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國內(nèi)水泥混凝土外加劑技術(shù)資料
溶劑型木質(zhì)素改性制備耐摩擦復(fù)合材料
來源:
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作者:pro10845f02
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發(fā)布時間: 2014-08-28
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隨著世界石油、煤炭等化石資源日益減少，大力發(fā)展綠色新材料勢在必行。由于酚醛樹脂具有良好的耐酸性能、力學(xué)性能、耐熱性能，目前汽車、摩托車等車輛使用的制動復(fù)合材料的基體主要采用酚醛樹脂（PF)，然而在高溫情況下PF中的酚羥基很容易被氧化，從而導(dǎo)致摩擦材料的分解或破壞，純PF的極限耐熱溫度為250°C，所以普通的PF—般也只能在250°C以下才能正常使用，當(dāng)超過300°C時熱分解就很嚴(yán)重。隨著車輛的高速重載化，摩擦制動發(fā)熱使得材料的工作溫度也越來越高，如在高速行駛條件下制動時，盤式制動器襯片的表面溫度可達(dá)400°C以上，因此改善PF的高溫摩擦性能也是當(dāng)前摩擦材料領(lǐng)域研究的執(zhí)占之一。
現(xiàn)在的耐磨檫材料都己開始使用改性酚醛樹脂作為基體樹脂粘合劑。目前，國內(nèi)外對酚醛樹脂的改性方法主要有化學(xué)改性和物理改性兩種。酚醛樹脂的化學(xué)改性主要是指除苯酚、甲醛外還加入能參與縮聚反應(yīng)的組分，或者加入能與酚醛樹脂大分子反應(yīng)的組分。物理改性指某些聚合物與酚醛樹脂共混。當(dāng)摻入酚醛樹脂的聚合物具有優(yōu)異的韌度、良好的耐熱性，且與酚醛樹脂能有適中的熱力學(xué)相容性，使共混物成亞微觀的均勻分散形態(tài)，則共混改性的酚醛樹脂才具有理想的摩擦性能。以下是幾種常用的酚醛樹脂的改性方法：
1.烷基酚改性酚醛樹脂：其摩擦性能比未改性時有明顯改善。尤其以改性二甲苯對酚醛改性，在100-300°C溫度范圍內(nèi)，其摩擦系數(shù)仍為0.45-0.43。但與腰果殼油改性的酚醛樹脂相比磨損率較大。
2.腰果殼油改性酚醛樹脂：其制品摩阻性能優(yōu)良，摩擦過程中表面形成的碳化膜柔軟且有韌性，不易脫落。使制動材料表面的組成和發(fā)熱狀態(tài)均勻，保證了穩(wěn)定的摩擦性能，在歐美和日本等國家和地區(qū)現(xiàn)已普遍應(yīng)用。
3.三聚氰胺改性酚醛樹脂：可減少摩擦高溫下樹脂熱分解產(chǎn)生的焦油狀物質(zhì)，從而改善摩擦穩(wěn)定性。
4.硼酚醛樹脂：加入酚醛樹脂中的硼酸可減少試樣中的水分，使試樣具有平衡的結(jié)構(gòu)。為試樣提供穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。目前國內(nèi)外均采用雙酚A硼酚醛樹脂，其具有耐熱性高、熱衰退小、恢復(fù)性好等特點(diǎn)。
在物理改性方面，為了降低酚醛樹脂脆性、改善貼合性及高溫下的摩擦性能，廣泛地采用液體橡膠改性酚醛樹脂和橡膠與樹脂共混并用體系。
國內(nèi)福州大學(xué)等研究人員對木質(zhì)素改性酚醛樹脂進(jìn)行過多年研究，并得到創(chuàng)新性的研究成果，如(酶解木質(zhì)素或它的衍生物改性酚醛發(fā)泡材料及其制備方法；酶解木質(zhì)素或它的衍生物改性熱熔型酚醛樹脂的原料配方及制備方法；在上述研究基礎(chǔ)上，新技術(shù)人繼續(xù)銳意探索，發(fā)明使用溶劑型木質(zhì)素改性酚醛樹脂替代傳統(tǒng)的酚醛樹脂為樹脂粘結(jié)劑，和其他纖維、填料等增強(qiáng)原料制備耐磨檫復(fù)合材料。利用木質(zhì)素改性酚醛系列產(chǎn)品，替代部分石油化學(xué)品，制備耐摩檫材料得到較好的改性效果。酚類原料是石油或煤炭化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品，價格比較高且是重要污染源。采用低成本、可再生的天然高分子木質(zhì)素替代部分酚類制備改性酚醛系樹脂制備耐磨檫材料，在降低成本和環(huán)境保護(hù)上具有很大優(yōu)勢，更具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
針對酚類制備改性酚醛系樹脂制備耐磨檫復(fù)合材料過程中，造成資源消耗較多，成本較高以及污染環(huán)境等問題，提供了溶劑型木質(zhì)素改性制備耐摩擦復(fù)合材料的方法，從而實(shí)現(xiàn)在制備耐摩擦復(fù)合材料中，降低成本，保護(hù)環(huán)境的要求。
新技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1.新技術(shù)采用的溶劑型木質(zhì)素是直接從生物質(zhì)原料用溶劑法提取或從生物煉制制備生物天然氣、功能性多糖或生物酒精的殘渣中采用溶劑法分離提取的木質(zhì)素，提取過程沒有經(jīng)過高溫、高壓等工序，較好地保留了天然木質(zhì)素的化學(xué)活性，得到的木質(zhì)素純度高，其灰分含量小于3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于造紙工業(yè)得到的木質(zhì)素磺酸鈣或堿木素。溶劑型木質(zhì)素的原料可以利用農(nóng)林廢棄物或生物質(zhì)煉制產(chǎn)業(yè)的廢棄殘渣，制造成本較低，同時又能有效利用這些廢棄物，有利于環(huán)境保護(hù)。
2.由于溶劑型木質(zhì)素較好地保留了天然木質(zhì)素的化學(xué)活性。在一定的條件下，溶劑型木質(zhì)素可以和醛類，酚類化合物反應(yīng)，得到木質(zhì)素改性酚醛樹脂，由于木質(zhì)素是三維結(jié)構(gòu)的天然高分子，又含有比較豐富的極性基團(tuán)，使用木質(zhì)素改性酚醛樹脂比傳統(tǒng)的酚醛樹脂與摩檫材料的其他組分具有強(qiáng)的相互作用，得到更為均勻摩檫材料復(fù)合體，可以制得到性能更加優(yōu)良的耐摩檫材料。
3.溶劑型木質(zhì)素作為制備酚醛改性樹脂膠黏劑的重要原料可以減少5%—30%石油化工原料的用量，不僅可以降低耐摩檫材料的成本，還可以充分利用木質(zhì)素可再生資源，有利于可持續(xù)發(fā)展。
