復(fù)合改性酚醛樹脂基摩擦制動(dòng)材料的制備與表征

劉淵，杜婕，羅軍，曾雪玫，馮曉琴

（貴陽(yáng)學(xué)院材料磨損與腐蝕防護(hù)貴州省高校工程研究中心，貴州貴陽(yáng)，550005；2.貴州理工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，貴州貴陽(yáng)，550003）

復(fù)合改性酚醛樹脂基摩擦制動(dòng)材料的制備與表征

劉淵1，杜婕1，羅軍1，曾雪玫1，馮曉琴2

（貴陽(yáng)學(xué)院材料磨損與腐蝕防護(hù)貴州省高校工程研究中心，貴州貴陽(yáng)，550005；2.貴州理工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，貴州貴陽(yáng)，550003）

酚醛樹脂主要用于制造各種塑料、涂料、膠黏劑及合成纖維等。本論文中使用腰果殼酚和環(huán)氧樹脂對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行復(fù)合改性，并以該復(fù)合改性樹脂為基體制備了連續(xù)纖維增強(qiáng)摩擦材料。并利用TG對(duì)復(fù)合改性樹脂的熱性能進(jìn)行了表征，利用chase摩擦試驗(yàn)機(jī)，對(duì)摩擦制動(dòng)材料的摩擦性能進(jìn)行了表征。TG測(cè)試表明，復(fù)合改性樹脂在400°C才開始失重，但失重速率較大；chase摩擦磨損測(cè)試表明，以復(fù)合改性樹脂為基體制備的摩擦材料其摩擦系數(shù)可以穩(wěn)定在0.45以上。

酚醛樹脂；膠粘劑；改性；摩擦材料

1.前言

酚醛樹脂主要用于制造各種塑料、涂料、膠黏劑及合成纖維等。以酚醛樹脂（主要是熱固性酚醛樹脂）溶液浸漬各種纖維及其織物，經(jīng)干燥、壓制成型的各種增強(qiáng)塑料是重要的工業(yè)材料。其中，以玻璃纖維、石英纖維及其織物增強(qiáng)的酚醛塑料主要用于制造各種制動(dòng)器摩擦片，因此酚醛樹脂的性能對(duì)摩擦材料的性能有很大影響[1-5]。

為了克服傳統(tǒng)酚醛樹脂的脆性較大、低交聯(lián)度時(shí)耐熱性不佳、有游離甲基和游離酚的釋放等缺陷[6-10]，本文嘗試使用環(huán)氧樹脂與腰果殼酚對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行復(fù)合改性以期獲得適用于制備摩擦制動(dòng)材料的酚醛膠粘劑。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

苯酚，分析純，重慶川東化工（集團(tuán)）有限公司；甲醛(37%)，分析純，重慶川東化工（集團(tuán)）有限公司；腰果殼酚，工業(yè)級(jí)，上海渤瑞生物科技有限公司；環(huán)氧E44，工業(yè)級(jí)，岳陽(yáng)中展科技有限公司；白炭黑，工業(yè)級(jí)，貴陽(yáng)天龍冒出有限公司提供；碳化硅，工業(yè)級(jí)，貴陽(yáng)天龍摩擦材料有限公司提供；無(wú)水乙醇，分析純，重慶川東化工（集團(tuán)）有限公司。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

數(shù)顯增力攪拌，G120-S，江蘇江陰保利科研器械有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，RE52CS-1，上海亞榮生化儀器廠；真空干燥箱，DZF-6050，上海科升儀器有限公司；TG，STA-200，南京大展機(jī)電技術(shù)研究所；chase摩擦試驗(yàn)機(jī)，XYC-A，西安明克斯檢測(cè)設(shè)備有限公司；萬(wàn)分之一天平，BSA-124S，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司。

2.3 復(fù)合改性樹脂的制備

將融化后的苯酚稱量后加入帶有強(qiáng)力攪拌的四口瓶中，然后按甲醛與苯酚物質(zhì)的量之比為1.2:0.6加入甲醛。打開攪拌器，保持四口瓶?jī)?nèi)溫度為50℃，攪拌0.5h使苯酚與甲醛混合均勻后開始滴加15g的氨水，滴加完畢后升溫至60℃。待體系變渾濁后加入0.4m ol的腰果殼酚，并繼續(xù)滴加另外15g氨水，滴完完畢升溫至℃，并加入一定量的環(huán)氧E-44，保溫2h，停止加熱。將產(chǎn)物減壓蒸餾，直至無(wú)冷凝水流到收集瓶中。待溫度冷卻至℃以下，加入計(jì)量的乙醇，調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)墓毯?，待用?/p>

2.4 復(fù)合改性樹脂的固化

取一定量的酚醛預(yù)聚體，置于聚四氟乙烯坩堝內(nèi)，并將后者置于真空干燥箱內(nèi)，開啟循環(huán)水泵，待真空干燥箱的真空度達(dá)到0.02M Pa時(shí)，采用階梯式升溫的方式固化酚醛預(yù)聚體。具體固化工藝如下：從80℃開始，溫度每升高10℃，保溫1h，當(dāng)溫度升至160℃保溫1h后，結(jié)束固化。

2.5 改性樹脂基摩擦材料的制備

將占改性樹脂總量2%的白炭黑及碳化硅加入改性樹脂中并攪拌均勻，并利用其將纖維增強(qiáng)材料浸泡30m in。隨后，將浸泡后的材料在平板硫化機(jī)內(nèi)熱壓成型。

2.6 熱失重分析(T G)

取一定質(zhì)量固化后的酚醛樹脂，在南京大展機(jī)電技術(shù)研究所的TG儀上進(jìn)行測(cè)試，儀器型號(hào)為STA-200，實(shí)驗(yàn)條件為，氮?dú)饬?25m L/m in)保護(hù)，從室溫升溫至600度，升溫速率為10°C /m in，恒溫10m in。

2.7 摩擦磨損測(cè)試

將改性樹脂基復(fù)合材料在chase摩擦試驗(yàn)機(jī)上，按照SAE-J661標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行摩擦磨損測(cè)試。

3.結(jié)果與討論

3.1 復(fù)合改性樹脂熱失重分析

圖3.1 復(fù)合改性酚醛樹脂的熱失重曲線

從圖3.1中可以看出復(fù)合改性樹脂的熱分解峰值溫度為450℃，其在300℃以下幾乎不發(fā)生分解，適合用于摩擦制動(dòng)材料的粘接劑。

3.2 改性樹脂基摩擦材料的摩擦磨損性能

圖3.2是以復(fù)合改性樹脂為基體所制備的摩擦制動(dòng)材料的摩擦磨損曲線。

從圖3.2中可以看出，摩擦材料的初始摩擦系數(shù)高達(dá)0.64，而經(jīng)過(guò)10個(gè)完整的測(cè)試循環(huán)后降至0.54，但此后在整個(gè)試樣過(guò)程中摩擦系數(shù)均穩(wěn)定在0.55左右，摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性較好。

圖3.1 復(fù)合改性酚醛樹脂熱失重曲線Fig.3.1 TG graph of modified phenolic resin

4.結(jié)論

(1) 復(fù)合改性樹脂耐熱性良好，在400°C才開始失重，但其失重速率較大。

(2) 以復(fù)合改性樹脂為基體制備的摩擦材料其摩擦系數(shù)可以穩(wěn)定在0.45以上。

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圖3.2 改性樹脂基摩擦材料摩擦系數(shù)曲線Fig.3.2 Graph of friction coefficient of brake friction material

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Preparation and Characterization of Brake Friction MCompound Modified Phenolic Resin

Liu Yuan1,Du Jie1,Luo Juna,ZENG Xue-mei1,FENG Xiao-qin2
（1.Engineering Research Center for Materials Protection of Wear and Corrosion of Guizhou Province, University of Guizhou Province, Guiyang University, 550005； 2.School of Chmical Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guiyang City,Guizhou Province,550003）

phenolic resin has been employed to prepare a variety of coatings, plastics, adhesives and fibres.In the paper a phenolic resin was modified by cardanol and epoxy resin compound.Moreover, based on the modified phenolic resin, a brake friction material reinforced by continuous fibers was prepared.The thermal property of modified resin was characterized by TG, and the friction property by chase friction test machine.It was discovered from TG test that modified phenolic resin started to lose weight at more than 400°C； the chase friction test showed that the friction coefficient kept at 0.45 steadily.

Phenolic resin； Adhesive； Modification； Friction materials