[發(fā)明專利]一種編織型摩擦材料用水溶性酚醛樹脂溶液及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210521313.2
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN103030922A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃勇;烏學(xué)東;曹慧軍;王宗和;程慧玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: C08L61/14
• 分類號: C08L61/14;C08K3/34;C08K3/08;C08G8/28;C09K3/14
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水溶性酚醛樹脂技術(shù)領(lǐng)域，具體一種編織型摩擦材料用水溶性酚醛樹脂粘接劑及其制備方法。

背景技術(shù)

汽車及其他機械設(shè)備中的剎車片或離合器面片等編織型摩擦材料一般由粘結(jié)劑、增強纖維、填料等組成，其制備工藝一般采用濕法工藝，即先將樹脂和橡膠組成的粘接劑用有機溶劑溶解，加入填料制備成漿料，再將增強纖維浸漬漿料，烘干后編織成形坯，然后將形坯熱壓成型，經(jīng)過高溫固化、打磨和鉆孔等后處理后得到摩擦材料制品。

在上述制備工藝中，當(dāng)使用油溶性酚醛樹脂制備漿料時，需要使用大量有機溶劑，另外為了提高漿料的粘接性能需要使用一定量的橡膠。但是，有機溶劑與橡膠的使用會提高生產(chǎn)成本，同時有機溶劑的揮發(fā)及易燃易爆性能對生產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。因此，往往使用水溶性酚醛樹脂代替油溶性酚醛樹脂，以避免有機溶劑和橡膠的使用。但是，水溶性酚醛樹脂的分解溫度為250℃左右，耐熱性較低，而在摩擦過程中，編摩擦材料表面的溫度較高，在該高溫度區(qū)域水溶性酚醛樹脂易分解，分解的物質(zhì)在摩擦材料表面形成一層氣態(tài)或液態(tài)膜，導(dǎo)致摩擦材料的摩擦系數(shù)降低，嚴重時對車輛及其他機械設(shè)備的安全運行構(gòu)成較大的威脅；另外，由于水溶性酚醛樹脂脆性大，用水溶性酚醛樹脂制備的漿料浸漬纖維待烘干后易出現(xiàn)漿料從纖維表面脫落的現(xiàn)象。

為了克服水溶性酚醛樹脂存在的耐熱性不足、脆性大等缺陷，需要對水溶性酚醛樹脂進行改性，以提高其耐熱性與韌性，從而滿足摩擦材料的實際需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的是針對上述以水溶性酚醛樹脂作為制備編織型摩擦材料的粘結(jié)劑時所存在的不足，提供一種改性的編織型摩擦材料用水溶性酚醛樹脂溶液，該改性的水溶性酚醛樹脂溶液成本低、耐熱性和韌性得到較大的提高，能夠代替油溶性酚醛樹脂作為制備編織型摩擦材料的粘結(jié)劑，不僅節(jié)省大量有機溶劑，而且降低了成本，減少了環(huán)境的污染。

一種編織型摩擦材料用水溶性酚醛樹脂溶液，由聚乙烯醇改性的酚醛樹脂水溶液、納米級凹凸棒土以及微米級銅粉組成；按照質(zhì)量份數(shù)計，所述的聚乙烯醇改性的酚醛樹脂水溶液是由100質(zhì)量份的苯酚、110~120質(zhì)量份的甲醛水溶液、1~20質(zhì)量份的聚乙烯醇，以及4~10質(zhì)量份的堿性催化劑混合反應(yīng)而成，其中甲醛水溶液的質(zhì)量百分比濃度為30%~45%；按照聚乙烯醇改性的酚醛樹脂水溶液中苯酚含量為100質(zhì)量份數(shù)計，所述的納米級凹凸棒土含量為1~4質(zhì)量份，微米級銅粉含量為1~2質(zhì)量份。

其中，堿性催化劑包括但不限于氨水、六次甲基四胺、碳酸鈉、胺類、堿金屬、堿土金屬氧化物等中的一種或者幾種。由于堿土金屬氧化物，例如氫氧化鈉、氫氧化鋇等的堿性較強，在其催化作用下苯酚和甲醛的羥甲基化加成反應(yīng)速率快，生成物中富含羥甲基，并且具有較強的極性，水溶性也更好，因此優(yōu)選堿土金屬氧化物作為堿性催化劑。

聚乙烯醇的聚合度優(yōu)選為1000~2000。

甲醛水溶液的質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為35%~40%。

微米級銅粉的粒徑優(yōu)選為0.5um~2um。

納米級凹凸棒土長度優(yōu)選為0.5um~5um，寬度優(yōu)選為15nm~30nm。

作為優(yōu)選，所述的改性的水溶性酚醛樹脂溶液的固含量為60~67%，和水的互溶比為1:1~1:14。

本發(fā)明改性的編織型摩擦材料用水溶性酚醛樹脂溶液可以通過將聚乙烯醇改性的酚醛樹脂水溶液、納米級凹凸棒土以及微米級銅粉共混得到，作為優(yōu)選，本發(fā)明采用的制備方法包括以下步驟：

步驟1、將100質(zhì)量份的苯酚，1~20份的聚乙烯醇和4~10質(zhì)量份的堿性催化劑加入到反應(yīng)容器中，升溫至60~75℃，攪拌反應(yīng)10~25分鐘；

步驟2、將110~120質(zhì)量份的甲醛溶液加入到反應(yīng)容器中，升溫至80~100℃，攪拌反應(yīng)35~50分鐘；

步驟3、停止加熱，待溫度降低至50℃以下后，將1~4質(zhì)量份的納米級凹凸棒土和1~2質(zhì)量份微米級銅粉顆粒加入到反應(yīng)容器中，攪拌20~30分鐘；

步驟4、停止攪拌，收集反應(yīng)溶液，置于超聲波分散裝置中超聲分散均勻。

上述所使用的苯酚純度優(yōu)選為98.5%以上。

上述所使用的聚乙烯醇優(yōu)選在使用前用5~10質(zhì)量份的水溶脹4~10小時。

上述步驟4中，超聲頻率優(yōu)選為45Hz~100Hz；超聲分散時溫度優(yōu)選控制在30℃~50℃之間，超聲分散時間優(yōu)選為60分鐘~120分鐘。

綜上所述，本發(fā)明采用聚乙烯醇、納米級凹凸棒土以及微米級銅粉多重改性水溶性酚醛樹脂，具有如下有益效果：