本发明属于桐油改性线型酚醛树脂的制造领域。用本工艺合成的桐油改性线型酚醛树脂作为粘接剂,以石棉等原料为填料制造机动车辆的摩擦制动片。 机动车辆,特别是汽车用摩擦动片(又称刹车片)的制造和应用已有多年历史,目前,国内外生产的摩擦制动片多为酚醛树脂作为粘接剂,以石棉等原料作为填充料制成。其缺点是磨损率高,特别是高温磨损更为突出,强度低,硬度大、韧性差,易碎或易发生龟裂,使用寿命短,不能满足用户(特别是山区道路)行驶车辆时的要求。近期,国内有用丁腈橡胶对线型酚醛树脂改性制造刹车片,虽然对上述缺点有很大改善,但制造工艺复杂,成本高。经中国专利局文献检索,有关B类文献4篇,C类1篇,U.S3,438,917,U.S3,494,884,U.S4,609,381,U.S4,758,277和U.S3,844,800,无一与本发明密切相关文献(A类),其中有U.S3,438,917涉及到酚醛树脂,由苯酚与异丁醛预缩合后再与甲醛反应生成改性酚醛树脂,也可用亚麻油及脱水蓖麻油、桐油进行改性,但未提供任何实施方案或技术解决方案。本发明者研制了《摩擦制动片用桐油改性酚醛树脂的制造方法》并向中国专利局申请了专利C.N91107262.4。对摩擦制动片产品性能有很大改善和提高。
本发明的目的是针对现有技术的不足在C.N91107262.4,专利的基础上作了另一改进方案而提供的桐油改性线型酚醛树脂的制造方法及制造摩擦制动片产品,它具有韧性好,硬度低,磨损率小,使用寿命为原酚醛树脂制造的摩擦制动片产品的4-5倍。
本发明提供的桐油改性线型酚醛树脂地制造方法,其起始原料用量(按重量计)为:
桐油 20-50份
苯酚 100份
对甲苯磺酸(以桐油重量计) 0.05-0.5份
甲醛(37%水溶液) 60-80份
缩聚反应催化剂(可用草酸) 0.1-1份
六次甲基四胺(以树脂重量计) 8-10份
将上述桐油、苯酚和对甲苯磺酸的配料组份分别称量,加入在带有搅拌器、冷凝器及温度计的反应釜中,在搅拌下升温至90-110℃,反应20-120分钟,冷却至50-60℃,再加入上述甲醛和缩聚反应催化剂的用量于釜中,在搅拌下升温至80-100℃,反应时间为60-120分钟,在20KPa减压脱水,当料温升至120-140℃(水己基本脱净)出料、再经冷却、粉碎称重,加入树脂量的8-10%六次甲基四胺混合,将混合后的树脂置于辊压机上混炼,混炼温度为60-100℃,时间为6-8分钟,再经冷却粉碎,过筛,细度为120目备用。
摩擦制片产品制造所用的配方组分(按重量计)为:
桐油改性线型酚醛树脂 20-30份
石棉 40-60份
硫酸钡 10-16份
焦宝土 4-6份
钾长石 4-6份
石墨 2-3份
轮胎粉 1-2份
铜丝 0.5-1份
硬脂酸 0.5-1份
按上述配方组分称量,将经混炼粉碎过筛后的桐油改性线型酚醛树脂、石棉、硫酸钡、焦宝土、钾长石、石墨、轮胎粉、铜丝和硬脂酸加入揑合机内混合,于常温下混合0.5-2小时,然后在温度为160-180℃,压力为200-300公斤/厘米2,时间为1mm/1-1.5′下成型,再经温度为130-150℃,时间为5小时的后处理,最后进行打磨,钻孔加工,检验包装入库。
本发明提供的桐油改性线型酚醛树脂制造的摩擦制动片与国家标准及不经改性酚醛树脂制造的摩擦制动片的主要性能比较列表如下:
注:摩擦系数一栏,比较例丁腈橡胶改性产品和实施例的第一排为升温测试数据,第二排为降温测试数据。
从表上数据可见以桐油改性线型酚醛树脂制造的摩擦制片有以下特点:
1.摩擦系数随温度变化小,超过国家标准和丁腈橡胶的改性产品。
2.缺口冲击强度达到3.50-4.61dJ/cm2,超过国家标准,丁腈橡胶改性产品和美制摩擦制片指标。
3.其余各项主要性能指标皆优于国家标准。
用桐油改性线型酚醛树脂制造摩擦制动片与重庆合成化工厂用不经改性的酚醛树脂制造摩擦制动片作行车试验比较,结果证明用桐油改性线型酚醛树脂的摩擦制动片行驶了4-5个月,而未经改性的酚醛树脂制造的摩擦制动片只行驶了20天便报废。
本发明具有如下优点:
1.桐油改性线型酚醛树脂代替原酚醛树脂制造制作汽车摩擦制动片,其主要性能指标均超过国家标准,丁腈橡胶改性酚醛树脂制作的摩擦制动片产品及美制的摩擦动片产品。
2.行车试验表明,该汽车摩擦制动片的使用寿命是原酚醛树脂制动片的4-5倍。
3.桐油改性线型树脂制造的摩擦制片,确实起到了增韧的作用,克服了原用酚醛树脂固有的硬脆等缺点,提高了制动的强度和使用寿命。并具有制造工艺简单,成本低、有良好的经济效益和社会效益。
实施例:
1.将苯酚100公斤、桐油30公斤、50%的对甲苯磺酸水溶液0.3公斤加入带有搅拌器、温度计及回流冷凝器的反应釜中,在搅拌下升温至90-100℃下反应30-60分钟,冷却至50-60℃,然后,在桐油改性苯酚的加成物中加入37%的甲醛水溶液70公斤,草酸1.2公斤,调节PH至2-3,在搅拌下,温度80-100℃,反应时间80-120分钟后,在20KPa减下脱水至温度升至120-140℃(示水脱净)出料、冷却粉碎称重,再按树脂重量的8-10%加入六次甲基四胺混合,将混合后的树脂置于辊压机上混炼,混炼温度60-100℃,时间6-8分钟,再经粉碎、过筛、细度为120目备用。
将上述细度为120目的树脂22公斤、石棉46公斤,硫酸钡16公斤、焦宝土6公斤、钾长石5公斤、石墨2.5公斤,轮胎粉2公斤、铜丝1公斤和硬脂酸0.5公斤,加入揑合机内混合,于常温下混合0.5-2小时,然后在温度为160-180℃,压力为200-300公斤/厘米2,时间为1mm/1-1.5′下成型,再经温度为130-150℃,时间为5小时的后处理,最后进行打磨,钻孔加工,检验包装入库。
2.将苯酚100公斤、桐油25公斤,50%的对甲苯磺酸水溶液0.25公斤,加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的反应釜中,其余组分和合成制造工艺同实施例1。
3.将苯酚100公斤,桐油20公斤,50%的对甲苯磺酸水溶液0.2公斤,加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的反应釜中,其余组分和合成制造工艺同实施例1。
对比例:
将10-25%的丁腈橡胶加不经改性的线型酚醛树脂中(本对比例采用重庆合成化工厂生产的02#树脂),经辊压混炼、冷却粉碎,过筛后细度为120目,其余组分及工艺条件同实施例1中的摩擦制动片的制造方法。