专利名称：提高纯酚醛树脂热稳定性的改性方法
技术领域：
本发明涉及一种提高纯酚醛树脂(PF)热稳定性的改性方法，属于树脂改性的技术领域。
背景技术：
纯酚醛树脂(PF)作为摩擦材料的粘结剂无疑是摩擦材料组成的核心，它的性能对刹车片及离合器面片起着举足轻重的作用。由于未经改性的PF脆性大、耐热性不足，热分解温度低，制备的摩擦材料模量高，强度过低、噪音大，摩擦层的分解残留物性能不稳定，因此目前对纯酚醛树脂(PF)进行该性、提高其热稳定性是急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高纯酚醛树脂热稳定性的改性方法，采用经过偶联剂表面化学改性后的纳米粒子与纯酚醛树脂(PF)进行共混改性，以提高纯酚醛树脂(PF)的热稳定性。
本发明是这样实现的将硅烷偶联剂用无水乙醇进行稀释；再将60～120nm的纳米粒子Al2O3加入到稀释好的硅烷偶联剂溶液中分别进行超声分散和搅拌10分钟，使硅烷偶联剂附着在纳米Al2O3的表面；分散后的纳米粒子Al2O3和硅烷偶联剂混合溶液进行自然沉淀；待沉淀分层后，加入无水乙醇和纯酚醛树脂粉末进行共混，并进行机械强力搅拌5～15分钟，使纳米Al2O3在纯酚醛树脂中充分分散；再自然沉淀，待沉淀分层后，将上层液体倒出，剩余的悬浮液在不高于50℃温度下干燥挥发得到改性酚醛树脂；倒出的上层无水乙醇液体可再使用。
所用纳米粒子Al2O3、硅烷偶联剂、无水乙醇、纯酚醛树脂四种材料以纯酚醛树脂的质量为基准，其用量比例为2～15g∶0.05～2g∶800～2200ml∶100g。
所用纳米粒子Al2O3为α-Al2O3纳米粉体材料，粒径为60～120nm。
所用的硅烷偶联剂为市售KH-550硅烷偶联剂，密度0.946g/cm3，沸点217℃；也可用其他同类硅烷偶联剂代替。
所用纳米粒子Al2O3可由SiC纳米粒子代替。
与现有技术相比，本发明所提供的改性方法不仅大大提高了纯酚醛树脂的热稳定性，而且其工艺简单、便于实际操作和应用。
图1、图2分别是经80～160℃、4～8小时固化处理本发明所得改性酚醛树脂和纯酚醛树脂的DTA-TG谱图和TG曲线；图1横坐标为温度(℃)，纵坐标为DTA(uv/mg)；图2横坐标为温度(℃)，纵坐标为TG(％)；其中曲线A01、A03、A06、A07、A10、A16为本发明所得改性酚醛树脂的DTA-TG谱图和TG曲线，曲线F00为相同固化工艺处理的纯酚醛树脂的DTA-TG谱图和TG曲线。
从两种曲线可以看出改性酚醛树脂的热稳定较纯酚醛树脂热稳定性有很大提高。
具体实施例方式本发明的实施例1将1克KH-550硅烷偶联剂用500ml无水乙醇进行稀释；再将10克80～100nm的纳米粒子Al2O3加入到稀释好的硅烷偶联剂溶液中分别进行超声分散和搅拌10分钟，使硅烷偶联剂附着在纳米Al2O3的表面，实现对纳米Al2O3的表面化学改性；在此过程中，超声波物理分散及机械搅拌间隔进行，超声波物理分散采用的仪器是SW-012型超声波清洗机超声波功率0.72kw，超声波频率28kHz。分散后的纳米粒子Al2O3和硅烷偶联剂混合溶液进行自然沉淀；待沉淀分层后，加入1500ml无水乙醇和纯酚醛树脂(PF)100克，通过机械强力搅拌10分钟使其混合均匀，使纳米Al2O3在纯酚醛树脂中充分分散；再经自然沉淀分层，倒出上层清液，将剩下的悬浮液在50℃温度下干燥挥发得到改性酚醛树脂粉末。
本发明的实施例2将0.05克KH-550硅烷偶联剂用400ml无水乙醇进行稀释；再将5克80～100nm的纳米粒子Al2O3加入到稀释好的硅烷偶联剂溶液中分别进行超声分散和搅拌10分钟，使硅烷偶联剂附着在纳米Al2O3的表面，实现对纳米Al2O3的表面化学改性；在此过程中，超声波物理分散及机械搅拌间隔进行，超声波物理分散采用的仪器是SW-012型超声波清洗机超声波功率0.72kw，超声波频率28kHz。分散后的纳米粒子Al2O3和硅烷偶联剂混合溶液进行自然沉淀；待沉淀分层后，加入500ml无水乙醇和纯酚醛树脂(PF)100克，通过机械强力搅拌5分钟使其混合均匀，使纳米Al2O3在纯酚醛树脂中充分分散；再经自然沉淀分层，倒出上层清液，将剩下的悬浮液在30℃温度下干燥挥发得到改性酚醛树脂粉末。
本发明的实施例3将2克KH-550硅烷偶联剂用700ml无水乙醇进行稀释；再将15克60～80nm的纳米粒子Al2O3加入到稀释好的硅烷偶联剂溶液中分别进行超声分散和搅拌10分钟，使硅烷偶联剂附着在纳米Al2O3的表面，实现对纳米Al2O3的表面化学改性；在此过程中，超声波物理分散及机械搅拌间隔进行，超声波物理分散采用的仪器是SW-012型超声波清洗机超声波功率0.72kw，超声波频率28kHz。分散后的纳米粒子Al2O3和硅烷偶联剂混合溶液进行自然沉淀；待沉淀分层后，加入1200ml无水乙醇和纯酚醛树脂(PF)100克，通过机械强力搅拌15分钟使其混合均匀，使纳米Al2O3在纯酚醛树脂中充分分散；再经自然沉淀分层，倒出上层清液，将剩下的悬浮液在45℃温度下干燥挥发得到改性酚醛树脂粉末。
本发明的实施例4将0.3克KH-550硅烷偶联剂用300ml无水乙醇进行稀释；再将7克80～120nm的纳米粒子Al2O3加入到稀释好的硅烷偶联剂溶液中分别进行超声分散和搅拌10分钟，使硅烷偶联剂附着在纳米Al2O3的表面，实现对纳米Al2O3的表面化学改性；在此过程中，超声波物理分散及机械搅拌间隔进行，超声波物理分散采用的仪器是SW-012型超声波清洗机超声波功率0.72kw，超声波频率28kHz。分散后的纳米粒子Al2O3和硅烷偶联剂混合溶液进行自然沉淀；待沉淀分层后，加入700ml无水乙醇和纯酚醛树脂(PF)100克，通过机械强力搅拌8分钟使其混合均匀，使纳米Al2O3在纯酚醛树脂中充分分散；再经自然沉淀分层，倒出上层清液，将剩下的悬浮液在35℃温度下干燥挥发得到改性酚醛树脂粉末。
本发明的实施例5将0.6克KH-550硅烷偶联剂用300ml无水乙醇进行稀释；再将6克60～80nm的纳米粒子SiC加入到稀释好的硅烷偶联剂溶液中分别进行超声分散和搅拌10分钟，使硅烷偶联剂附着在纳米SiC的表面，实现对纳米SiC的表面化学改性；在此过程中，超声波物理分散及机械搅拌间隔进行，超声波物理分散采用的仪器是SW-012型超声波清洗机超声波功率0.72kw，超声波频率28kHz。分散后的纳米粒子SiC和硅烷偶联剂混合溶液进行自然沉淀；待沉淀分层后，加入700ml无水乙醇和纯酚醛树脂(PF)100克，通过机械强力搅拌12分钟使其混合均匀，使纳米SiC在纯酚醛树脂中充分分散；再经自然沉淀分层，倒出上层清液，将剩下的悬浮液在40℃温度下干燥挥发得到改性酚醛树脂粉末。
所用纯酚醛树脂(PF)为市售2123-P通用型粉状酚醛树脂；无水乙醇为常用的分析醇试剂。
为检测改性酚醛树脂的热稳定性，将上述所得树脂注入盘状模具中，置于干燥箱中固化处理，固化工艺为100℃(1h)-120℃(1h)-145℃(2h)-160℃(4h)，得到纳米Al2O3改性酚醛树脂固化物。
权利要求
1.一种提高纯酚醛树脂热稳定性的改性方法，其特征在于将硅烷偶联剂用无水乙醇进行稀释；再将60～120nm的纳米粒子Al2O3加入到稀释好的硅烷偶联剂溶液中分别进行超声分散和搅拌10分钟，使硅烷偶联剂附着在纳米Al2O3的表面；分散后的纳米粒子Al2O3和硅烷偶联剂混合溶液进行自然沉淀；待沉淀分层后，加入无水乙醇和纯酚醛树脂粉末进行共混，并进行机械强力搅拌5～15分钟，使纳米Al2O3在纯酚醛树脂中充分分散；再自然沉淀，待沉淀分层后，将上层液体倒出，剩余的悬浮液在不高于50℃温度下干燥挥发得到改性酚醛树脂；倒出的上层无水乙醇液体可再使用。
2.按照权利要求1所述提高纯酚醛树脂热稳定性的改性方法，其特征在于所用纳米粒子Al2O3、硅烷偶联剂、无水乙醇、纯酚醛树脂四种材料以纯酚醛树脂的质量为基准，其用量比例为2～15g∶0.05～2g∶800～2200ml∶100g。
3.按照权利要求1或2所述提高纯酚醛树脂热稳定性的改性方法，其特征在于所用纳米粒子Al2O3为α-Al2O3纳米粉体材料，粒径60～120nm。
4.按照权利要求1或2所述提高纯酚醛树脂热稳定性的改性方法，其特征在于所用的硅烷偶联剂为市售KH-550硅烷偶联剂，密度0.946g/cm3，沸点217℃；也可用其他同类硅烷偶联剂代替。
5.按照权利要求1所述提高纯酚醛树脂热稳定性的改性方法，其特征在于所用纳米粒子Al2O3可由SiC纳米粒子代替。
全文摘要
本发明提供了一种提高纯酚醛树脂热稳定性的改性方法，将纳米粒子Al
文档编号C08J3/20GK1793222SQ20051020081
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月16日 优先权日2005年12月16日
发明者何林, 喻丽华, 阎建伟 申请人:贵州大学