[发明专利]一种汽车离合器面片用纳米钛酸铝/磷硼钼硅复合改性水溶性酚醛树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水溶性酚醛树脂的制备方法，具体涉及一种汽车离合器面片用纳米钛酸铝/磷硼钼硅复合改性水溶性酚醛树脂的制备方法。

背景技术

汽车离合器面片是车辆依靠摩擦作用执行传动功能的部件材料，是摩擦材料的一种，是汽车车辆中非常重要的安全零件，对于汽车的功能性、安全性以及舒适性的实现都有着重要影响。常用的汽车离合器面片主要有粘结剂、增强纤维以及填料粒子等原料制成。其中，粘结剂是离合器面片的关键组分，传统的离合器面片一般选用醇溶性酚醛树脂和橡胶作为粘结剂，在制备过程中会使用大量的有机溶剂，有机溶剂的挥发会污染环境，对生产安全构成威胁，且橡胶与有机溶剂成本很高，而使用水溶性酚醛树脂代替醇溶性酚醛树脂和橡胶作为粘结剂则可有效避免此类问题。

姜娟、于占江等人在其《水溶性酚醛树脂改性离合器摩擦材料的制备与性能研究》一文中阐述了采用水溶性粘结剂作为粘结剂制备的离合器面片耐热性好、摩擦系数大小适中，热稳定性好，磨损率低，硬度、孔隙率适中。但是随着汽车朝着高速、重载、舒适安全的的发展，对汽车所使用的离合器面片的性能要求也越来越高，这就要求粘结剂需要更强的耐磨性能、更好的耐高温性能。而纯水溶性酚醛树脂制得的离合器面片耐热极限温度约为250℃，当超过300℃，热分解现象相当严重，导致摩擦性能显著下降，影响离合器面片的耐磨性能。

因此，本发明将纳米钛酸铝用N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷进行表面改性，可以提高纳米钛酸铝在高分子体系中的分散性和相容性，然后采用在位分散本体聚合水溶性酚醛树脂，制得纳米钛酸铝改性的水溶性酚醛树脂，可以显著提高水溶性酚醛树脂的耐高温性和耐磨损性，再在纳米钛酸铝改性的水溶性酚醛树脂分子结构中引入磷、硼、钼、硅四中元素，可以显著提高水溶性酚醛树脂的耐热性、硬度和机械强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温性和耐磨性优异的汽车离合器面片用纳米钛酸铝/磷硼钼硅复合改性水溶性酚醛树脂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种汽车离合器面片用纳米钛酸铝/磷硼钼硅复合改性水溶性酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照摩尔比1-2:1:0.008-0.012称取甲醛、苯酚和氢氧化钡，待用；

（2）将甲醛加水搅拌制成质量分数为30-40%的甲醛水溶液，待用；

（3）按照质量比1:3-5将N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到体积分数为95%的乙醇水溶液中，充分搅拌均匀，待用；

（4）将纳米钛酸铝加水搅拌制成质量分数为40-50%的悬浮液，然后加入步骤（3）制得的溶液，充分搅拌均匀，在功率为300-500W的条件下超声分散20-30min，真空抽滤，干燥，研磨，过筛，即得改性纳米钛酸铝；

（5）将预先称量好的的苯酚、氢氧化钡、改性纳米钛酸铝混合，不断搅拌并升温至40-45℃并保持20-30min，然后加入总量70-80%的甲醛水溶液，继续搅拌并缓慢升温至45-50℃，恒温搅拌20-30min，然后以0.5-1℃/min的速率升温至85-90℃，恒温搅拌30-40min，再以0.1-0.2℃/min的速率升温至90-95℃，恒温搅拌20-30min，再以0.3-0.6℃/min的速率降温至80-85℃，加入余下甲醛水溶液，恒温搅拌10-15min，再缓慢升温至90-95℃，恒温搅拌0.5-1h，然后加入磷酸、硼酸和钼酸铵，继续升温至90-100℃，恒温搅拌2-3h，再后加入水解后的脲丙基三甲氧基硅烷，缓慢升温至85-95℃，恒温搅拌1-2h，即得纳米钛酸铝/磷硼钼硅复合改性水溶性酚醛树脂。

所述纳米钛酸铝的加入量为苯酚质量的6-8%。

所述N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷的加入量为纳米钛酸铝质量的1-2%。

所述磷酸的加入量为苯酚质量的0.5-1%；所述硼酸的加入量为苯酚质量的2-3%；所述钼酸铵的加入量为苯酚质量的1-2%。

所述脲丙基三甲氧基硅烷的加入量为苯酚质量的1-3%。

本发明的有益效果：

本发明将纳米钛酸铝用N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷进行表面改性，可以提高纳米钛酸铝在高分子体系中的分散性和相容性，然后采用在位分散本体聚合水溶性酚醛树脂，制得纳米钛酸铝改性的水溶性酚醛树脂，可以显著提高水溶性酚醛树脂的耐高温性和耐磨损性，再在纳米钛酸铝改性的水溶性酚醛树脂分子结构中引入磷、硼、钼、硅四中元素，可以显著提高水溶性酚醛树脂的耐热性、硬度和机械强度。