毕业时间：2012年6月（硕士）

毕业去向：美国力可公司北京办事处

导师：史权 副教授； 企业导师 曹东伟 研究员 （交通部公路研究院）

学科专业：化学工程

研究方向：化学工艺

 

学位论文题目

石油沥青化学组成与性能的关系

The Relationship Between the Chemical Composition of Petroleum Asphalt and Its Properties

 

论文摘要

石油沥青化学组成结构决定其使用性能，尤其是其中的杂原子（S、N、O）化合物的组成分布对其性能有重大影响，杂原子化合物的组成分布一直是石油化学研究的重点和难点之一。傅立叶变换离子回旋共振质谱仪（FT-ICR MS）是研究石油沥青的新型手段，结合电喷雾（ESI）电离技术可以从分子水平上分析石油沥青中大部分杂原子极性化合物。本论文选取性能各异的16种沥青，采用四组分分离沥青，元素分析、核磁共振(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)分析沥青的化学组成结构，结合傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）分析沥青和亚组分中杂原子化合物的组成与分布。通过对比16种沥青得到的化学组成结构数据，解释了石油沥青化学组成结构与性能之间的关系。

负离子ESI FT-ICR MS分析结果表明，沥青和亚组分中含有N1、N1O1、N1O1S1、N1O2、N1S1、N2、N2O1、O1、O1S1、O2、O2S1、O3、O3S1、O4类型杂原子化合物，其中以N1类和O2类化合物居多。

使用性能（针入度、延度、软化点）达标沥青的杂原子质量分布宽，大约在200 Da~900 Da之间，质量重心在450 Da左右，这些沥青的杂原子类型也相对多。一些特殊的沥青含O2类化合物居多，质量重心在500 Da以上，这样的沥青性能也同样达标。沥青老化前后的四组分含量变化和负离子ESI FT-ICR MS分析结果表明，沥青老化后杂原子类型的变化主要以O2类化合物为主，其他类型化合物的相对丰度几乎不发生变化。

根据沥青四组分含量的数据，建立了组分含量与沥青性能的关联式。根据沥青的元素数据、分子量（GPC）和1H-NMR数据，用改进的B-L法计算沥青的平均结构参数，构建了平均结构模型，建立了芳香环数RA、环烷环数RN、平均侧链长度L和侧链数Nr-CH3与沥青针入度和软化点的关联式。

关键词：沥青；杂原子化合物；傅立叶变换离子回旋共振质谱