用下更快地出現溶脹效應，使聚合物更加均勻地分散在瀝青之中；然后SBS通過穩定劑使本身發生交聯形成空間網絡結構，使改性瀝青的結構性能更加穩定[57]。同時，這一過程表明了溶脹是聚合物對瀝青進行物理改性作用的重要過程。

圖8 SBS改性瀝青穩定機理示意圖[57]

對于石油瀝青而言，它主要是由瀝青質、膠質、芳香分和飽和分組成的高分子混合物，其中瀝青質可以形成穩定的膠體結構，對于瀝青的性能有顯著影響，增加其瀝青質的作用便顯得尤為重要。瀝青質屬于一種粒徑極小的固體，是瀝青膠體中的核心，可以吸附瀝青中的芳香分和膠質，而加入的聚合物改性劑可以在瀝青膠體結構中起到類似瀝青質的作用，用以改善瀝青的溫度穩定性和彈性，增加其黏結性、塑性和流動性[58]。原健安[59]利用聚合物對瀝青進行改性表明，溶脹與吸附是改性中的重要過程，可以使瀝青的組分構成發生變化，大分子組分含量增加，并導致聚集態轉化變化，使改性瀝青性能得到大幅改善。

對于煤瀝青和石油瀝青的物理共混而言，李豐超[60]對其機理進行了介紹，通過簡單計算、族組成分析和高效液相色譜分析表明，煤瀝青與石油瀝青之間發生的是物理化學變化，但主要以物理變化為主，化學作用相對較弱，隨著煤瀝青的摻量增加，化學變化越明顯。在共混過程中兩者可以形成類似于“八寶粥”溶膠凝膠型膠體結構，各組分之間既包括相互之間的“溶解”過程，也包括族組成間的“聚合”過程，在時間階段上表現為溶解期、動態平衡期和聚合期。

綜上所述，對于共混瀝青的改性可以分為物理作用和化學作用。在物理過程方面，在石油瀝青體系中含有較多的輕質組分，可以將其視為一種組成復雜多樣的高分子化合物，在與煤瀝青共混中發生溶脹，使瀝青體系形成新的膠體結構，石油瀝青和煤瀝青分子之間的相互作用力增加，最終導致其相容性增加，從而改變共混瀝青的各種性能。而對于化學過程，多以烷基化反應為參考基準，以煤瀝青中典型多環芳烴中的萘為代表性物質進行研究[61]，如圖9所示。由于石油瀝青中含有烷基化劑（如烯烴等），在酸性催化劑的作用下，將具有毒性的PAHs烷基化轉化為無毒或毒性較小的芳烴衍生物。其主要機理是傅克烷基化反應，烯烴在酸性催化劑的作用下產生碳正離子，而多環芳烴的電子云中心密度較大，碳正離子可作為親電試劑進攻多環芳烴發生反應形成中間態絡合物，進而發生親電取代反應，最終脫掉H+生成烷基化產物完成反應。

圖9 萘與烯烴的烷基化反應過程[61]

3 結語與展望

“富煤貧油少氣”是我國的能源狀況，必須充分發揮煤炭能源優勢，減少對國外能源的依賴。我國瀝青行業需求基本以道路建設為主，相對石油瀝青的供不應求，煤瀝青處于產能過剩狀態，利用煤瀝青替代部分石油瀝青共混形成改性瀝青材料，不僅可以減少對外來瀝青的需求量，而且可以提高煤瀝青的附加值。對于共混改性瀝青而言，抑制或脫除煤瀝青中毒性PAHs的含量和改性后瀝青的路用性能是否符合路用標準是最主要的研究方向。

煤瀝青和石油瀝青的共混過程伴隨著一系列復雜的物理化學變化，可以考慮從物理手段和化學手段兩個方向出發加強這一系列變化過程。對于物理變化，可以加大增容劑的開發研究，通過降低兩種成分之間的表面張力進行物理增容，增強共混瀝青的形態特性和存儲穩定性，提高路面瀝青的性能和質量；對于化學改性可以從催化劑方向入手，在滿足價格低廉前提下繼續開發篩選效能更佳的催化劑，提高多環芳烴的親電取代反應率，進一步降低煤瀝青毒性。