酚醛树脂功能复合材料研究进展

作为人类最早合成的高分子材料之一,酚醛树脂具有耐高温、高强度、抗烧蚀、易加工等优良特性,已被广泛应用于化工机械、轨道交通、建筑建材、电子信息、航空航天等国民经济的重要领域。尽管在20世纪末由于新型高性能高分子材料的不断涌现,酚醛树脂的发展曾受到一定影响,但随着纳米材料与加工技术的不断发展,酚醛树脂所具有的高反应活性、分子可设计性、热稳定性及高残炭等特点,使其可作为一类理想的有机前驱体,通过不同途径制备得到具有不同维度与微观形貌的碳材料,进而在新能源材料及高端电子材料等领域重新焕发生机。本文首先简要介绍了酚醛树脂的基本性质,然后分析了酚醛树脂的国内外行业现状。最后,围绕轨道交通、航空航天、电子信息及能源催化等4个重点领域对新型酚醛树脂的应用需求,梳理了近年来用于制备高性能功能复合材料的酚醛树脂研究进展,特别是对酚醛树脂改性方法、复合材料制备及应用性能进行了分析,为设计开发酚醛树脂基复合材料提供参考。

亚麻油改性酚醛树脂制备及其耐热性能

利用亚麻油改性酚醛树脂（PF），得到高性能的摩阻材料用树脂基体．综合热分析结果显示改性PF在320～600℃间失重53．11％，普通PF失重73．51％；普通PF热分解峰为400～425℃和540～600℃，而亚麻油改性PF热分解峰为440～470℃和600～660℃，表明亚麻油改性PF的耐热性和热稳定性能均得到很大提高．推导了亚麻油的改性机理和改性PF的结构特征；发现亚麻油参与反应并成为聚合物结构的一部分，亚麻油改性PF固化后的结构特征是互穿聚合物网络（IPN）．

桐油改性酚醛树脂的制备及其性能

利用桐油改性酚醛树脂（PF）,制备高性能摩阻材料用树脂基体.综合热分析表明改性PF在100～320℃间失重7.30%,320～600℃间失重61.10%,普通PF分别失重15.94%和73.51%;普通PF热分解峰为400～425℃和540～600℃,桐油改性PF热分解峰为400～450℃和560～600℃.桐油改性PF热稳定性能得到很大提高,但耐热性能未有明显改善.FTIR分析表明桐油成为聚合物结构的一部分;力学测试结果表明桐油改性较大程度地改善了PF的韧性;掺杂质量分数40%的桐油改性PF和60%的硼改性PF的试样综合力学性能较好,更适合作为摩阻材料的树脂基体.

复合改性酚醛树脂及其在摩擦材料中的应用

研究了硼桐油改性酚醛树脂的合成工艺,对其物化性能进行了试验研究和分析。研究表明,硼桐油改性使酚醛树脂的耐热性得到改善,其初始热分解温度达到420～450℃,明显优于未经改性的酚醛树脂;相应地摩擦材料的柔韧性也得到改善,同时具有良好的摩擦磨损性能。该树脂可作为摩擦材料用树脂的换代产品。

硼改性酚醛树脂与丁腈橡胶比例对摩擦材料性能的影响

为探究硼改性酚醛树脂与丁腈橡胶的质量比(BPF/NBR)对复合摩擦材料力学性能、耐热性能和摩擦磨损性能的影响,采用不同比例的丁腈橡胶和硼改性酚醛树脂作为复合摩擦材料基体,添加碳纤维、钢纤维、石墨、氧化铝粉和沉淀硫酸钡制成复合摩擦材料。对复合摩擦材料的密度、硬度、压缩强度和摩擦磨损性能进行了测试,用变焦距体视显微镜观察磨损表面,并分析其磨损机理。用差分扫描量热仪对摩擦材料进行耐热性分析。结果表明:BPF/NBR质量比对复合摩擦材料的力学性能、耐磨及耐热性影响较大;当硼改性酚醛树脂与丁腈橡胶质量比为6∶1时,复合摩擦材料有最高的密度、硬度和压缩强度,分别为1.933 g/cm^3、105 HRL和134 MPa;当硼改性酚醛树脂与丁腈橡胶质量比为5∶1时,摩擦材料的磨损量最小;随着BPF/NBR比例增大,复合摩擦材料表面抗犁削作用增强,黏着转移减弱。利用丁腈橡胶二次改性硼改性酚醛树脂能显著提高硼改性酚醛树脂的耐热性能,且硼改性酚醛树脂与丁腈橡胶的最佳比例介于4∶1和5∶1之间。

摩阻材料用亚麻油改性酚醛树脂的研究

合成了亚麻油改性酚醛树脂（PF），FT—IR谱图说明亚麻油成为PF分子结构的一部分。综合热分析表明改性PF在320℃～600℃间失重53．11％，普通PF失重73.51％；普通PF热分解峰为400℃～425℃和540℃～600℃，而亚麻油改性PF热分解峰在440℃～470℃和600℃～660℃。亚麻油改性PF作基体的摩阻材料的摩擦磨损性能和力学性能测试表明，改性PF的粘接性和韧性均得到提高，摩阻材料摩擦系数大，摩擦性能稳定，磨损率低．冲击强度大，硬度适中，改性PF可作为高性能摩阻材料基体。

桐油改性酚醛树脂及其在刹车片中的应用研究

将苯酚和桐油在酸性条件下反应,然后在碱性条件下与甲醛反应制得桐油改性酚醛树脂。利用红外光谱、差示扫描量热法对桐油改性酚醛树脂的结构和固化过程进行研究,并测试其剪切强度、冲击强度和硬度等力学性能。结果表明,桐油改性酚醛树脂的剪切强度、冲击强度较未改性树脂大,硬度适中。将桐油改性酚醛树脂制成刹车片,测试其摩擦磨损性能。结果表明,刹车片的摩擦系数大、摩擦性能稳定、磨损率低。

摩擦材料用改性酚醛树脂的研究进展

酚醛树脂是摩擦材料中最重要的基体材料,但是纯酚醛树脂存在脆性大、耐热性不足等缺陷,因此要对酚醛树脂进行改性以提高其耐热性和韧性。主要介绍了近年来常用的几种化学改性酚醛树脂和物理改性酚醛树脂及其对摩擦材料性能的影响。

摩阻材料用亚麻油改性酚醛树脂的试验

为得到高性能的摩阻材料,将苯酚和亚麻油在酸性条件下反应,然后在碱性条件下与甲醛反应合成亚麻油改性酚醛树脂。利用红外光谱分析、热分析、力学性能测试等手段研究亚麻油对酚醛树脂的改性作用,并对亚麻油改性酚醛树脂作基体的摩阻材料的摩擦磨损性能和力学性能进行测试。结果显示,改性树脂的耐热性、粘结性和韧性较未改性的树脂得到了提高。改性树脂的切应力为18.5 MPa,冲击强度为120.2 kJ·m^(-2),洛氏硬度为111.2 HRR;摩阻材料摩擦性能稳定,从热衰退敏感的250～350℃温度变化范围内,摩擦因数仅下降了0.03,仍保持在0.39的水平;温度为200℃时,磨损率仅为0.30 cm^3·N^(-1)·m^(-1),冲击强度达780 kJ·m^(-2),洛氏硬度为113.2 HRR。研究表明亚麻油改性酚醛树脂有望成为高性能摩阻材料的树脂基体。

摩擦材料中树脂基体的选用

概述了摩擦材料对树脂基体的性能要求,讨论了硼改性酚醛树脂、三聚氰胺-腰果壳油改性酚醛树脂和开环聚合酚醛树脂的改性方法,并对它们的热性能进行了比较分析,测试了以这三种改性酚醛树脂为基体的摩擦材料的摩擦性能。结果表明,三聚氰胺-腰果壳油改性酚醛树脂为适宜的摩擦材料用基体树脂。

用于摩擦材料的硼-桐油改性酚醛树脂性能的研究

给出了硼－桐油改性酚醛树脂的合成工艺，并对其物理化学性能进行了试验研究和分析。研究表明，硼一桐油改性使酚醛树脂的初始热分解温度达到420-450℃，耐热性优于未经改性的酚醛树脂；其柔韧性得到改善，具有良好的摩擦磨损性能，是高性能树脂的换代产品：

蒙脱土插层改性酚醛树脂复合材料及其摩擦磨损性能

利用单体原位插层的方法制备酚醛树脂/蒙脱土复合材料,研究了蒙脱土的有机化改性和不同有机化蒙脱土含量对酚醛树脂耐热性的影响,以及改性后的酚醛树脂对摩擦材料性能的影响,结果表明：经改性的酚醛树脂的耐热性能要明显优于未改性的酚醛树脂,初始分解温度达487.1℃,比未改性的提高了60.9℃,600℃时的质量剩余率达54.84%,提高了38%。100~350℃摩擦系数为0.33~0.40,250℃时未改性树脂基摩擦材料磨损率为0.56×10-7/N·m,改性后树脂基摩擦材料磨损率为0.44×10-7/N·m,下降了27.2%。

摩擦材料用有机粘接剂的研究与进展

有机粘接剂是摩擦材料中最关键的基体组分,它将各种成分紧密地粘合在一起以获得所需性能,其性能好坏直接影响摩擦材料性能的发挥,尤其是其耐温性决定着摩擦材料的使用性能。文中综述了近年来摩擦材料用有机粘接剂的研究与进展,重点介绍了酚醛树脂(PF)粘接剂的改性研究概况,希望为高性能摩擦材料用粘接剂的研制提供一些资料积累和思路。

PYSM悬浮酚醛树脂——新一代摩阻材料基体树脂的开发

介绍了采用悬浮法合成腰果壳油和三聚氰胺改性酚醛树脂的方法。研究了该树脂作为摩阻材料基体树脂的耐热性能和抗摩擦性能 ,该树脂性能优于通用型 2 12 3酚醛树脂 ,而工艺性又优于传统的本体合成法 ,呈现良好开发前景。

摩擦材料用改性酚醛树脂的研究进展

综述了摩擦材料用改性酚醛树脂(PF)的研究进展,其中分别对钼、硼无机物改性PF和聚酰胺、腰果壳油、桐油、亚麻油、橡胶等有机物改性PF进行了讨论,并对纳米PF树脂和复合改性PF进行了介绍。改性PF的性能得到了显著改善,用其作基体制备的摩擦材料具有摩擦系数稳定、磨损率低等优点。

NAO刹车片树脂基体的研究进展

树脂基体作为粘结刑,对NAO刹车片的各项性能有着很大的影响,酚醛树脂已经不能满足要求,必须对酚醛树脂进行物理或化学改性。通过分析酚醛树脂的分子结构特点,指出了酚醛树脂的改性途径和方向。全面介绍了近年来常用的几种化学和物理改性酚醛树脂方法,以及对刹车片摩擦材料性能的影响。

腰果壳油改性摩擦材料用酚醛树脂的研究进展

腰果壳油是天然有机酚化合物,利用其改性摩擦材料用酚醛树脂具有改善材料力学性能和降低成本等优点,本文介绍了腰果壳油的组成及特性,简述了腰果壳油酚醛树脂的制备方法、改性途径及改性树脂用于摩擦材料方面的研究进展,进而展望了该树脂研究的前景。

摩擦材料中树脂对其性能的影响

阐述了硼桐油双改性酚醛树脂的改性原理,对以此为基体的编织型摩擦材料的磨损率和摩擦系数进行了测试和分析,并与其他几种酚醛树脂基摩擦材料进行了对比。结果表明,对酚醛树脂进行硼桐油双改性后应用于摩擦材料的效果理想。

复合改性酚醛树脂基摩擦制动材料的制备与表征

酚醛树脂主要用于制造各种塑料、涂料、胶黏剂及合成纤维等。本论文中使用腰果壳酚和环氧树脂对酚醛树脂进行复合改性,并以该复合改性树脂为基体制备了连续纤维增强摩擦材料。并利用TG对复合改性树脂的热性能进行了表征,利用chase摩擦试验机,对摩擦制动材料的摩擦性能进行了表征。TG测试表明,复合改性树脂在400°C才开始失重,但失重速率较大;chase摩擦磨损测试表明,以复合改性树脂为基体制备的摩擦材料其摩擦系数可以稳定在0.45以上。

改性酚醛树脂的合成及应用研究

本文介绍用腰果壳油与苯酚、甲醛反应，在复合催化剂存在下，用一步法制得改性酚醛树脂。该树脂具有热分解温度高，韧性好等特性，用此树脂与蛭石等材料复合制成的摩擦材料，具有耐温、耐磨、冲击性能好等特性，是有机基摩擦材料较理想的粘结剂。