[发明专利]一种编织型摩擦材料用水溶性酚醛树脂溶液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水溶性酚醛树脂技术领域，具体一种编织型摩擦材料用水溶性酚醛树脂粘接剂及其制备方法。

背景技术

汽车及其他机械设备中的刹车片或离合器面片等编织型摩擦材料一般由粘结剂、增强纤维、填料等组成，其制备工艺一般采用湿法工艺，即先将树脂和橡胶组成的粘接剂用有机溶剂溶解，加入填料制备成浆料，再将增强纤维浸渍浆料，烘干后编织成形坯，然后将形坯热压成型，经过高温固化、打磨和钻孔等后处理后得到摩擦材料制品。

在上述制备工艺中，当使用油溶性酚醛树脂制备浆料时，需要使用大量有机溶剂，另外为了提高浆料的粘接性能需要使用一定量的橡胶。但是，有机溶剂与橡胶的使用会提高生产成本，同时有机溶剂的挥发及易燃易爆性能对生产安全构成威胁。因此，往往使用水溶性酚醛树脂代替油溶性酚醛树脂，以避免有机溶剂和橡胶的使用。但是，水溶性酚醛树脂的分解温度为250℃左右，耐热性较低，而在摩擦过程中，编摩擦材料表面的温度较高，在该高温度区域水溶性酚醛树脂易分解，分解的物质在摩擦材料表面形成一层气态或液态膜，导致摩擦材料的摩擦系数降低，严重时对车辆及其他机械设备的安全运行构成较大的威胁；另外，由于水溶性酚醛树脂脆性大，用水溶性酚醛树脂制备的浆料浸渍纤维待烘干后易出现浆料从纤维表面脱落的现象。

为了克服水溶性酚醛树脂存在的耐热性不足、脆性大等缺陷，需要对水溶性酚醛树脂进行改性，以提高其耐热性与韧性，从而满足摩擦材料的实际需要。

发明内容

本发明的技术目的是针对上述以水溶性酚醛树脂作为制备编织型摩擦材料的粘结剂时所存在的不足，提供一种改性的编织型摩擦材料用水溶性酚醛树脂溶液，该改性的水溶性酚醛树脂溶液成本低、耐热性和韧性得到较大的提高，能够代替油溶性酚醛树脂作为制备编织型摩擦材料的粘结剂，不仅节省大量有机溶剂，而且降低了成本，减少了环境的污染。

一种编织型摩擦材料用水溶性酚醛树脂溶液，由聚乙烯醇改性的酚醛树脂水溶液、纳米级凹凸棒土以及微米级铜粉组成；按照质量份数计，所述的聚乙烯醇改性的酚醛树脂水溶液是由100质量份的苯酚、110~120质量份的甲醛水溶液、1~20质量份的聚乙烯醇，以及4~10质量份的碱性催化剂混合反应而成，其中甲醛水溶液的质量百分比浓度为30%~45%；按照聚乙烯醇改性的酚醛树脂水溶液中苯酚含量为100质量份数计，所述的纳米级凹凸棒土含量为1~4质量份，微米级铜粉含量为1~2质量份。

其中，碱性催化剂包括但不限于氨水、六次甲基四胺、碳酸钠、胺类、碱金属、碱土金属氧化物等中的一种或者几种。由于碱土金属氧化物，例如氢氧化钠、氢氧化钡等的碱性较强，在其催化作用下苯酚和甲醛的羟甲基化加成反应速率快，生成物中富含羟甲基，并且具有较强的极性，水溶性也更好，因此优选碱土金属氧化物作为碱性催化剂。

聚乙烯醇的聚合度优选为1000~2000。

甲醛水溶液的质量百分比浓度优选为35%~40%。

微米级铜粉的粒径优选为0.5um~2um。

纳米级凹凸棒土长度优选为0.5um~5um，宽度优选为15nm~30nm。

作为优选，所述的改性的水溶性酚醛树脂溶液的固含量为60~67%，和水的互溶比为1:1~1:14。

本发明改性的编织型摩擦材料用水溶性酚醛树脂溶液可以通过将聚乙烯醇改性的酚醛树脂水溶液、纳米级凹凸棒土以及微米级铜粉共混得到，作为优选，本发明采用的制备方法包括以下步骤：

步骤1、将100质量份的苯酚，1~20份的聚乙烯醇和4~10质量份的碱性催化剂加入到反应容器中，升温至60~75℃，搅拌反应10~25分钟；

步骤2、将110~120质量份的甲醛溶液加入到反应容器中，升温至80~100℃，搅拌反应35~50分钟；

步骤3、停止加热，待温度降低至50℃以下后，将1~4质量份的纳米级凹凸棒土和1~2质量份微米级铜粉颗粒加入到反应容器中，搅拌20~30分钟；

步骤4、停止搅拌，收集反应溶液，置于超声波分散装置中超声分散均匀。

上述所使用的苯酚纯度优选为98.5%以上。

上述所使用的聚乙烯醇优选在使用前用5~10质量份的水溶胀4~10小时。

上述步骤4中，超声频率优选为45Hz~100Hz；超声分散时温度优选控制在30℃~50℃之间，超声分散时间优选为60分钟~120分钟。

综上所述，本发明采用聚乙烯醇、纳米级凹凸棒土以及微米级铜粉多重改性水溶性酚醛树脂，具有如下有益效果：