本发明专利技术公开了一种用于刹车片的胶乳改性石墨烯酚醛树脂复合材料及其制备方法。本发明专利技术所述的酚醛树脂为双组份改性，胶乳包括丁腈橡胶、丁苯橡胶和天然橡胶中的一种或两种，石墨烯酚醛树脂通过原位还原复合方法制备。本发明专利技术的树脂具有导热性好、冲击强度高、后加工简单等特点，并首次用于刹车片、酚醛模塑料和纤维增强复合材料中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新材料领域，特别是涉及一种适用于制作汽车和火车刹车片的胶乳改性石墨烯酚醛树脂复合材料及其制备方法。
技术介绍
在汽车工业高速发展的今天，不断提高的安全、舒适和环保需要对汽车刹车片的开发提出新要求。汽车刹车片在工作时通过承受外来压力，产生摩擦作用，从而使车辆达到减速的目的。因而刹车片上摩擦材料的耐磨和耐热性能显得十分重要。基体树脂作为摩擦材料中的粘结剂，对刹车片的热衰退性能、摩擦性能和机械性能有着直接影响。其中，应用时间最早、使用量最大的仍属酚醛树脂。它能在摩擦材料使用的条件(200°C 350°C)下长期使用，且具有良好的加工性能，既可被加工成200目左右的细粉，又可溶于一些低成本的溶剂如乙醇、丙酮等，因而既适用于摩擦材料生产的干法加工工艺，也适用于湿法加工工艺。酚醛树脂是高分子材料中最早的一类合成树脂，但纯酚醛树脂存在脆性大、韧性差、导热性差和耐热性不足等缺陷，极大的影响着刹车片的性能。近年来，人们通过不同的复合工艺、在树脂中掺杂金属、化合物和纳米颗粒等方法不断开发出新的改性酚醛树脂。目前已有报道用桐油、腰果壳油、硼酸、双马来酰胺、钥等进行改性。但这些改性有的价格高，有的性能变化不显著。曾宪佑等以腰果油改性酚醛树脂、丁腈橡胶粉为主要原料，制得磨耗低，抗冲击强度高，硬度和摩擦系数适中的刹车片材料，腰果油和丁腈橡胶的加入可改善刹车片中无机纤维、颗粒的界面结合状况，从而使试样的热分解、热衰退和热龟裂现象减少，有效的提高试样的耐磨性能和机械性能。但存在导热性差等问题，缩短使用寿命。 本专利技术提供了一种制作汽车刹车片的热塑性酚醛树脂。与热固性树脂相比，省去后处理烘干的过程，避免压片前的局部固化。并且，热塑性酚醛树脂的热压固化反应过程是通过添加固化剂来实现，减少固化过程中水分的生成，避免孔隙缺陷。本专利技术提供的是一种胶乳改性石墨烯酚醛树脂的制备方法，以氧化石墨为填料，采用原位还原方法制备石墨烯酚醛树脂，不但可以提高刹车片力学性能，其良好的导热性将使刹车片的使用寿命明显提高。后期胶乳的加入，大大提高了树脂的韧性，改善了摩擦材料的耐热分解、热衰退和热龟裂的现象。
技术实现思路
本专利技术公开了。本专利技术所述的酚醛树脂为双组份改性，胶乳包括丁腈橡胶、丁苯橡胶和天然橡胶中的一种或两种，石墨烯酚醛树脂通过原位还原复合方法制备。本专利技术的树脂具有导热性好、冲击强度高、后加工简单等特点，可用于刹车片、酚醛模塑料和纤维增强复合材料中。本专利技术公开了一种用于刹车片的胶乳改性石墨烯酚醛树脂复合材料，其特征包含以下组份:300重量份的苯酚，100 250重量份的甲醛水溶液，质量百分比浓度为35% 40%，3 15重量份的固含量为35% 45%的胶乳，0.1 5重量份的氧化石墨，I 10重量份的酸性催化剂。所述的酚类化合物为苯酚、腰果酚或二者混合物，胶乳为丁腈橡胶、丁苯橡胶和天然橡胶中的一种或两种，酸性催化剂为硫酸、草酸、醋酸锌、对甲苯磺酸和磷酸中任一种。本专利技术提供了，其特征在于依如下步骤进行:A:首先将300重量份的苯酚、100 250份重量份的质量百分浓度为35% 45%的甲醛水溶液和I 10重量份的酸性催化剂加入到四口瓶中，混合物机械搅拌，逐步升温至 80 0C ；B:边搅拌边加入0.1 5重量份的氧化石墨，通过超声波处理器使其剥离分散形成溶液，溶液中氧化石墨的浓度为0.25 10mg/ml ;溶液温度保持在80°C _95°C之间，超声反应I 3小时，停止超声。C:补加一定量的甲醛和草酸，控制温度在80°C _95°C之间，保温1.5 3小时，停止加热，用NaOH水溶液调节PH为中性，滴加3 15重量份的固含量为35 % 45 %的胶乳，滴加完毕，加0.5- 5g亚乙基双硬脂酰胺，强力搅拌2 20min。D:抽真空，脱水，当溶液温度达到120°C 180°C，迅速出料，得到颜色纯净的固态产物，即为胶乳改性石墨烯酚醛树脂。E:将改性酚醛树脂、固化剂、增强纤维、摩擦性能调节剂和填料按一定比例混合，加入到模具中，在真空液压机上，150°C 180°C，10MPa-40MPa，模压固化10min_30min，然后脱模在160 180°C下保温2-6h进行热处理，得到刹车片摩组材料样品。本专利技术与现有酚醛树脂制备刹车片的制备方法相比，具有以下优点:A:本专利技术所合成的树脂为热塑性树脂，后加工工序简单，操作方便，可降低成本。且固化工艺通过添加固化剂实现，极大缩减水分的生成，减小制品的空隙缺陷。B:本专利技术通过反应单体对氧化石墨的还原，避免了直接使用石墨烯的团聚问题，使其均匀的分散在溶液中。并且，由于石墨烯的加入，制品具有良好的导热性，使工作中产生的热量迅速排散，提高其使用寿命。C:本专利技术后续加入胶乳组份，对酚醛树脂进行双组份改性，制得了磨耗低、抗冲击强度高、耐高温以及导热性好的高性能刹车片用树脂。D:本专利技术制备的胶乳改性石墨烯酚醛树脂复合材料测试主要有:红外光谱、DSC分析、残炭率；制备的刹车片测试主要有:摩擦性能、抗冲击强度、导热系数、扫描电镜分析以及布氏硬度。具体实施方法下面通过具体的实施例进一步说明本专利技术:实施例1:将300g苯酚，160g37%的甲醛水溶液，1.5g草酸加入到四口瓶中，油浴加热至80°C ;边搅拌边加入1.5g氧化石墨，通过超声波处理器剥离分散成溶液，保持温度在80°C，超声反应Ih，停止超声；补加52g37%的甲醛水溶液和0.9g草酸，升温至92°C，恒温反应lh20min，停止加热。用NaOH水溶液调节PH至中性，温度降至60°C，滴加NBR胶乳(27.5g固含量为44%的胶乳和28.5g水配置)，滴加完毕，加2.4gEBS,强力搅拌IOmin0抽真空，在物料温度达到160°C，迅速出料，得到黑色固态产物，即为NBR胶乳改性的氧化石墨质量分数为0.5%的双组份改性酚醛树脂。将上述树脂粉碎，与10%的六次甲基四胺以及玻璃纤维、摩擦性能调节剂和调料混合，在真空液压机上，1800C，40MPa,模压固化lOmin，然后脱模在180°C下保温4h进行热处理，得到刹车片摩组材料样品。实施例2:与实施例1类似，以300g苯酚为基准量，不同的是加入3.0g氧化石墨。其他步骤与实施例1相同，得到NBR胶乳改性的氧化石墨质量分数为1.0%的酚醛树脂，进而进行后加工处理，制得刹车片摩组材料样品。实施例3:与实施例1类似，以300g苯酚为基准量，不同的是加入4.5g氧化石墨。其他步骤与实施例1相同，得到NBR胶乳改性的氧化石墨质量分数为1.5%的酚醛树脂，进而进行后加工处理，制得刹车片摩组材料样品。实施例4:与实施例3类似，以300g苯酚为基准量，不同的是超声时间为30min。其他步骤与实施例3相同，得到NBR胶乳改性的氧化石墨质量分数为1.5%的酚醛树脂，进而进行后加工处理，制得刹车片摩组材料样品。实施例5:与实施例3类似，以300g苯酚为基准量，不同的是超声时间为1.5h。其他步骤与实施例3相同，得到NBR胶乳改性的氧化石墨质量分数为1.5%的酚醛树脂，进而进行后加工处理，制得刹车片摩组材料样品。实施例6:与实施例3类似，以300g苯酚为基准量，不同的是超声时间为2h。其他步骤与实施例3相同，得到NBR胶乳改性的氧化石墨质量分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于刹车片的胶乳改性石墨烯酚醛树脂复合材料，其特征包含以下组份：300重量份的苯酚，100～250重量份的甲醛水溶液，质量百分比浓度为35％?40％，3?15重量份的固含量为35％～45％的胶乳，0.1～5重量份的氧化石墨，1～10重量份的酸性催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：苏志强，张安阳，赵晓佳，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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