一种摩擦材料用酚醛树脂的制备方法与流程

本发明涉及摩擦基体材料，尤其涉及一种摩擦材料用酚醛树脂的制备方法。

背景技术：

1、酚醛树脂是一种热固性合成树脂，其原料易得，价格低廉，具有良好的机械性能、耐候性、耐腐蚀性、耐水性和一定的耐热性，被广泛应用在航空、交通、军事、电子产品等行业，同时酚醛树脂也是汽车刹车片和变速器等结构中的摩擦材料部分的主要基材，传统酚醛树脂通常采用苯酚和甲醛缩聚反应得到，两个苯酚通过一个亚甲基连接，这样的结构使其链节的旋转自由度小，苯环的密度高，最终导致酚醛树脂的脆性较大。

2、随着摩擦材料的性能需求越来越大，常规的酚醛树脂已经无法满足摩擦需求，摩擦力带来的剪应力过大后酚醛树脂容易产生裂纹，因此，对酚醛树脂进行增韧处理成为目前酚醛树脂的一个重点研究方向，目前围绕刹车材料本身的增韧处理，主要包括原料改性增韧和组分优化增韧两个方向，本申请旨在提供一种增韧型酚醛树脂，以克服现有的酚醛树脂韧性偏低的问题。

3、现有技术中，针对围绕酚醛树脂的增韧方案，主要在于对原料酚进行部分替换，其中常见的替换原料包括桐油、腰果油和木质素，这些原料中含有苯酚结构，同时苯酚上具有一定的长碳链，利用长碳链的位阻效应，可以在一定程度上降低聚合度，且长碳链在剪切应力作用下，可以吸收部分能量，从而达到增韧的目的。但是这类增韧改进同时也降低了所得到的酚醛树脂的耐高温性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种摩擦材料用酚醛树脂的制备方法，旨在提高酚醛树脂的韧性，同时保持一定的耐高温性能。

2、本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种摩擦材料用酚醛树脂的制备方法，所述酚醛树脂的制备方法包括：

3、步骤一、将丁香酚、液体丁腈橡胶、过氧化苯甲酰和乙酸乙酯混合后，升温至60-80℃，氮气氛围下搅拌反应6-8h后，加入甲醇搅拌沉淀，过滤取滤饼得到改性丁香酚；

4、步骤二、将改性丁香酚、苯酚、氢氧化钠和甲醛混合后，升温至50-80℃，搅拌反应1-5h后，将产物脱水，得到摩擦材料用酚醛树脂，改性丁香酚：苯酚：甲醛的质量比为（1-4）：（25-30）：10。

5、在上述方案中，采用丁香酚作为甲阶酚醛树脂的改性成分，丁香酚在苯环上具有碳链，碳链长度偏短，直接改性的增韧效果并不理想，考虑丁香酚的碳链上具有双键，可以与丁腈橡胶进行接枝反应增长碳链，因此采用丁腈橡胶作为丁香酚的接枝改性剂，用过氧化苯甲酰作为引发剂进行接枝反应，获得具有更长碳链结构的改性丁香酚，同时采用苯酚作为主要原料，再与甲醛反应，获得改性酚醛树脂，由于丁香酚的本换上不仅具有烯丙基，还具有甲氧基，烯丙基经过烷基化反应后，获得更长的碳链结构，从而起到良好的增韧作用，同时甲氧基能够与所形成的最终产物体系中可能存在的游离双键反应，从而提高热稳定性，其次，甲氧基可以提供潜在的交联反应活性位点，从而增加体系的交联度，进一步提高机械性能。

6、在一些实施方式中，步骤二还可以采用如下步骤，将改性丁香酚、腰果酚、苯酚、催化剂和甲醛混合后，升温至50-80℃，搅拌反应1--5h后，将产物脱水，得到摩擦材料用酚醛树脂，改性丁香酚：腰果酚：苯酚：甲醛的质量比为（1-4）：（2-8）：（25-30）：10。

7、上述实施例中，相比改性丁香酚，腰果酚的结构更加单一，其具有相对单一的较长碳链结构，与改性丁香酚中可能存在网状碳链不同，腰果酚的加入可以作为进一步的增韧改性成分，使相邻的网状碳链相互结合，从而得到结构强度更高，同时具有良好韧性的树脂。

8、在一些实施方式中，改性丁香酚：腰果酚的质量比为1:2。

9、在一些实施方式中，步骤二还可以采用如下步骤，将改性丁香酚、腰果酚、苯酚、硼酸和甲苯混合后，加热至80-100℃，搅拌反应30-60min后，蒸馏干燥，得到硼酸酯，在制备硼酸酯时，改性丁香酚、腰果酚和苯酚的总质量与硼酸的质量比为2:1；然后将硼酸酯与苯酚、氢氧化钠和甲醛混合后，升温至50-80℃，搅拌反应1-5h后，将产物脱水，得到摩擦材料用酚醛树脂，以上反应过程中，改性丁香酚：腰果酚：苯酚总量：甲醛的质量比为（1-4）：（2-8）：（25-30）：10，其中，苯酚总量：硼酸的质量比为1：（0.05-0.15）。

10、为了进一步提高耐热性，在上述的实施方式中，优先将部分苯酚与改性丁香酚、腰果酚一起同硼酸反应，获得硼酸酯，硼酸的引入使改性丁香酚、腰果酚和苯酚不仅能够相互铆接，获得更加均一的交联结构，而且硼氧键的引入，提高了该树脂的耐热性和环保型。

11、在一些实施方式中，步骤一中，丁香酚：丁腈橡胶的质量比为1：（10-40）。

12、在一些实施方式中，步骤一中，在获得滤饼后还包括，用甲醇冲洗滤饼2-3次并干燥。

13、另一方面，本发明还提供了一种摩擦材料用酚醛树脂，其采用上述制备方法制备得到。

14、本发明的摩擦材料用酚醛树脂的制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：

15、本发明的摩擦材料，通过引入部分丁腈橡胶改性的丁香酚作为增韧改性剂，不仅获得了良好的增韧性能，同时所得酚醛树脂的耐热性良好。

技术特征：

1.一种摩擦材料用酚醛树脂的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂的制备方法包括：

2.如权利要求1所述的摩擦材料用酚醛树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤二为，将改性丁香酚、腰果酚、苯酚、氢氧化钠和甲醛混合后，升温至50-80℃，搅拌反应1-5h后，将产物脱水，得到摩擦材料用酚醛树脂，所述改性丁香酚：腰果酚：苯酚：甲醛的质量比为（1-4）：（2-8）：（25-30）：10。

3.如权利要求2所述的摩擦材料用酚醛树脂的制备方法，其特征在于，所述改性丁香酚：腰果酚的质量比为1:2。

4.如权利要求1所述的摩擦材料用酚醛树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤二为，将改性丁香酚、腰果酚、苯酚、硼酸和甲苯混合后，加热至80-100℃，搅拌反应30-60min后，蒸馏干燥，得到硼酸酯，在制备硼酸酯时，改性丁香酚、腰果酚和苯酚的总质量与硼酸的质量比为2:1；然后将所得硼酸酯与苯酚、氢氧化钠和甲醛混合后，升温至50-80℃，搅拌反应1-5h后，将产物脱水，得到摩擦材料用酚醛树脂，以上反应过程中，改性丁香酚：腰果酚：苯酚总量：甲醛的质量比为（1-4）：（2-8）：（25-30）：10，苯酚总量：硼酸的质量比为1：（0.05-0.15）。

5.如权利要求1所述的摩擦材料用酚醛树脂的制备方法，其特征在于，步骤一中，丁香酚：丁腈橡胶的质量比为1：（10-40）。

6.如权利要求1所述的摩擦材料用酚醛树脂的制备方法，其特征在于，步骤一中，在获得滤饼后还包括，用甲醇冲洗滤饼2-3次并干燥。

7.一种摩擦材料用酚醛树脂，其特征在于，采用权利要求1-6中任一所述的制备方法制备得到。

技术总结
本发明提出了一种摩擦材料用酚醛树脂的制备方法，该制备方法采用丁腈橡胶改性丁香酚，并利用改性后的丁香酚替换部分苯酚，经过与甲醛缩聚反应后，制备得到的酚醛树脂不仅保持良好的机械性能和韧性，而且耐高温性能与未改性的甲阶酚醛树脂相当。作为摩擦材料可以带来良好的高温稳定性，且机械性能优良，可适用于更多的应用场景。

技术研发人员：孙志勇,罗啸,刘萌,孙仲凯,孙笃新
受保护的技术使用者：山东永创材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15