[发明专利]天然植物资源复合改性酚醛树脂基摩擦材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种天然植物资源复合改性酚醛树脂基摩擦材料的制备方法。

背景技术

由于酚醛树脂硬度大、压缩强度高，并具有良好的耐热性、抗蠕变性、对其他组分润湿性好以及成本低等优点而被广泛用于摩擦材料的粘结剂。但纯酚醛树脂基摩擦材料硬度高，脆性大，制动过程中容易出现断裂，并产生噪声，不能满足摩擦材料的基本使用要求。

目前，酚醛树脂基摩擦材料增韧改性通常使用丁腈橡胶。因为丁腈橡胶与酚醛树脂的溶解度参数相近，耐热性好。粉末丁腈胶可直接与酚醛以及其它组分进行物理共混，加工工艺简单，在实际生产中应用最多。腰果油作为植物资源，原料易得、价廉，其分子链结构含有酚环和长不饱和脂肪链，所以既有酚类化合物的特性，又有脂肪类化合物的柔韧性。利用腰果酚改性酚醛树脂，可改善基体的韧性、耐水性，并降低摩擦材料的制动噪音。纤维对摩擦材料有增强、增韧作用外，还可以改善摩擦性能，如金属纤维、合成纤维以及矿物纤维等已得到实际应用。

随着石油以及矿物资源的日益短缺，人们的环保意识逐渐增强，利用天然植物资源改性酚醛树脂基摩擦材料已是大势所趋。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然植物资源复合改性酚醛树脂基摩擦材料的制备方法。该摩擦材料以腰果酚改性酚醛树脂为基体，天然纤维为增强体，与其它组分通过粉碎、混合、辊炼并热压固化制得。

具体步骤为：

(1)按以下重量比称取原料，腰果酚改性酚醛树脂:六亚甲基四胺:硬脂酸钙:天然纤维素:增摩剂:减摩剂:填料=18~25:1.8~2.5:1~3:0.5~3:1~3:5~10:50~65，然后加入粉碎机中混合、粉碎，制得混合粉体；

(2)将步骤(1)制得的混合粉体进行辊炼，再将辊炼料粉碎成粉末，在20MPa，160℃条件下热压5±1min，制得成型样品；

(3)把步骤(2)制得的成型样品按以下条件后固化，120℃保温3小时+140℃保温3小时+160℃保温3小时+180℃保温4小时，即制得天然植物资源复合改性酚醛树脂基摩擦材料。

所述腰果酚改性酚醛树脂由以下步骤制得：

按摩尔比1:0.85~0.9往三口烧瓶中加入酚类化合物和甲醛，油浴加热至75~85℃，并搅拌均匀，然后加入酸类催化剂，恒温反应2~4小时，再将温度调至85~100℃，反应60分钟，每隔5分钟抽水一次，最后调温至170~190℃，反应30分钟后出料，即制得腰果酚改性酚醛树脂。

所述酚类化合物由腰果酚和苯酚组成，其中腰果酚的质量为苯酚质量的5~20%。

所述酸类催化剂为盐酸、草酸、硫酸和磷酸中的一种，其用量为酚类化合物质量的1~4%。

所述天然纤维素为剑麻、黄麻、亚麻和苎麻中的一种。

所述增摩剂为氧化铝、氧化铁和氧化镁中的一种或几种。

所述减摩剂为石墨、二硫化钼和云母中的一种。

所述填料为硅藻土、轻质碳酸钙、高岭土和硫酸钡中的一种或几种。

本发明的优点在于：利用天然植物资源复合改性酚醛树脂基摩擦材料，可减少不可再生资源的消耗以及对环境的污染，并可降低成本，提高摩擦材料的力学性能和低温摩擦系数以及降低低温磨损率。

具体实施方式

实施例1：

腰果酚改性酚醛树脂的制备：

往三口烧瓶中加入57.0g苯酚、3.0g腰果酚和43.4g甲醛，油浴加热至85℃，并搅拌均匀，加入12.0g质量分数为10%的草酸溶液，恒温反应4小时，温度调至97℃，反应60分钟，每隔5分钟抽水一次，调温至190℃，反应30分钟后出料，即制得腰果酚改性酚醛树脂。

天然植物资源复合改性酚醛树脂基摩擦材料的原料重量份为：25份腰果酚改性酚醛树脂、2.5份六亚甲基四胺、2份硬脂酸钙、1份剑麻纤维素、1份氧化镁、0.5份氧化铝、6份石墨、6份硅藻土、20份硫酸钡、24份高岭土和12份碳酸钙。

上述天然植物资源复合改性酚醛树脂基摩擦材料的制备包括以下步骤：

(1)按重量份比例称取所有原料，全部放进粉碎机中混合、粉碎，得到混合粉体；

(2)把步骤(1)制得的混合粉体进行辊炼，再将辊炼料粉碎，在20MPa，160℃条件下热压5min，制得成型样品；

(3)把步骤(2)制得的成型样品依次经120℃条件下保温3小时、140℃保温3小时、160℃保温3小时、180℃保温4小时，即制得天然植物资源复合改性酚醛树脂基摩擦材料；