[发明专利]溶剂型木质素改性制备耐摩擦复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料开发、制备领域，更具体而言涉及溶剂型木质素改性制备耐摩擦复合材料的方法。

背景技术

随着世界石油、煤炭等化石资源日益减少，大力发展绿色新材料势在必行。由于酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能,目前汽车、摩托车等车辆使用的制动复合材料的基体主要采用酚醛树脂（PF）,然而在高温情况下PF中的酚羟基很容易被氧化，从而导致摩擦材料的分解或破坏，纯PF的极限耐热温度为250℃，所以普通的PF一般也只能在250℃以下才能正常使用，当超过300℃时热分解就很严重。随着车辆的高速重载化，摩擦制动发热使得材料的工作温度也越来越高，如在高速行驶条件下制动时，盘式制动器衬片的表面温度可达400℃以上，因此改善PF的高温摩擦性能也是当前摩擦材料领域研究的热点之一。

现在的耐磨檫材料都己开始使用改性酚醛树脂作为基体树脂粘合剂。目前，国内外对酚醛树脂的改性方法主要有化学改性和物理改性两种。酚醛树脂的化学改性主要是指除苯酚、甲醛外还加入能参与缩聚反应的组分，或者加入能与酚醛树脂大分子反应的组分。物理改性指某些聚合物与酚醛树脂共混。当掺入酚醛树脂的聚合物具有优异的韧度、良好的耐热性，且与酚醛树脂能有适中的热力学相容性，使共混物成亚微观的均匀分散形态，则共混改性的酚醛树脂才具有理想的摩擦性能。以下是几种常用的酚醛树脂的改性方法：

1.烷基酚改性酚醛树脂：其摩擦性能比未改性时有明显改善。尤其以改性二甲苯对酚醛改性，在l00－300℃温度范围内，其摩擦系数仍为0.45－0.43。但与腰果壳油改性的酚醛树脂相比磨损率较大。

2.腰果壳油改性酚醛树脂：其制品摩阻性能优良，摩擦过程中表面形成的碳化膜柔软且有韧性，不易脱落。使制动材料表面的组成和发热状态均匀，保证了稳定的摩擦性能，在欧美和日本等国家和地区现已普遍应用。

3.三聚氰胺改性酚醛树脂：可减少摩擦高温下树脂热分解产生的焦油状物质，从而改善摩擦稳定性。

4.硼酚醛树脂：加入酚醛树脂中的硼酸可减少试样中的水分，使试样具有平衡的结构。为试样提供稳定的摩擦系数。目前国内外均采用双酚A硼酚醛树脂，其具有耐热性高、热衰退小、恢复性好等特点。

在物理改性方面，为了降低酚醛树脂脆性、改善贴合性及高温下的摩擦性能，广泛地采用液体橡胶改性酚醛树脂和橡胶与树脂共混并用体系。

本发明本发明人已经对木质素改性酚醛树脂进行过多年研究，并得到创新性的研究成果，如（酶解木质素或它的衍生物改性酚醛发泡材料及其制备方法，国家发明专利.ZL200810071003.9 ；酶解木质素或它的衍生物改性热熔型酚醛树脂的原料配方及制备方法，国家发明专利申请号200810072174.3）；，在上述研究基础上，本发明人继续锐意探索，发明使用溶剂型木质素改性酚醛树脂替代传统的酚醛树脂为树脂粘结剂，和其他纤维、填料等增强原料制备耐磨檫复合材料。利用木质素改性酚醛系列产品，替代部分石油化学品，制备耐摩檫材料得到较好的改性效果。酚类原料是石油或煤炭化学工业产品，价格比较高且是重要污染源。采用低成本、可再生的天然高分子木质素替代部分酚类制备改性酚醛系树脂制备耐磨檫材料，在降低成本和环境保护上具有很大优势，更具有良好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是针对酚类制备改性酚醛系树脂制备耐磨檫复合材料过程中，造成资源消耗较多，成本较高以及污染环境等问题，提供了溶剂型木质素改性制备耐摩擦复合材料的方法，从而实现在制备耐摩擦复合材料中，降低成本，保护环境的要求。

该方法使用溶剂型木质素改性酚醛树脂做为树脂粘结剂，与增强纤维、摩擦性能调节剂和固化剂制备耐摩檫复合材料，各原料的配比为：

溶剂型木质素改性酚醛树脂                       20-30份

增强纤维                                      32-36份

摩擦性能调节剂                                32-36份

固化剂                                         4-8份

所述的溶剂型木质素是采用溶剂法从含有木质素组分的生物质原料直接提取或从木片，竹子，草木秸秆发酵制备乙醇、功能性多糖或生物天然气的残渣中提取得到的新型天然高分子材料。