一种石墨烯改性热塑性酚醛树脂及其制备方法以及一种摩擦材料技术

本发明专利技术采用石墨烯对热塑性酚醛树脂进行改性，性能测试结果表明，采用本发明专利技术提供的石墨烯改性热塑性酚醛树脂为原料，制备的摩擦材料，其摩擦系数随着温度的升高几乎不变化，非常稳定；同时磨损率较小，从而有效的延长了摩擦材料的使用寿命，并能够减少摩擦过程中产生的粉尘，减少对环境的污染，具有良好的环境友好性。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性热塑性酚醛树脂及其制备方法以及一种摩擦材料
本专利技术涉及酚醛树脂
，尤其涉及一种石墨烯改性热塑性酚醛树脂及其制备方法以及一种摩擦材料。
技术介绍
酚醛树脂是世界上最早实现工业化的合成树脂，迄今已有近百年的历史。其原料易得，价格低廉，生产工艺和设备简单，更重要的是其具有优异的机械性能、耐热性能、耐烧蚀性能、电气绝缘性能、尺寸稳定性能、成型加工性以及阻燃性能，所以酚醛树脂已成为工业部门不可缺少的材料。然而随着工业的发展，特别是航天航空和其他国防尖端技术的发展，传统的未改性酚醛树脂脆性大、韧性差和耐热性限制了其高性能材料的发展。为了适应汽车工业、航空航天以及国防工业的发展需要，必须对酚醛树脂进行改性，提高其耐热性、韧性酚醛树脂重要的发展方向。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种石墨烯改性热塑性酚醛树脂及其制备方法以及一种摩擦材料，制备的酚醛树脂能够提高摩擦材料的强度和耐热性能。本专利技术提供了一种石墨烯改性热塑性酚醛树脂的制备方法，包括：A)将酚类化合物、醛类化合物、酸性催化剂混合反应得酚醛树脂；B)将步骤A)得到的酚醛树脂与石墨烯混合反应得到石墨烯改性热塑性酚醛树脂。优选的，所述酚类化合物选自苯酚、甲酚、二甲酚、壬基苯酚、双酚A、双酚F、间苯二酚和腰果酚中的任意一种或几种；所述醛类化合物选自甲醛、乙醛、丁醛、多聚甲醛和三聚甲醛中的任意一种或几种；所述酸性催化剂选自有机酸或无机酸。优选的，所述酚类化合物与醛类化合物的摩尔比为1：(0.1～1.0)，所述酚类化合物与酸性催化剂、石墨烯的质量比为100：(0.1～2.0)：(0.01～10)。优选的，所述步骤A)中反应的温度为60℃～100℃，所述反应的时间为2h～7h；所述步骤B)中，所述反应的温度为60℃～100℃，所述反应的时间为1h～7h。优选的，所述步骤A)采用分段加热的方法，60℃～80℃反应0.5～1.5h，然后80℃～90℃反应0.5h～1.5h，然后90℃～100℃反应1h～4h。优选的，所述石墨烯为多孔石墨烯。优选的，所述多孔石墨烯按照以下方法制备：1)、在催化剂的作用下，将生物质碳源进行催化处理，得到第一中间产物，所述催化剂包括锰的氯化盐、铁类化合物、钴类化合物和镍类化合物中的一种或几种；2)、在保护性气体的条件下，将所述第一中间产物从第一温度升温至第二温度后保温，得到第二中间产物，所述第一温度为20℃～40℃，所述第二温度为300℃～400℃；3)、在保护性气体的条件下，将所述第二中间产物从第二温度升温至第三温度后保温，得到第三中间产物；所述第三温度为800℃～900℃；4)、在保护性气体的条件下，将所述第三中间产物从第三温度升温至第四温度后保温，得到第四中间产物，所述第四温度为1100℃～1300℃；5)、在保护性气体的条件下，将所述第四中间产物从第四温度降温至第五温度后保温，得到多孔石墨烯，所述第五温度为900℃～1000℃。优选的，所述生物质碳源为纤维素和木质素中的一种或两种。优选的，所述生物质碳源为多孔纤维素。优选的，所述多孔纤维素的制备方法包括以下步骤：A)、将生物质资源在酸中进行水解，得到木质纤维素，所述生物质资源包括植物和农林废弃物中的一种或几种；B)、对所述木质纤维素进行处理，得到多孔纤维素，所述处理包括酸处理、盐处理或有机溶剂处理。优选的，所述步骤B)中盐处理的方法为酸性亚硫酸盐法处理或碱性亚硫酸盐法处理。本专利技术还提供了一种石墨烯改性热塑性酚醛树脂，由热塑性酚醛树脂和石墨烯反应得到。优选的，所述石墨烯为多孔石墨烯。优选的，所述热塑性酚醛树脂和石墨烯的质量比为1：(0.001～0.1)。本专利技术还提供了一种摩擦材料，包括上述制备方法制备的石墨烯改性热塑性酚醛树脂，或者上述石墨烯改性热塑性酚醛树脂。与现有技术相比，本专利技术采用石墨烯对热塑性酚醛树脂进行改性，性能测试结果表明，采用本专利技术提供的石墨烯改性热塑性酚醛树脂为原料，制备的摩擦材料，其摩擦系数随着温度的升高几乎不变化，非常稳定；同时磨损率较小，从而有效的延长了摩擦材料的使用寿命，并能够减少摩擦过程中产生的粉尘，减少对环境的污染，具有良好的环境友好性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例4得到的石墨烯的拉曼光谱；图2为本专利技术实施例4得到的石墨烯的透射电镜图片；图3为本专利技术实施例4得到的石墨烯的透射电镜图片；图4为本专利技术实施例4得到的石墨烯的透射电镜图片；图5为本专利技术实施例4得到的石墨烯的透射电镜图片。具体实施方式本专利技术提供了一种石墨烯改性热塑性酚醛树脂的制备方法，包括：A)将酚类化合物、醛类化合物、酸性催化剂混合反应得酚醛树脂；B)将步骤A)得到的酚醛树脂与石墨烯混合反应得到石墨烯改性热塑性酚醛树脂。与现有技术相比，本专利技术采用石墨烯对热塑性酚醛树脂进行改性，性能测试结果表明，采用本专利技术提供的石墨烯改性热塑性酚醛树脂为原料，制备的摩擦材料，其摩擦系数随着温度的升高几乎不变化，非常稳定；同时磨损率较小，从而有效的延长了摩擦材料的使用寿命，并能够减少摩擦过程中产生的粉尘，减少对环境的污染，具有良好的环境友好性。本专利技术首先将酚类化合物、醛类化合物、酸性催化剂混合反应制备酚醛树脂。所述酚类化合物优选为苯酚、甲酚、二甲酚、壬基苯酚、双酚A、双酚F、间苯二酚和腰果酚中的任意一种或几种；更优选为苯酚和/或腰果酚。所述醛类化合物优选为甲醛、乙醛、丁醛、多聚甲醛和三聚甲醛中的任意一种或几种；更优选为甲醛。所述酸性催化剂优选为有机酸或无机酸，所述无机酸优选为硫酸、盐酸或磷酸，所述有机酸优选为草酸或对甲苯磺酸。本专利技术对所述酚类化合物、醛类化合物、酸性催化剂的来源并无特殊要求，可以为一般市售。所述酚类化合物与醛类化合物的摩尔比优选为1：(0.1～1.0)，更优选为1：(0.5～0.9)；所述苯酚与酸性催化剂的质量比优选为100：(0.1～2.0)，更优选为100：(0.5-1.5)。所述反应的温度优选为60℃～100℃，更优选为80℃～100℃；所述反应的时间优选为2h～7h，更优选为3h～6h。更优选的，采用分段加热的方法，60℃～80℃反应0.5～1.5h，然后80℃～90℃反应0.5h～1.5h，然后90℃～100℃反应1h～4h。本专利技术对所述酚类化合物、醛类化合物、酸性催化剂的加入顺序并无特殊要求，优选为先将酚类化合物与酸性催化剂混合，然后采用连续多次的方法加入醛类化合物进行反应，可以有效的抑制反应开始阶段产生大量热量。本专利技术制备的酚醛树脂为热塑性酚醛树脂。制备得到酚醛树脂后，将其与石墨烯混合反应得到石墨烯改性热塑性酚醛树脂。所述苯酚与石墨烯的质量比优选为100：(0.01～10)，更优选为100：(0.1～10)，最优选为100：(0.5～0.9)。所述反应的温度优选为100℃～200℃，更优选为130℃～180℃；所述反应的时间优选为1h～7h，更优选为2h～6h。本专利技术对所述石墨烯的加入方式并无限定，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯改性热塑性酚醛树脂的制备方法，包括：A)将酚类化合物、醛类化合物、酸性催化剂混合反应得酚醛树脂；B)将步骤A)得到的酚醛树脂与石墨烯混合反应得到石墨烯改性热塑性酚醛树脂。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性热塑性酚醛树脂的制备方法，包括：A)将酚类化合物、醛类化合物、酸性催化剂混合反应得酚醛树脂；B)将步骤A)得到的酚醛树脂与石墨烯混合反应得到石墨烯改性热塑性酚醛树脂；所述酚类化合物与醛类化合物的摩尔比为1：(0.1～1.0)，所述酚类化合物与酸性催化剂、石墨烯的质量比为100：(0.1～2.0)：(0.01～10)；所述石墨烯为多孔石墨烯，所述多孔石墨烯按照以下方法制备：1)、在催化剂的作用下，将生物质碳源进行催化处理，得到第一中间产物，所述催化剂包括锰的氯化盐、铁类化合物、钴类化合物和镍类化合物中的一种或几种；所述生物质碳源为多孔纤维素；2)、在保护性气体的条件下，将所述第一中间产物从第一温度升温至第二温度后保温，得到第二中间产物，所述第一温度为20℃～40℃，所述第二温度为300℃～400℃；3)、在保护性气体的条件下，将所述第二中间产物从第二温度升温至第三温度后保温，得到第三中间产物；所述第三温度为800℃～900℃；4)、在保护性气体的条件下，将所述第三中间产物从第三温度升温至第四温度后保温，得到第四中间产物，所述第四温度为1100℃～1300℃；5)、在保护性气体的条件下，将所述第四中间产物从第四温度降温至第五温度后保温，得到多孔石墨烯，所述第五温度为900℃～1000℃。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酚类化合物选自苯酚、甲酚、二甲酚、壬基苯酚、双酚A、双酚F、间苯二酚和腰果酚中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐一林，江成真，刘卫，宋庆鹏，
申请(专利权)人：济南圣泉集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37