辽河超稠油直接蒸馏得到的渣油的针入度满足国家重交沥青质量标准,但其闪点、蒸发损失均不合格,但其改质后渣油可满足重交道路沥青标准,本论文对比了两种渣油的性质、组成及性能的差异,并从分子层次上深入解释蒸发损失不合格的原因。以辽河超稠油改质前后的常压渣油为原料,首先通过两种常渣的分子量分布曲线、结构组成变化以及高分辨质谱FT-ICR MS分析的结果进行对比,然后以C5为溶剂分别对两种常渣进行超临界溶剂萃取分馏得到相应的窄馏分,并对两组窄馏分进行性质、组成、结构对比及关联。结果表明:常渣中O2类物质以二环、三环、四环的环烷酸或苯甲酸为主,并且该类物质很可能是影响蒸发损失的主要物质;在结构组成上,改质后的渣油的长侧链发生了部分断裂,部分解释了改质后蒸发损失降低的原因。采用醇碱法对改质前后两种渣油中的石油酸进行分离提纯,将所得的精制石油酸借助FT-IR、元素分析、NMR、Neg-ESI FT-ICR MS等手段对其组成结构进行分析表征,并利用改进的B-L法计算了石油酸烃基的结构参数,对石油酸结构的进一步分析结果表明:未直接与环相连的羧基在热改质过程中易发生脱羧反应,进而可从分子水平上解释热改质常压渣油的蒸发损失小于直馏常压渣油蒸发损失的现象。此外,借助Neg-ESI FT-ICR MS对醇碱液萃取前后的样品进行分析发现:该醇碱法适合萃取高缩合度、高碳数的石油羧酸和石油酚。对沥青老化过程中的性质、性能进行了详细的分析。结果表明:老化过程主要是脱氢生成不饱和键进而发生聚合反应;从分子层次上分析:两种常渣中无论是O2类物质还是N1类物质在老化初期均出现碳数中心集中的现象,常渣老化过程中O2类物质在老化后期发生了缩聚反应,改质常渣老化过程中O2类物质在老化前期可能发生了轻度的断侧链、开环反应,但在老化后期未发生缩合反应。老化更容易使得与环直接相连的羧基碳链断裂,而改质过程也促进了这种反应的发生,老化后的石油酸向着多环短侧链的方向反应。沥青性能方面:改质过程不利于沥青性能的提高。