改性酚醛树脂基体对摩擦材料摩擦磨损性
能的影响
作者姓名糜自磊
专业高分子材料与工程
指导教师姓名何东新
专业技术职务讲师
山东轻工业学院本科毕业设计（论文）原创性声明
本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下独立研究、撰写的成果。设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计（论文）中加以说明，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示了谢意。本声明的法律结果由本人承担。
毕业设计（论文）作者签名：
年月日
山东轻工业学院关于毕业设计（论文）使用授权的说明
本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即：学校有权保留、送交设计（论文）的复印件，允许设计（论文）被查阅和借阅，学校可以公布设计（论文）的全部或部分内容，可以采用影印、扫描等复制手段保存本设计（论文）。
指导教师签名：毕业设计（论文）作者签名：
年月日年月日
目录
摘要 .......................................................................................... (Ⅰ)
关键词： (Ⅰ)
ABSTRACT (Ⅰ)
第一章绪论 (1)
1.1改性酚醛树脂摩擦材料的研究现状 (1)
1.2改性酚醛树脂的改性方法 (1)
1.2.1化学改性的酚醛树脂 (1)
1.2.2物理改性的酚醛树脂 (3)
1.3树脂基摩擦材料的组成 (4)
1.4摩擦材料的摩擦磨损机理 (6)
1.5本文的研究内容与目的 (6)
第二章实验 (7)
2.1试验设备及原料 (7)
2.1.1试验设备 (7)
2.1.2实验原料 (7)
2.2样品制备 (7)
2.2.1配料 (7)
2.2.2混料 (8)
2.2.3模压制备样品 (8)
2.3摩擦试验方法及数据处理 (8)
2.3.1摩擦试验方法 (8)
2.3.2数据处理 (9)
第三章试验结果及分析 (11)
3.1试样摩擦系数实验结果的分析 (11)
3.2试样磨损率实验结果的分析 (13)
第四章结论 (16)
参考文献： (17)
摘要
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，因此要用做摩擦材料就必须要对酚醛树脂进行改性以提高其韧性和耐热性。本试验就是用改性的酚醛树脂做粘结剂，用“干法”热压成型制备出标准摩擦片。利用D-MS摩擦试验机研究了改性酚醛树脂含量对摩擦材料摩擦磨损性能的影响。改性酚醛树脂基体对摩擦材料的摩擦磨损性能影响显著。随着树脂基体含量的增加，摩擦系数逐渐减小，磨损率逐渐增大。
关键词：摩擦材料酚醛树脂摩擦系数磨损率含量
ABSTRACT
Phenofic resin is one ofthe most important matrix materials for fiction materials，but pure phenolic resin has some defects such as big brittleness，lack of heat—resistance．So it is necessary for phenolic resin to be modified to improve its toughness and beat．resistance when it is used for a matrix of~iction materials．In the paper,the modified phenolic resin is used as a binder．The normal frictional samples were prepared by molding pressure method．The effects of the modified phenolic resin content were studied by D—MS friction tester on the friction and wear propeaies of friction material．It is showed that the modified phenolic resin matrix has significant influence on tribological property of the friction material．The friction coefficient is reduced．and the wear rate is increased when the resin content is increased．
KEY WORDS：Friction material；Phenolic resin；Friction coefficient；Wear rate；Content
第一章绪论
1.1改性酚醛树脂摩擦材料的研究现状
酚醛树脂(PF)是世界上最早实现工业化的合成树脂，迄今已有近百午的历史。由于其原料易得，价格低廉，生产工艺和设备简单，具有优异的机械性、耐寒性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性及烟雾性，因此，它已成为工业部门不可缺少的材料，具有一定的用途。
但是，PF结构上的薄弱环节是酚羟基和亚甲基容易氧化，使其耐热性受到影响。随着工业的不断发展，特别是各种车辆和机械使用条件及航空、航天和其他国防尖端技术的发展，对高性能摩擦材料提出了新的要求，如较高的热分解温度、良好的热恢复性能、足够的摩擦系数、较好的耐磨性能及较低的噪音等。纯的PF作为摩擦材料用于高级轿车、摩托车刹车片和离合器片的基材，均不能满足要求。传统未改性的PF脆性大，韧性差，耐热性不足，限制了许多工业的开发。因此，对PF进行改性，提高其韧性及耐热性是高性能PF的发展方向[1]。
1.2改性酚醛树脂的改性方法
树脂基摩擦材料主要由树脂基体、纤维增强材料、摩擦性能调节剂及填料4大类组元混合后经热压而成。树脂基体是摩擦材料中的一个重要组元，同时也是摩擦材料中化学性能、热稳定性最差的组元，它的性能直接影响摩擦材料的热衰退性能、恢复性能、摩擦性能和机械性能[2]。随着各种车辆和机械使用状况条件的提高，对摩擦材料的热性能和制动力矩的稳定性要求不断提高，从而对树脂基体提出了新的要求。因此树脂必须有合适的模量，以保证在摩擦时有较大的接触面积，从而使摩擦副对偶在工作时稳定而不易产生振动；树脂必须有一定的耐热性以保证次摩擦层有足够的强度；树脂分解后的残留物必须有一定的摩擦性
能，以保证稳定的摩擦系数；树脂固化后必须有较低的硬度，以防止制动噪音[3]。由于酚醛树脂具有良好的耐热性能和机械性能以及原料易得，价格便宜，工艺及生产设备简单等优点，因而一直是生产摩擦材料的最基本树脂成分，应用于摩擦材料业有70余年的历史[4]。但是，纯酚醛树脂使摩擦材料硬度过高，脆性大，耐热极限温度约为2500℃。当超过3000℃时，热分解现象相当严重，导致摩擦性能显著下降。因此，对酚醛树脂进行改性，提高其耐热性和韧性一直是人们研究的重要课题．改性包括化学改性和物理改性[5]。
1.2.1化学改性的酚醛树脂
酚醛树脂的化学结构式为：
造成酚醛树脂性能不足的主要原因是：①树脂中的苯酚含有次甲基，这个基团是刚性结构，导致树脂硬而脆、冲击强度降低。②在酚醛的分子结构上缺乏粘结力极强的基团，使树脂的枯结性差。③树脂分子中酚羟基是一个强极性基团，极易吸水，导致制品性脆、强度降低，同时由于酚羟基是弱键连接，在受热或紫外光作用下，易生成醌或其它结构，其耐热性差[6]。酚醛树脂的化学改性主要是指除苯酚、甲醛外，还加入能参与缩聚反应的组分，或者加入能与酚醛树脂大分子进行化学反应的组分。从缩聚机理及酚醛树脂的反应机理来看，改性途径有两个：①封锁酚羟基。树脂分子中留下的酚羟基容易吸水，且耐热性也不好，因而封锁酚羟基可改善酚醛树脂的耐热性能。②引进其它组分。通过其它组分分隔包围酚羟基，从而达到改变固化速度、降低吸水性、提高性能的目的[7]。一般来说，若改性组分有较柔软的长链结构，往往具有增韧改性效果；若能形成稳定的环状结构或引入高键能结构，以及减小易氧化的酚羟基、亚甲基的比例，则往往起到提高耐热性的效果：而某些极性基团的引入，可改善粘结性。通过化学改性，在酚醛树脂分子结构中引人其它成分，改进酚醛树脂的力学性能、耐高温性、耐磨性、韧性等，可使其比传统酚醛树脂更适用于作摩擦材料[8]。
(1)聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂
传统酚醛树脂中含有酚羟基，这种基团容易吸水，是造成树脂强度不高、耐热性较差的主要原因，通过聚乙烯醇缩醛的改性，分割和包围了酚羟基，从而使其力学性能提高，韧性增加，但其耐热性下降，只在早期的摩擦材料中使用过。
(2)环氧改性酚醛树脂
环氧改性的酚醛树脂曾被试用于石棉摩擦材料，它使材料的强度提高很多。可以用作摩擦材料基体树脂，适用于车速不是很高的轻型车。
(3)油改性酚醛树脂
酚醛树脂中加入豆油、亚麻油、蓖麻油和桐油等可制成油改性酚醛树脂，据日本文献介绍，它最适用于旅行车用的制动片[9]。
(4)腰果壳油改性酚醛树脂
腰果壳油改性酚醛树脂具有如下特点：①高温下有优良的柔性：②与橡胶的相容性较好；③侧链的影响使之具有优越的耐酸、耐碱性。用这种改性树脂制成的摩擦材料，具有较好的摩擦特性，摩擦系数稳定，磨损小。美国、英国、前苏联均广泛采用腰果壳油改性酚醛树脂。由于我国腰果壳资源有限，所以对这种改性树脂使用较少。
(5)二甲苯改性酚醛树脂
将二甲苯与甲醛在催化剂作用下的反应产物与苯酚、甲醛反应，生成二甲苯改性的酚醛树脂。由于二甲苯的加入，分隔了酚羟基，使树脂的耐热性提高，其热分解温度在350℃以上，40℃以前的热伸长率小于10％，比不改性的树脂具有更稳定摩擦系数，国外曾报道，这种树脂是用于摩擦材料的主要品种之一。目前国内已有该种树脂生产，但用于摩擦材料的报道还不多。
(6)尼龙改性酚醛树脂
将尼龙66在甲酸中溶解后，加人甲醛生成羟甲基尼龙，再与苯酚、甲醛在催化剂的作用下，最终生成尼龙改性酚醛树脂。用作摩擦材料基体树脂时可以使摩擦材料有较高的强度，且摩擦特性保持较长，但其价格也较高。
(7)硼改性酚醛树脂
用苯酚、双酚A与硼酸或硼砂及甲醛，于氢氧化钠催化下制得硼改性酚醛树脂。由于B—0键键能很高，树脂的耐热性，特别是瞬间耐高温性大为提高，
双酚A硼酚醛树脂在250℃时失重率4.2％，300℃为4.6％。用双酚A合成的硼改性酚醛树脂的耐水性比用苯酚合成的有所改善。硼改性酚醛树脂降解时碳化率高，生成的碳化硼呈蜂窝状，有利于热的扩散，故表现出较好的热稳定性，适合于摩擦材料对基体树脂的要求，温度从150℃升高到300℃，摩擦系数从0.35变化到O.37，极值为0.40(250℃时)[10-11]。但由于这种材料价格高，在我国还未实用。
(8)芳烷基醚酚醛树脂
以二甲氧基对二甲苯与苯酚、甲醛为原料，可制得芳烷基醚酚醛树脂。这种芳烃改性的酚醛树脂具有酚醛树脂易于加工的特点。由于封锁了酚羟基，使树脂的耐热性和耐氧化性更为稳定，用这种树脂制成的玻璃钢在275℃暴露1000h或300℃暴露300h后弯曲强度仍保留50％上[12]我国曾将该种树脂用于摩擦材料，试验效果良好，但价格较高。
(9)芳醇改性酚醛树脂
芳醇改性酚醛树脂是由中国兵器工业第五三研究所最新研制成功的新型酚醛树脂，其突出的特点是耐热性好，热分解温度可达450℃，400℃失重率为5．2％。470℃失重率为4．4％。这种树脂游离酚含量低，试验室产品小于1％。工业化产品小于2％，可有效避免制品热膨胀现象的发生[13]。制成的离音器摩擦片性能指标全部高于国家规定的指标，超速破坏强度达到1320r／rain，在国内处于较高水平：制成的盘式制动片摩擦系数稳定。磨损率小，黏结强度高，制动时无噪音。另外，该树脂还具有良好的成型工艺性：目前这种树脂已在多种车型的制动片上应用。
(10)其它化学改性酚醛树脂
还有一些化合物可以通过化学反应对酚醛树脂进行改性。据报道，前苏联曾用含松香30％改性酚醛树脂制成摩擦材料，用于重载荷工作场合，摩擦系数稳定可经受1000℃的摩擦温度。还有用三聚氰氨改性酚醛树脂制成摩擦材料，它具有高的摩擦系数和良好的耐磨性。此外还有苯胺改性酚醛树脂，甲酚、二甲酚改性酚醛树脂。
1.2.2物理改性的酚醛树脂
酚醛树脂的物理改性是指用某些聚合物与酚醛树脂共混。改性效果受两组分化学结构、分子量及其分布、聚合物之间相容性、共混物形态结构、共混比例以及操作工艺等多方面因素的影响。若掺入酚醛树脂的聚合物具有卓越的韧性、良好的耐热性并且能与酚醛树脂有适中的热力学相容性，使共混物呈亚微观的均匀分散形态，则该种共混改性的酚醛树脂才能用于摩擦材料，获得理想的摩擦性能。以适量柔软的橡胶与刚性硬质的树脂进行共混改性，构成所谓“高分子合金"，是解决摩擦材料基体兼有高耐热性、优异耐磨性和较低弹性模量的有效手段[14]。适合与树脂共混的橡胶主要有丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶和氯丁橡胶等，尤其以丁腈橡胶、丁苯橡胶最为常见。
丁腈橡胶的溶解度参数(9.3—9.9)与酚醛树脂的溶解度参数(10.5)相近，两者共混，有较好的相容性，可起到增韧效果，同时还能显著提高耐热性。丁腈橡胶有块状固体、液体和粉末3种形态，均可用作酚醛树脂改性剂。块状固体丁腈橡胶增韧酚醛树脂用密炼法进行共混，可克服开炼法工艺的缺点和不足。在密炼机中，物料受强烈的捏合、挤压和剪切作用，摩擦产生的大量热量使丁腈橡胶和酚醛树脂很快软化、熔融，达到均匀分散和塑化。液体丁腈橡胶可在酚醛树脂缩聚
反应过程中加入，大大简化了共混的工艺。通过电镜观察，得知该共混体系形态结构为海岛结构，即酚醛树脂构成连续相，而丁腈橡胶形成分散相，这种形态结构保证材料的抗冲强度有显著提高，硬度下降，且可使摩擦材料的整体耐热性大幅度提高[15]。
丁苯橡胶的溶解度参数为8.48，与酚醛树脂的溶解度参数相差很大，两者相容性不良。当用一定量的丙烯酸参与共聚，所得的羧基丁苯胶乳，其极性明显增加，与酚醛树脂共混时的相容性提高。为使胶乳中的橡胶微粒高度分散在树脂中，达到橡胶与树脂充分共混，必须在酚醛树脂缩聚反应期间，在严格控制反应条件下，加入合成胶乳，以使之不破乳[16]。用此种改性酚醛树脂作为摩擦材料粘合剂，可降低其摩擦制品的硬度，改善与对偶的贴合性，增大有效接触面积，降低了由于振动产生的制动噪音，摩擦性能也很稳定。
近代研究表明，橡胶增韧作用和银纹化有关。正是橡胶的引入，引发并控制了银纹的增长，从而达到均衡载荷的作用。因为橡胶粒子起着应力集中体的作用，促使银纹产生，吸收大量冲击能量。银纹的产生，要求橡胶玻璃化的温度尽可能低，同时，为阻止银纹增长并发展成裂纹，还要求橡胶分散相粒子有一定的大小。合适的橡胶粒子应在0.2—1×10-6之间[17]。
综上所述，摩擦材料用酚醛树脂主要通过化学改性和物理改性两种途径来改善其耐热性和韧性。提高耐热性主要是提高树脂结构中芳杂环含量或引入其它聚合物的结构单元：提高韧性主要是外加柔韧性聚合物或在树脂结构中引入柔性结构单元[18-19]。显然，提高耐热性和提高韧性所采取的方法是相互矛盾的，在提高耐热的同时，韧性会受到影响，反之亦然。因此，在摩擦材料中选用高耐热性的改性酚醛树脂，同时与橡胶共混以提高韧性将是今后的发展方[20]。
1.3树脂基摩擦材料的组成
摩擦材料主要由树脂基体、纤维增强材料、摩擦性能调节剂及填料四大类原材料混合后经热压而成。
(1)树脂基体
树脂基体在摩擦材料中起着最关键的作用。树脂基体在摩擦材料起粘结剂作用，是摩擦材料中化学性能、热稳定性能最差的组元，其性能直接影响摩擦材料的热衰退性能、恢复性能和机械性能16I，树脂不仅要在很大的温度范围内保持对纤维和各种填料的黏结力，稳定摩擦系数和磨损量，防止材料崩溃，而且其受热分解炭化的产物也要其有一定的强度和摩擦性能，这样当制动功率较高导致摩擦表面树脂出现降解时，制动片的摩擦特性不会出现太大的衰退。
若单从耐热性考虑，有许多高耐热性树脂可供选择，如聚酰亚胺、聚醚砜、聚醚砜酮等，但它们的成型温度太高(300℃以上)，价格也较贵，因此，从耐热性、成本、工艺性等方面综合考虑，本试验中确定树脂基体选用酚醛树脂。酚醛树脂以其较好的耐热性能被最早作为汽车制动片的基体树脂用于摩擦材料。随着汽车车速的提高，汽车制动片单位面积吸收的能量成倍增加，要求在较小的踏板制动力条件下获得更为稳定的制动效应，从而促使汽车制动系统向前盘后鼓的结构格局发展。由于盘式结构制动片的表面积为鼓式片的1／6～1／4，单位面积吸收功相应为鼓式片的4~6倍[21]，表面温度可达400℃以上[22]。传统酚醛树脂的耐高温性能不能满足要求，而且还存在伸长率低、脆性大、制成的摩擦材料硬度高、冲击强度低、易生成硬而脆的摩擦残留表面、产生热衰退、摩擦性能不稳定、以及摩擦材料本身的界面已产生应力开裂和界面裂缝等问题。为了解决这些问
题，所以人们对酚醛树脂进行改性，并且取得了很大的进展，上面关于改性已详细介绍。
(2)增强纤维
增强纤维在摩擦材料中起骨架作用。选择增强纤维的依据是：耐热性高，力学性能好，高温下不熔融，价格低，来源广。尽管石棉具有许多优异特性，国内外对石棉的危害性也存在着许多争议，但一方面为了符合国家政策，另一方面由于石棉是含结晶水的硅酸盐矿物，在较高的制动功率下当摩擦面温度达到使石棉脱去结晶水的温度时，石棉将失去增强效果，脱除的水气还会破坏闸片的强度和摩擦性能，所以本论文所研究的摩擦材料中不添加石棉。而一些耐热性很高的高科技有机纤维，如聚苯并咪唑纤维、聚问苯二甲酰间苯二胺纤维等，国内尚未能大规模生产，价格高，来源困难，因此在本论文中不采用。
碳纤维是一种高科技纤维，其含碳量在95％以上，高温下不熔不融，具有优异韵耐热链，很高的拉伸强度和拉伸模量，储热能力大，特别是在高温下具有比低温下更优越的力学性能和摩擦特性。碳纤维作为制动摩擦材料的重要缝分，在国外已有成功应用的先例，因此本论文中选择碳纤维作为增强纤维。长期以来，限制碳纤维在民用领域应用的关键问题是其昂贵的价格，近几年由于国内外几大炭纤维生产厂的生产规模迅速扩大，技术日趋成熟，特别是我国自己也拥有生产能力，使得国内碳纤维的价格急剧下降，为碳纤维在民用领域的应用扫清了障碍。
但是，在摩擦材料中单纯使用碳纤维作为增强材料还存在几个问题：一是与其他原材料相比，碳纤维的相对价格仍然较高，导致摩擦材料的生产成本增加，二是碳纤维与铸铁材料配副的摩擦系数较低，三是若碳纤维用量太大则混料时易结团，导致混料均，所以碳纤维的用量不宜过多，但用量太少又不能保证纤维的增强作用，所以，为了在摩擦材料中有足够比例的纤维以形成适当的骨架结构，以及优化性能、降低成本，需要加入其它种类的纤维以提高摩擦材料的摩擦系数和改善工艺性，即利溺多种纤维混杂的混杂效应[23]。通过对比各种纤维的特点，本次设计选择了钢纤维与碳纤维一起作为增强纤维。钢纤维具有优良的耐热性和导热性，韧性好，经表面处理后与树脂的结合良好，混料时易分散，硬度较高，可提高摩擦系数并且价格较低，其缺点是比重大，易生锈，加入量过多时易产生制动火花和啸叫；并具有适中的摩擦系数，但其韧性、导热性较差。通过将这两种纤维合理搭配，在材料中混杂形成无规交叉网络，发挥炭纤维减摩质轻，金属纤维高强导热的特点，可达到扬长避短、互为补充的效果，可以从亚微观结构上保证研制的材料有良好的机械性能和耐热性能。各种纤维的相对比例和总用梁量则要通过工艺试验、力学性能试验和摩擦性能试验来确定。
(3)填料
填料是摩擦材料中不可缺少的组分，包括多种摩擦性能调节剂和配合剂。其主要作用是调节摩擦材料的摩擦磨损性能，以更好地满足各种工况条件下制动和传动功能的要求。此外，还常常通过添加不同的填料来控制、调节摩擦材料制品的硬度和结构密实度，以改善制动噪音、降低制品成本等[24]。填料的加入对聚合物基复合材料的宏观摩擦学性能影响很大，填料的加入会不同程度地改善摩擦学性能。用于填料的种类很多，如金属粉末、矿物质、氧化物、云母、石墨、固体润滑物以及盐类等。
本次实验选用的填料为轻质碳酸钙、高岭土、硅灰石、重晶石和石墨。轻质碳酸钙和重晶石在摩擦材料中作为增量性填料，其作用主要是降低成本、稳定摩擦系数，要求它们的硬度适中，以与钢铁相近为宣，化学性质稳定，在制动过程
所能达到的温度范围内不发生分解、脱水等可能导致材料破坏的反应。选择摩擦性能调节剂的主要依据是硬度和化学稳定性。对增摩性摩擦性能调节剂，选用一些高硬度的无机粉末，硅灰石具备这些性能，而且价格也很便宜，但用量要少粒径要细，以免造成严重磨损。石墨在摩擦材料中是作为减摩性摩擦性能调节剂使用，具有润滑、改善热衰退、减少制动噪声的效果。高岭土在摩擦材料中作为低成本填料使用[25]。
1.4摩擦材料的摩擦磨损机理
关于制动摩擦副的摩擦磨损机理研究很多，但由于摩擦材料中成分和组织以及材料性能的复杂性，迄今为止还没有一个公认的理论能解释摩擦过程中摩擦磨损现象的机理。例如在低负荷和低温下，主要磨损机理既有认为是磨料磨损的，也有认为是粘着磨损或疲劳磨损的。但对用高分子树脂作为粘合剂的摩擦材料，在摩擦过程界面转移膜(摩擦转移膜)的形成及其在摩擦过程中的减磨作用和高温下的有机物分解造成热磨损方面的认识是比较一致的。
对于摩擦界面转移膜的形成，一般认为，新制动摩擦副在初始阶段的跑合过程中，粗糙表面的微凸峰相互接触发生塑性变形和断裂，断裂形成的磨屑在界面压力和摩擦力作用下，由于有机成分较多而相互粘结，并粘结于两摩擦副表面。因为界面膜自身内部的粘结力大于其与两表面的粘结力，在摩擦作用下会沿其中部面剪开而粘结在两摩擦体表面，形成摩擦转移膜，转移膜的成分以有机物和填料及金属元素组成。随着转移膜的不断形成，两摩擦表面的粗糙度降低直到形成稳定的转移膜。在这一过程中摩擦系数变化较大，而磨损率由大到小。一般认为，这段过程的磨损机理为磨料磨损。在随后的过程中，转移膜的形成、剪切处于动态平衡，在温度不太高的情形下，摩擦系数和磨损都处于相对稳定的状态。随着温度的增高，有机物发生降解从而使摩擦材料表面的无机填料成分增加，转移膜与摩擦材料的粘结程度降低，转移膜破裂丽引起严重的热磨损[26]。
对于一些纤维增强的摩擦材料，有人认为纤维的加入有利于转移膜的形成并增加其稳定性，从而起到减磨作用。而对铝基复合材料制动盘，转移膜在其上形成的可能性和稳定性较铸铁高，故有人认为铝基复合材料中的硬颗粒起到了机械夹挤的用。摩擦材料的表层成分、性质和结构对其摩擦磨损起着决定性作用。目前关于表面结构主要有两种模型，它们都是由表至里地将表层划分为五层，对三、四、五(即靠近基体的三层)的认识相同，分别为裂纹形成层、应变层和基体。而对一、二层的认识不同，一种认为一层是由分解和部分碳化且包含有微裂纹的树脂组成，二层是树脂的降解层；另一种模型认为一层是吸附层，二层是金属化层，这可能是由于材质和试验条件的不同所致。也有人将摩擦表层划分为四层，即表面工作层、疏松层、变形强纯层和基体。
由于对磨损机理的认识不尽相同，且各种磨损机理都未能完全地解释各种材质和工况下的摩擦学现象，所以就很难建立摩擦磨损的计算模型与公式．目前已有的算式大部分是基于某种磨损机理而建立的，或是根据特定的试验条件而建立的经验公式。
1.5本文的研究内容与目的
本文主要通过制造样品切片，测试样本切片的硬度，密度以及摩擦学性能来了解性能与组成的关系，以便以后可以根据不同的要求制作出符合要求的样本片。
第二章实验
2.1试验设备及原料
2.1.1试验设备
量度工具：FAl004A型电子分析天平(上海精天电子仪器厂)
．JT502N型电子天平(上海精天电子仪器厂)
千分尺(上海量具刃具厂)
混料设备：SH型塑料混合机(张家港鑫达塑料机械有限公司)
烘料设备：zhBlO1-2型电热鼓风干燥箱(山东张店电热仪器厂)
筛子：200目(安平振兴筛具厂)
模具：自制
制样设备：XLBD平板硫化机(青岛华博机械有限公司)
摩擦磨损试验设备：XLl12型定速摩擦试验机(武汉祥龙摩擦料有限公司)
2.1.2实验原料
原料见表2-1。
表2-l 原料详情
原料产地
改性酚醛树脂杭州淳安创新助剂厂
丁腈胶粉市售
钢纤维青岛鑫利得金属纤维有限公司
轻质碳酸钙井阱县华兴轻质碳酸钙厂
硅灰石市售
高岭土市售
碳纤维市售
石墨市售
重晶石市售
﹡改改性酚醛树脂及丁腈胶乳的用量和比例，碳纤维及石墨的用量和比例，固定。
2.2样品制备
2.2.1配料
将改性酚醛树脂、丁腈胶乳、碳纤维、钢纤维、石墨、硅灰石、高岭土、轻质碳酸钙、重晶石按照一定的比例进行配料，每份料为400g，备用。
配方见表2。
表2-2 样品配方
组分编号M1 编号M2 编号M3
质量百分比质量百分比质量百分比
∕(wt%) ∕（wt%）∕（wt%）
改性酚醛树脂19.5 22.5 15
丁腈胶粉 6.5 7.5 5
钢纤维16 16 16
轻质碳酸钙8 8 8
硅灰石10 10 10
高岭土21 21 21
石墨 6 6 6
重晶石13 9 19
碳纤维 1 1 1
2.2.2混料
将配好的粉状料倒入混料机中进行预混，每份料要混合6至8次，每次约为5分钟。预混完毕将粉料取出，放在100目的筛子上进行筛料，对于颗粒粗大的料放在研钵中研细再筛，尽量使所有粉料从筛孔漏下。筛料结束后将粉料再次倒入混料机中，混合三次。把混合好的粉料放到烘箱中烘3小左右，使粉料充分被烘干，备用。
2.2.3模压制备样品
模压成型是一种对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维复合材料成型方法。将一定的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入敞开的金属对模中，闭模后加热使之融化，并在压力的作用下充满模腔，形成与模腔形状相同的模制品，再经加热使树脂进一步发生交联而固化，脱模后制得复合材料制品。
(1)工艺流程
模具预热→涂脱模剂→装模→加料→闭模加压→排气→保压→脱模→压模清理
(2)工艺条件
保压时间：18min；保压温度：150℃；压力：l0MPa。
(3)应该注意的问题
a．压制样品前应先对模具进行预热2-3小时，使模具达到要求温度。
b．脱膜剂的选用，脱膜剂在装料前直接涂在模具成型的表面。
c．排气，由于在模压过程中常有小分子物质放出所以在压制初期要进行排气，目的是防止制品中产生气泡。
2.3摩擦试验方法及数据处理
2.3.1摩擦试验方
按照GB5763—2008规定的试验方法，制成两个试片，试片尺寸为25×25mm ，厚度为5-7mm 。编号为L 、R 。按试验方法的规定，确定加载砝码的重量，每次试验前要用P240砂纸(JB ／T7498．94)，处理摩擦盘表面，并用洁净软布擦净。把试片装在试片支撑臂上调节加载杠杆的水平，先松开锁紧螺母，调整调节螺栓，直到水平指针和加载杠杆上的刻度零点重合，然后拧紧锁紧螺母。 在100℃以下进行试验片的磨合，直到试片表面与摩擦盘接触面≥95％为止。摩擦盘的温度控制，采用加热管加热和冷却水冷却，由计算机控制执行，摩擦盘的温度在100℃至350℃的范围内调整。
磨合结束，取出试片，冷却到室温，用千分尺测量试验片的厚度，记下5处测量值并输入至计算机内。(注意测量点的顺序要保持前后一致，即试片的四个角与中央位置)。如图所示：
试片在试验温度100℃时，测定摩擦盘旋转5000转期间的摩擦系数，5000转结束取下试片冷却至室温，测量其厚度并做记录。
在高温试验结束后，如150℃、200℃、250℃、300℃、350℃实验，因等待试片冷却的时间过长，致使盘温下降太多，影响下一阶段的试验。一般地，若此时温度比下一目标温度低100℃，即要进行辅助加热。
本试验是依次在100℃、200℃、300℃、100℃，按上述方法做同样的实验。 试验必须在1500转以内达到规定的室温，必要时需用辅助加热预热，试验最高温度根据试片的类别确定，参照试验标准(GB5763－08)。
在最高试验温度测定结束后，从最高试验温度起，每降50℃时，测定摩擦盘1500转期间的摩擦力，一直侧到100℃，但温度下降至下一阶段时，应在500转以内。
全部试验过程均由计算机控制、数据采集处理、摩擦系数计算，相关曲线绘制均由计算机自动完成。
2.3.2数据处理
1、摩擦系数(μ)
各个试验温度时摩擦系数，按式(Ⅰ)计算：
μ=f ／F (Ⅰ)
式中：u 一摩擦系数，f 一摩擦力，F 一正压力
通过摩擦曲线图，取3000-5000转之间的摩擦系数为有效摩擦系数，然后求取平均数，即得到平均摩擦系数。
2、磨损率(V)
各个试验温度时的磨损率，按式(II)计算； V=m f 21d d n A R 21－π=1.06×m
f 21d d n A － （Ⅱ） V ：磨损率，cm 3/(N ·m)；
R；试片中心与圆盘旋转轴中心的距离(0.15m)；n；试验时圆盘的总转数；
A：试片摩擦面的总面积，cm2；
d1：试验前试片的平均厚度，cm；
d2：试验后试片的平均厚度，cm；
f m：试验时总平均摩擦力，N。
第三章试验结果及分析
3.1试样摩擦系数实验结果的分析
图l 100℃条件下三种纤维含量的摩擦片的摩擦系数
从图l可以看出，100℃情况下，三种纤维含量的摩擦片的摩擦系数都较稳定，其中M3组的摩擦系数最大，在0.27到0.34之间；M1组的摩擦系数最小，在0.18左右；M2组的摩擦系数在0.18到0.26之间。即摩擦材料随着树脂组分的增加摩擦系数变小，这种现象出现的原因是试样中的树脂组分比强度和比模量都很低，随着树脂材料组分的增加，试样的摩擦系数有所下降。
图2 150℃条件下三种纤维含量的摩擦片的摩擦系数
图3 200℃条件下三种纤维含量的摩擦片的摩擦系数从图2、图3可以看出随着温度的升高，三个样品的摩擦系数都出现了波动。
与图1相比，图2、图3中的的三个试样的摩擦系数都有所提高，这是因为磨合一段时间后，复合材料的磨损表面主要承受载荷的是高强度的纤维，而纤维本身的耐磨性较好，且其大部分表面又受基体的保护而不易受到损伤，此时纤维不易磨掉，从而形成纤维的“露头"，使磨损表面粗糙，使得摩擦界面的相对运
动阻力增大，导致摩擦因数升高[27]。
图4 250℃条件下三种纤维含量的摩擦片的摩擦系数
图5 300℃条件下三种纤维含量的摩擦片的摩擦系数从图4、图5可以看出，在温度达到250℃-300℃时，由于频繁的喷水降温，三组的摩擦系数出现了一定的波动，其中M3组的摩擦系数最不稳定，250℃时M2组的摩擦系数一直稳定在0．15到0．25之间，M1组则一直稳定在0．21到0．26之间。300℃时M2组的摩擦系数定在0．20到0．35之间，M1组则一直在0．21到0．32之间高温下摩擦材料磨损机制主要在于粘结剂热分解失去粘结作用，各组分易脱落造成磨损加剧，同时出现热衰退现象而使摩擦系数有所降低。
3.2试样磨损率实验结果的分析
M1组试样L的磨损情况见表3-1。
表3-1 M1组试样L的磨损情况
M1L（mm） 1 2 3 4 5 平均d1-d2（mm）
实验前 5.778 5.772 5.748 5.738 5.759 5.759
100℃ 5.779 5.770 5.748 5.705 5.715 5.743 0.016 200℃ 5.746 5.765 5.680 5.675 5.659 5.705 0.038 300℃ 5.685 5.699 5.530 5.542 5.525 5.596 0.109
M1组试样R的磨损情况见表3-2。
表3-2 M1组试样R的磨损情况
M1R（mm） 1 2 3 4 5 平均d1-d2（mm）实验前 5.741 5.711 5.745 5.698 5.705 5.72
100℃ 5.725 5.660 5.710 5.682 5.699 5.6952 0.0248 200℃ 5.709 5.641 5.661 5.630 5.655 5.6592 0.036
300℃ 5.625 5.588 5.515 5.459 5.532 5.5438 0.1154
M2组试样L的磨损情况见表3-3。
表3-3 M2组试样L的磨损情况
M2L（mm） 1 2 3 4 5 平均d1-d2（mm）
实验前 6.280 6.215 6.245 6.169 6.208 6.2234
100℃ 6.280 6.218 6.229 6.165 6.198 6.218 0.0054 200℃ 6.278 6.201 6.190 6.122 6.105 6.1792 0.0388 300℃ 6.128 6.158 5.970 6.028 5.960 6.0488 0.1304 M2组试样R的磨损情况见表3-4。
表3-4 M2组试样R的磨损情况
M2R（mm） 1 2 3 4 5 平均d1-d2（mm）
实验前 6.255 6.429 6.152 6.330 6.295 6.2922
100℃ 6.265 6.412 6.141 6.321 6.262 6.2802 0.012 200℃ 6.201 6.411 6.065 6.211 6.210 6.2196 0.0606 300℃ 6.168 6.380 5.900 6.041 6.099 6.1176 0.102 M3组试样L的磨损情况见表3-5。
表3-5 M3组试样L的磨损情况
M3L（mm） 1 2 3 4 5 平均d1-d2（mm）
实验前 5.485 5.639 5.382 5.550 5.458 5.5028
100℃ 5.470 5.620 5.365 5.542 5.426 5.4846 0.0182 200℃ 5.415 5.589 5.278 5.490 5.320 5.4184 0.0662 300℃ 5.249 5.452 5.080 5.300 5.150 5.2462 0.1722 M3组试样R的磨损情况见表3-6。
表3-6 M3组试样R的磨损情况
M3R（mm） 1 2 3 4 5 平均d1-d2（mm）
实验前 5.410 5.510 5.412 5.485 5.462 5.4558
100℃ 5.415 5.488 5.389 5.482 5.440 5.4428 0.013 200℃ 5.378 5.450 5.282 5.382 5.365 5.3714 0.0714 300℃ 5.252 5.371 5.065 5.201 5.235 5.2248 0.1466
从表3-1、表3-2、表3-3、表3-4、表3-5、表3-6可以看出：随着温度的升高磨损率有增大的趋势，这是因为温度升高后摩擦材料中的树脂基体软化或热分解，导致磨损量的升高。所以说摩擦材料的耐热性取决于树脂基体的耐热性。
利用摩擦实验得到的数据求出摩擦系数μ，然后按公式：f m=μF(其中F=10)
计算出总摩擦力，然后将表3-1、表3-2、表3-3、表3-4、表3-5、表3-6中的数据求出平均值，代入磨损率计算公式V=1.06A(d l-d2)／(N·f m)计算出磨损率，见表3-7。
表3-7 三种不同树脂含量的试样的摩擦学性能
M1 M2 M3 d1-d2（mm）100℃0.0204 0.0087 0.0156
200℃0.037 0.0525 0.0688
300℃0.1122 0.1162 0.1594 平均摩擦系数μ100℃0.1839 0.2389 0.3116
200℃0.2163 0.2496 0.2822
300℃0.2682 0.2636 0.1897 磨损率V 100℃ 1.470 4.825 6.633 ×10-7cm3/kgf 200℃ 2.266 2.787 3.230
300℃ 5.533 5.840 11.13
酚醛树脂的固化性能（技术汇总） (一)定义 酚和醛在合成反应设备中，通过加成和适当缩聚反应所得到的树脂，通常都是分子量不高的低聚物和各种羟甲基酚的混合体系，虽然Novolaks及Resoles以如上节所述，结构上是有差异的，但从物性上它们均应为可溶及可熔。这样的可溶、可熔性使得它们便于浸渍填充增强材料制成各种类型的塑料用于生产形态及性能多种多样的塑料制品，也便于用作黏结剂、成模剂、功能性助剂等应用于耐火材料、铸造造型材料、摩擦材料、涂料、电子封 装材料等多种府用领域。 然而，酚醛树脂只有在形成交联网状(或称体型)结构之后才具有优良的使用性能，包括力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、热稳定性等。 酚醛树脂的固化就是使其转变为网状结构的过程，表现出凝胶化和完全固化的两个阶段，这一转变不仅是物理过程，更要强调的是，这是一个化学过程。所以酚醛树脂的固化绝不是熔体冷却到熔点以下的一般意义上的固化，而是高分子化学概念上的由线(支)型分子交联(cure)成网状分子导致失去可溶、可熔性的固化。 酚醛树脂固化后，在获得优良物理性质的同时，又失去了可溶、可熔性，不再有可加工性。因而其固化过程必然应在以酚醛树脂(Novolaks或Resoles)为黏结剂组成的塑料、油漆涂料及各种各样工程材料的使用或成型过程中完成。 正由于酚醛树脂的固化过程本质上是一种化学反应过程，所以表现出以下一些特点： (1)树脂在固化前的结构因素(组成、分子量大小、反应官能度等)影响显著； (2)固化反应受催化剂、固化剂、树脂pH值等的影响显著；(3)固化过程有热效应；(4)固化速率受温度、压力的影响显著；(5)固化过程有副产物(如水、甲醛等)产生；(6)固化反应是不可逆过程。 (二)热塑性酚醛树脂固化 Novolak型树脂的结构，一般可表示为： n一般为4～12，其值大小与起始反应原料中苯酚过量多少及反应时间有关。工业生产的此类树脂视应用领域不同而控制掌握n的大小，也就是分子量的大小。例如当竹值平均为5时，其平均分子量(Mn)约在500左右。
酚醛树脂(9003-35-4) 目录 化学品简介 危险性概述 急救措施 消防措施泄漏应急处理 操作处置与储存 个体防护/接触控制 理化特性 稳定性和反应活性 废弃处置 运输信息 化学品简介回目录 【中文名称】 酚醛树脂【英文名称】 phenolic resin 【中文同义词】 苯酚树酯 酚醛树脂 苯酚与甲醛的聚合物 酚醛树脂(热塑性) 水溶性酚醛树脂 直链酚醛树脂 ) 型(203酚醛树脂． 松香改性酚醛树脂(2210型) 酚醛模塑料(PF2C3-431J) 酚醛模塑料(PF2C3-631)
酚醛模塑粉(PF2A1-131F) 快速模塑粉 酚醛模塑料(PF2S1-4602) 酚醛树脂(217型) 电木粉R131 胶木粉R131 普通酚醛压塑粉(日用类,R131型) 酚醛树脂(214型) 酚醛模塑料(PF2A2-161J) PET改性酚醛树脂 酚醛树脂(665型) 电木粉D141 【英文同义词】 NOVOLAC COPOLYMER RESIN PHENOL-FORMALDEHYDE RESIN Phenolic resin RESOLE RESOLE COPOLYMER RESIN phenol,polymerwithformaldehyde Phenol-formaldehydepolymer Phenol-formaldehydepolymer phenol-formaldehyderesins Phenolicresin,thermoplastic resole(phenol-formaldehyderesin) 【CAS No.】 9003-35-4 危险性概述回目录 【健康危害】 接触加工或使用本品过程中所形成的粉尘，可引起头痛、嗜睡、周身无力、呼吸道粘膜刺激症状、喘息性支气管炎和皮肤病，还可发生肾脏损害。空气环境分析发现苯酚、甲醛和氨。在缩聚过程中，可发生甲醛、酚、一氧化碳中毒。 【燃爆危险】 本品易燃，具刺激性。 急救措施回目录 【皮肤接触】
高分子聚合物摩擦材料 作者：林荻淳 目录 1.摩擦磨损形式及机理 2.摩擦副材料设计要求 3.高分子聚合物摩擦特征 4.影响高分子聚合物摩擦性能因素 5.改善高分子聚合物摩擦磨损性能的方法 6.高分子聚合物摩擦材料选料标准及工程考虑因素 7.小结 1.摩擦磨损形式及机理： （1）粘着磨损 （2）磨料磨损 （3）疲劳磨损 （4）腐蚀磨损 2.摩擦副材料设计要求： 不仅要求具有耐磨性，还要求减摩性。 （1）足够的承载能力。在一定的工作条件下抗压强度、抗塑性形变能力、抗疲劳性能，以及相应的高温性能高温抗拉强度、高温抗蠕变性、高温抗疲劳强度 （2）良好的表面性能。即要有一定的塑性形变能力和良好的适应性，包括顺应性、嵌入性和磨合性。顺应性是指轴承材料靠表面的弹塑性变形补偿对中误差和顺应其他几何误差的能力。嵌入性是指轴承材料能嵌藏污物、颗粒以减轻挂上或磨料磨损的能力。磨合性是指轴承材料经短期轻载运转后能减少表面粗糙度使摩擦副表面相吻合的性质。 （3）良好的物理、化学性能。搞得导热性和热容量，热膨胀系数小、对边界润滑膜的吸附性强，抗腐蚀性好，以利于摩擦热导出防止咬合，以利于边界润滑膜的形成和保护 理想的滑动摩擦副简单图示： 2.2高分子材料与金属材料对比： 2.2.1高分子材料特点： 1、密度小 2、强度低，比强度搞 3、低弹性模量，高弹性 4、优良的减摩、耐磨、自润滑属性 5、可加工性好 6、导热性差 2.2.2金属材料特点： 1、弹性模量大、抗拉强度高
2、导热性高 3、表面硬度高 4、高温综合性能好，高温下抗拉轻度、抗蠕变性好 2.2.3摩擦中形变机理差异： 金属材料与高聚物材料在形变行为方面最大的差异是前者表现出弹塑性形变，而后者粘性行为对形变影响极大。与金属材料相比，聚合物导热性差，摩擦过程中产生的热量容易在接触区域积累，导致摩擦界面温度上升、摩擦过程中接触区域的温度对聚合物材料的摩擦学性能影响巨大。 3.高分子聚合物摩擦特征 3.1高分子聚合物摩擦特征：: 3.2高分子聚合物摩擦机理： 4.影响高分子聚合物摩擦系数、磨损的主要因素 4.1高分子聚合物影响摩擦性能内部因素： 4.1.1分子的化学结构（对称性，对称性增加摩擦系数降低。静摩擦系数与摩擦面的预取向有很大关系。特别地，带有环状结构的耐热性聚合物的摩擦系数与摩擦方向没有对应关系。） 4.1.2凝聚态的结构，结晶度（结晶度对不同聚合物的摩擦系数、磨损影响不同，较高结晶度获得较高弹性模量，增强抗拉抗蠕变能力）、分子链取向（影响较小，同拉伸方向降低摩擦系数、垂直拉伸方向增加摩擦系数） 4.1.3共聚共混成分。 4.2影响高分子聚合物摩擦性能外部因素： 4.2.1温度 4.2.2载荷 5.改善高分子聚合物摩擦磨损性能的方法： 5.2高分子聚合物改性 5.2.1 共聚共混 5.2.2 侧链改性
酚醛树脂的发展概述 侯远东 （河北化工医药职业技术学院，方兴路88号 050026） 摘要：酚醛树脂也叫电木，又称电木粉。是最古老的合成树脂，因其具有较高的机械强度，耐热性好，难燃、低毒、低发烟，可与其它多聚物共混，实现高性能化。本文主要介绍酚醛树脂的生产销售状况、发展趋势。 关键字：酚醛树脂发展趋势生产销售 产品介绍 酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂为酚醛树脂。其中以苯酚和甲醛缩聚而得的酚醛 树脂最为重要。 酚醛树脂综合性能优良，是一种人工合成的最古老树脂，拥有近百年的使用历史。早在1872年德国化学家拜耳（A,Baeyer）首先发现了酚和醛在酸的存在下反应可以得到结晶的产物，但当时没有对其开展研究。接着化学家克莱堡（W,Kleeberg,1891）和史密斯(A,Smith,1899) 对这个反应进行了研究。进入20世纪，1902年布卢默（B.Blumer）合成了第一个商业化酚醛 树脂，命名为Laccain 。然而直到1905～1907，被称为酚醛树脂创始人的美国化学家巴克兰（L.H.Baekeland）才对酚醛树脂进行了系统而广泛的研究，并于1907年申请了关于酚醛树脂“加压、加热”固化的专利，而且于1910年10月10日成立了Bakelite公司。巴克兰的功绩 不仅首次合成了交联的聚合物，而且发现了树脂的模压过程，实现了酚醛树脂的实用化，这对 酚醛树脂的生产和应用起了很重大的作用。因此此年（1910年）定为酚醛树脂元年（或者合成高分子元年），巴克兰被成为酚醛树脂之父【1】。 由于酚醛树脂原料易得，价格低廉，生产工艺和设备简单，而且制品具有优异的机械性能、耐热性、耐寒性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性及低烟雾性，因此其成为工业 部门不可缺少的材料，具有广泛的用途[2]。 酚醛树脂的性质 （1）物理性质 物理性质：固体酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质，因含有游离酚而呈微红色，市 场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色，比重1.25~1.30。液体酚醛树脂为 黄色、深棕色液体。因选用催化剂的不同，可分为热固性和热塑性两类。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910112513.4 (22)申请日 2019.02.13 (71)申请人 浙江杭摩合成材料股份有限公司 地址 313300 浙江省湖州市安吉天子湖现 代工业园 (72)发明人 王海龙 刘明钊 吴忆彤 姜松建 孟付良 周大鹏 沈晓音 (74)专利代理机构 杭州天勤知识产权代理有限 公司 33224 代理人 沈自军 (51)Int.Cl. D21F 11/00(2006.01) D21H 13/40(2006.01) D21H 17/63(2006.01) D21H 17/67(2006.01) D21H 21/14(2006.01) (54)发明名称 复合乳化剂、酚醛树脂水乳液及纸基摩擦材 料的生产工艺 (57)摘要 本发明公开一种复合乳化剂、酚醛树脂水乳 液及纸基摩擦材料的生产工艺，所述复合乳化剂 以水为溶剂，含有酪蛋白酸盐、 尿素和吐温。本发明复合乳化剂可以将酚醛树脂分散在水中，乳液 长时间静置不会分层，可以很好地与纸基摩擦材 料的其它原料混合，因整个工艺过程没有使用有 机溶剂，减少了环境污染，另外缩短了工艺流程， 降低了生产成本。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 110004760 A 2019.07.12 C N 110004760 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110004760 A 1.一种用于分散酚醛树脂的复合乳化剂，其特征在于，以水为溶剂，含有酪蛋白酸盐、尿素和吐温。 2.如权利要求1所述的复合乳化剂，其特征在于，以重量份计，所述复合乳化剂包括：5-10重量份的酪蛋白酸盐、5-10重量份的尿素、5-10重量份的吐温。 3.一种酚醛树脂水乳液，其特征在于，由酚醛树脂、如权利要求1所述的复合乳化剂以及水混合均匀后，乳化制成。 4.如权利要求3所述的酚醛树脂水乳液，其特征在于，所述酚醛树脂的质量百分数为40％-60％。 5.如权利要求3所述的酚醛树脂水乳液，其特征在于，以重量份计，包括50-60重量份酚醛树脂、10-15重量份复合乳化剂、30-40重量份水，100重量份复合乳化剂中含有70-80重量份的水。 6.如权利要求3所述的酚醛树脂水乳液，其特征在于，所述酚醛树脂经三聚氰胺和烷基酚改性。 7.如权利要求3所述的酚醛树脂水乳液，其特征在于，所述酚醛树脂由摩尔比为1.4-1.6的甲醛与苯酚合成。 8.一种纸基摩擦材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤： (1)将除酚醛树脂外的其它原料加入水中，破碎制得浆液； (2)将所述浆液与如权利要求3-7任一所述的酚醛树脂水乳液混合，制得纸浆； (3)抄纸获得原纸，烘干，冲压成型； (4)在芯板表面涂覆粘结剂，晾干后与原纸复合，热压、固化，制得纸基摩擦材料。 9.如权利要求8所述的生产工艺，其特征在于，所述其它原料包括纤维材料、填料和摩擦性能调节剂。 10.如权利要求8所述的生产工艺，其特征在于，以重量份计，所述纸基摩擦材料的原料包括20-40份纤维材料、15-30份填料、5-10摩擦性能调节剂和5-10份酚醛树脂乳液，所述酚醛树脂乳液的质量百分数为40％-60％。 2
酚醛树脂(9003-35-4) 化学品简介 危险性概述 急救措施 消防措施 泄漏应急处理 操作处置与储存 接触控制/个体防护 理化特性 稳定性和反应活性 废弃处置 运输信息 化学品简介回目录【中文名称】 酚醛树脂 【英文名称】 phenolic resin 【中文同义词】 苯酚树酯 酚醛树脂 苯酚与甲醛的聚合物 酚醛树脂(热塑性) 水溶性酚醛树脂 直链酚醛树脂 酚醛树脂(203型) 松香改性酚醛树脂(2210型) 酚醛模塑料(PF2C3-431J)
酚醛模塑料(PF2C3-631) 酚醛模塑粉(PF2A1-131F) 快速模塑粉 酚醛模塑料(PF2S1-4602) 酚醛树脂(217型) 电木粉R131 胶木粉R131 普通酚醛压塑粉(日用类,R131型) 酚醛树脂(214型) 酚醛模塑料(PF2A2-161J) PET改性酚醛树脂 酚醛树脂(665型) 电木粉D141 【英文同义词】 NOVOLAC COPOLYMER RESIN PHENOL-FORMALDEHYDE RESIN Phenolic resin RESOLE RESOLE COPOLYMER RESIN phenol,polymerwithformaldehyde Phenol-formaldehydepolymer Phenol-formaldehydepolymer phenol-formaldehyderesins Phenolicresin,thermoplastic resole(phenol-formaldehyderesin) 【CAS No.】 9003-35-4 危险性概述回目录【健康危害】 接触加工或使用本品过程中所形成的粉尘，可引起头痛、嗜睡、周身无力、呼吸道粘膜刺激症状、喘息性支气管炎和皮肤病，还可发生肾脏损害。空气环境分析发现苯酚、甲醛和氨。在缩聚过程中，可发生甲醛、酚、一氧化碳中毒。
酚醛树脂实验报告 一、实验目的: 通过制备水溶性酚醛树脂，了解该类反应的一般原理和合成树脂的基本操作。 二、实验原理： 当酚醛的摩尔比小于1时,在碱催化剂(NaOH)的作用下,首先生成邻羟甲基苯酚、2,4-羟甲基苯酚及2,4,6-羟甲基苯酚,然后进一步缩聚可得可溶性和可熔性的线型酚醛树脂。 三、实验仪器： 6511型电动搅拌器一套，球形冷凝管一个，500ml四口烧瓶一个、100ml滴液漏斗一个，HH.S-112电热恒温水浴锅、，温度计一支，烧杯(500 ml,100 ml)、量筒(100 ml)、托盘天平、固定夹若干。四、实验药品： 苯酚、甲醛(37%水溶液)均为工业产品,辽中化工厂生产。碱性催化剂,化学纯试剂。 五、实验配方： 苯酚：甲醛：氢氧化钠=1：2.1：0.1 苯酚50ml 甲醛110ml 氢氧化钠20g 30ml水 六、实验方案： 1、将针状无色苯酚晶体加热到43℃,熔化后将它加入到四口瓶中,搅拌,加入氢氧化钠水溶液和水,溶液呈粉红色,并出现少许颗粒,升温至45℃并保温25 min; 2、加入甲醛总量的80%,溶液呈现棕红色,固体颗粒减少,约3 min后,溶液为深棕色透明液体,并于45~50℃保温30 min,在80 min内由50℃升至87℃,再在25 min内由87℃升至95℃,在此温度保温20 min; 3、在30 min内由95℃冷却至82℃,加入剩下的甲醛,溶液少许浑浊随后又马上消失,于82℃保温15 min; 4、在30 min内把温度从82℃升至92℃,溶液在约6 min后呈现胶状,颜色为深棕色,于92~96℃之间保温20 min后温度降至40℃时,出料。产品为深棕色粘稠状液体。 七、实验记录： 秤量苯酚50ml，加氢氧化钠20g水30ml,甲醛110ml； 9：18～9：42 升温至45℃并保温25 min; 9：42 加入88ml甲醛，溶液呈现棕红色; 9：48 溶液为深棕色透明液体。 9：48 45~50℃保温30 min;
无石棉摩擦材料分为以下几类： a 半金属摩擦材料，应用于轿车和重型汽车的盘式刹车片。其材质配方组成中通常含有30%～50%左右的铁质金属物（如钢纤维、还原铁粉、泡沫铁粉）。半金属摩擦材料因此而得名。是最早取代石棉而发展起来的一种无石棉材料。其特点：耐热性好，单位面积吸收功率高，导热系数大，能适用于汽车在高速、重负荷运行时的制动工况要求。但其存在制动噪音大、边角脆裂等缺点。 b NAO摩擦材料。从广义上是指非石棉－非钢纤维型摩擦材料，但现盘式片也含有少量的钢纤维。NAO摩擦材料中的基材料在大多数情况下为两种或两种以上纤维（以无机纤维，并有少量有机纤维）混合物。因此NAO摩擦材料是非石棉混合纤维摩擦材料。通常刹车片为短切纤维型摩擦块，离合器片为连续纤维型摩擦片。 c 粉末冶金摩擦材料。又称烧结摩擦材料，系将铁基、铜基粉状物料经混合、压型，并在在高温下烧结而成。适用于较高温度下的制动与传动工况条件。如：飞机、载重汽车、重型工程机械的制动与传动。优点：使用寿命长；缺点：制品价格高，制动噪音大，重而脆性大，对偶磨损大。 d 碳纤维摩擦材料。系用碳纤维为增强材料制成的一类摩擦材料。碳纤维具有高模量、导热好、耐热等特点。碳纤维摩擦材料是各种类型摩擦材料中性能最好的一种。碳纤维摩擦片的单位面积吸收功率高及比重轻，特别适合生产飞机刹车片，国外有些高档轿车的刹车片也使用。因其价格昂贵，故其应用范围受到限制，产量较少。在碳纤维摩擦材料组分中，除了碳纤维外，还使用石墨，碳的化合物。组分中的有机粘结剂也要经过碳化处理，故碳纤维摩擦材料也称为碳——碳摩擦材料或碳基摩擦材料。 编辑本段5 摩擦材料的技术要求 5.1 适宜而稳定的摩擦系数 摩擦系数是评价任何一种摩擦材料的一个最重要的性能指标，关系着摩擦片执行传动和制动功能的好坏。它不是一个常数，而是受温度、压力、摩擦速度或表面状态及周围介质因素等影响而发生变化的一个数。理想的摩擦系数应具有理想的冷摩擦系数和可以控制的温度衰退。由于摩擦产生热量，增高了工作温度，导致了摩擦材料的摩擦系数发生变化。 温度是影响摩擦系数的重要因素。摩擦材料在摩擦过程中，由于温度的迅速升高，一般温度达200℃以上，摩擦系数开始下降。当温度达到树脂
酚醛树脂纤维的研究进展 *** 中北大学材料科学与工程学院，山西太原，030051 摘要：简单的介绍了酚醛树脂及其重要性能、合成原理，酚醛树脂改性的目的主要是改进它脆性或其它物理性能，提高它对纤维增强材料的粘结性能并改善复合材料的成型工艺条件等。最后对酚醛树脂纤维未来的发展方向进行了展望。 关键词：酚醛树脂、纤维、改性、复合材料 引言：酚醛树脂耐热性好，机械强度高，电绝缘性和耐高温蠕变性能优良，价格低廉且成型加工性好，特别是其良好阻燃性及很少产生有害气体的特性，使该种具有近百年历史的合成材料得到进一步发展，应用于塑料、复合材料、胶粘剂、涂料和纤维等各个领域。经过改性的酚醛树脂广泛应用于高尖端技术领域。所以，酚醛树脂纤维很受欢迎的。 一、酚醛树脂的简介 酚醛树脂也叫电木，又称电木粉，英文名称：phenolic resin, 简称PF。原为无色或黄褐色透明物，市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色，有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱，遇强酸发生分解，遇强碱发生腐蚀。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。固体酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质，因含有游离酚而呈微红色，比重 1.25~1.30，易溶于醇，不溶于水，对水、弱酸、弱碱溶液稳定。液体酚醛树脂为黄色、深棕色液体。 酚醛树脂由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂。因选用催化剂的不同，可分为热固性和热塑性两类。热固性酚醛树脂具有很强的浸润能力，成型性能好，体积密度大，气孔率低，用于耐火制品，该树脂在15℃- 20℃下可保持三个月。酚醛树脂制品优点主要是尺寸稳定，耐热、阻燃，电绝缘性能好，耐酸性强，它主要应用于运输业、建筑业、军事业、采矿业等多种行业，应用广泛。在NH4OH、NaOH或NaCO3等碱性物质的催化下，过量的甲醛与苯酚（其摩尔比大于1）反应生成热固性酚醛树脂。其反应过程如下：在碱性催化剂存在下使反应介质PH大于7，苯酚和甲醛首先发生加成反应生成一羟甲基苯酚。室温下，在碱性介质中的酚醇是稳定的，一羟甲基苯酚中的羟甲基与苯酚上的氢的反应速度比甲醛与苯酚的邻位和对位上的氢的反应速度小，因此一羟甲基苯酚不容易进一步缩聚，只能生成二羟甲基苯酚和三羟甲基苯酚。热塑性酚醛树脂（或称两步法酚醛树脂），为浅色至暗褐色脆性固体，溶于乙醇、丙酮等溶剂中，长期 姓名：*** 班级：*** 学号：***
酚醛树脂的改性研究与进展
摘要 摘要 酚醛树脂是首个应用于工业化生产的塑料，它具有较高的机械强度、良好的绝缘性、高残碳率、低烟低毒、耐热、耐腐蚀、抗化学性等特性。 本文主要综述世界各地的学者专家关于酚醛树脂进行改性的近几年的研究成果，通过对酚醛树脂改性来提高其耐热性和增强韧性，使其制品更加满足日益增长的市场需求。如通过利用橡胶、聚砜、梓油和合成树脂等改性酚醛树脂增强韧性；通过硼、有机硅、无机钠米粒子和纤维、聚酰亚胺树脂等改性酚醛树脂提高酚醛树脂的耐热性。 关键词：酚醛树脂；耐热性；韧性；改性 I
Abstract Abstract Phenolic resin is plastic first into a variety of industrial production, it has high mechanical strength, good insulation, high carbon residue rate, low smoke, low toxicity, heat resistance, corrosion resistance, chemical resistance and other characteristics. This paper mainly summarizes the domestic and foreign experts and scholars of phenolic resin were modified in recent years of research results, through the modified phenolic resin to improve its heat resistance and toughness enhancement, to make the products more to meet the growing market demand. For example through the use of rubber, polysulfone, stillingia oil, synthetic resin, and so strengthen toughness of modified phenolic resin; by boron, silicon, inorganic nano particles and fibers, polyimide resin modified phenol formaldehyde resin to improve the heat resistance of phenolic resin. Keywords: Phenolic resin ，Heat resistance ，Modification ，Toughening II
水性酚醛树脂胶粘剂的制备 酚醛树脂是苯酚或取代苯酚同甲醛的反应产物。改变酚和醛的种类，酚/酲摩尔比，催化剂的种类和用量，或者反应时间与温度，其反应生成物均会不同。重要的商品酚包括苯酚C6H5OH，甲苯酚CH3C6H4OH，二甲苯酚(CH3)2C6H3OH，对叔丁基苯酚等。所用酚/醛摩尔比与催化剂的种类，决定着酚醛树脂是酚端基还是羟甲基端基(-CH2OH)。酚端基型酚醛树脂常称为“线性酚醛树脂”(novolac)或“两步型树脂”；这种树脂不是热反应性的，除非另外加入更多的甲醛，它们一般用六次甲基四胺(简称“六次”)在加热下交联固化。如果分子链端为羟甲基，则可称为“甲阶酚醛树脂”(resole)或“一步型树脂”；这类树脂是热反应性的，在进一步加热下就会固化成热固性网状结构-除非将苯酚的邻位之一或对位预先封闭(例如采用对叔丁基苯酚)。两步型树脂在酚过量(即较高酚/酲摩尔比)与酸性催化剂存在下制备；一步型树脂在醛过量(即较低酚/醛摩尔比)与碱性催化剂存在下制备。 水性酚醛树脂包括低分子量的水溶性酚醛树脂(主要是甲阶树脂)和水分散性酚醛树脂两类，后者可从包括线性酚醛树脂在内的多种酚醛树脂制成，且稳定得多。 1．水溶性甲阶酚醛树脂的制备 一般甲阶酚醛树脂是否有水溶性或混溶性的关键是控制其加热反应的程度。在醛过量与碱性催化剂存在下，最初生成的产物主要是苯酚中两个邻位和一个对位上的氢部分或全部被羟甲基取代。在进一步加热下，可能发生两类缩合脱水反应导致分子量增大：一类为2个羟甲基之间缩合形成醚链节(-CH2-O-CH2)，另一类为一个羟甲基同一个邻位或对位活泼氢原子之间反应产生次甲基链节。 在加热反应程度不大时，产物含有比例较多的亲水基团(如羟甲基等)，是低粘度的水溶性液体；进一步反应脱水，在分子量增大的同时，亲水基团减少，就逐步变成同水混溶性很小或不混溶的高粘度液体，其后变成可粉碎的固体。 一般甲阶酚醛树脂的制备工艺，是把氢氧化钠催化剂加入到苯酚和甲醛中，然后逐步加热到80-100℃。用真空控制反应温度在100℃以下，反应时间一般为1-3h。因为甲阶树脂进一步加热反应会凝胶，故脱水温度用真空控制在105℃以下。通常在150℃热板上测试凝胶时间，以监测反应程度并决定是否结束反应和出料。 低分子量水溶性树脂应在尽可能低的温度下完成生产反应，通常在50℃左右(反应活性较低的对位取代型甲阶树脂可以在高达120℃的温度下完成反应)。这类水溶性树脂固含量范围40%-70%，pH范围7-7.5。其树脂分子量稍微增大(这在室温下也很难避免)，对水溶性或混溶性都会产生重大影响。因此这类树脂常按订货单制造，并在冷冻下贮存或装运，并且要马上使用。液体甲阶酚醛树脂有两类： ①含树脂的可溶性盐； ②为用过滤脱除了不溶性盐的树脂。这些盐是在综合碱性催化时形成的。在前一种类型中不必脱除其可溶性盐，因此成本较低。 采用对叔丁基苯酚制备甲阶树脂时，一般在制造期间要经过洗涤脱盐。在最初的碱性反应阶段后，在脱水之前，反应物料用一种芳香溶剂稀释，经中和形成一种水溶性盐。当停止搅拌时，水层(含有大多数盐)沉降到底部，接着进行溶液分离。再加入更多的水进行反复多次的洗涤。其后将树脂在真空下脱除溶剂，在冷却前形成所希望的分子量。 在有些应用中，需要使液体水溶性甲阶树脂保持与水的高混溶性。例如当其用作绝热粘结剂时，它们要用相当多的水稀释后喷洒到玻璃和石棉纤维上。因此这类树脂也要求在冷冻下贮存和装运。 固态甲阶树脂较稳定，只在热天才需冷冻。从对位取代酚类(如丁基苯酚)所制得的甲阶树脂可稳定1年以上。 水溶性酚醛树脂一般可以用粘度、相对密度、固含量和水溶性来表征。典型树脂的性能
中国摩擦材料发展方向 我国摩擦材料的未来发展方向,主要体现在三个大的领域方面，随着我国汽车产业的不断发展,做为汽车制动系统关键零部件之一的刹车片也得到了突飞猛进的发展。而今新能源时代到来之际,我国企业须认清国际摩擦材料行业的发展形势。以下是刹车片的三种重要材料：首先是纤维增强材料,纤维做为摩擦材料的骨架材料，不但对摩擦片的强度起着至关重要的作用，同时也对摩擦片的性能有着重要的影响。目前在欧美等发达国家和地区又开始对纤维的结构和理化性能提出了更为严格的要求,而木质纤维、无机晶须(硫酸钡晶须;碳酸钙晶须;钛酸钾晶须等)、矿物纤维、陶瓷纤维、碳纤维、各种有机合成纤维等给我们提供了大量的选择余地,但从成本等综合因素上来看晶体结构和水溶性纤维材料等将是我们未来摩擦材料中 的首选纤维。?刹车片的另一个重要材料是粘合剂。粘合剂是我们生产摩擦材料必不可少的材料，人们从最早利用纯酚醛树脂(固态和液态），到后来采用各种橡胶通过多种工艺对酚醛树脂进行改性,发展到今天使用多种无机物或有机物对树脂进行改性。目前已经不再是单纯的追求摩擦系数和磨损性能的稳定和提高,而是从摩擦片与刹车盘表面的相互作用去分析摩擦材料的工作原理。所以做为摩擦材料的粘合剂材料,不再仅限于树脂与橡胶,而是已经拓展到了利用金属粉末或金属硫化物在高温下所具有的特殊性能,来 减少树脂在摩擦材料中的使用比例,弥补树脂及橡胶在高温条件下的不足，改善高温时在刹车片与刹车盘之间形成的转移膜的结构与性能,进而提高摩擦片的摩擦性能以及其与刹车盘的磨损性能，从而达到提高制动的安全性能、舒适性能和环保性能。?因此,我们在采用高性能的树脂来提高摩擦材料性能的同时，应更多地关注和利用一些金属粉末或金属硫化物以改善摩擦过程中形成的转移膜的形状与结构，使静态摩擦系数与动态摩擦系数达到相对的平衡,确保刹车片与刹车盘具有良好的磨损性能的同时，达到提高摩擦材料的速度与压力敏感性、消除高温衰退、减少噪音、减少落灰的目的。最后就是摩擦性能调节剂:摩擦性能调节剂在改善摩擦材料综合性能过程中起着非常关键的作用,过去我们的摩擦材料技术工作者在材料品种 的选择上做了大量的研究，并且对其形状和结构也做了相应的探讨,但与世界先进的水平相比还有很大的差距，今后的研究工作不但要在选材上不断扩大应用范围，而且要对每种材料的粒度分布做出明确的规定, 并且对其理化性能提出详细的技术参数，同时在配方的研究过程中,对于同一种材料的应用，要根据其形状与粒度的进行多种型号的搭配使用，以确保其优点在摩擦材料中得到充分的发挥。 汽车刹车材料的发展趋势
酚醛树脂 以酚类与醛类为原料，在催化剂作用下，缩聚而得到的树脂，统称为酚醛树脂。酚醛树脂是应用于工业上最早的一种合成树脂。 由于它原材料来源丰富，合成工艺简单，成本较低，而且具有良好的化学性能、物理性能、力学性能和电气绝缘性能，具有广泛的用途。它可以根据不同的使用要求，合成各种使用性能的酚醛树脂，例如，可制成耐热纤维、黏合剂、泡沫塑料等。 酚醛纤维 酚醛纤维具有优异的阻燃、抗烧蚀、高热稳定性和吸声等特性，得到了广泛应用。酚醛纤维是过量的苯酚与甲醛反应生成直线性酚醛树脂，酚醛树脂经熔融纺丝，在酸和醛的混合液中固化形成不溶不熔纤维。纺出纤维的固化反应，就是此聚合物纤维原丝在酸催化作用下进一步同甲醛发生的加成缩合反应，生成亚甲基桥键-CH2-和亚甲基醚键-CH2OCH2-化合物。 (l)酚醛纤维的制备在草酸催化作用下，使过量苯酚与甲酸反应，合成直线形热塑性酚醛树脂；进一步分馏，制备出软化点130℃、数均分子量2000和游 离酚含量小于0.3%的高纯可纺性热塑性酚醛树脂；再经熔融纺丝，纺制成平均 直径1Oum的纤维；将初生纤维固定在石墨夹板上，浸入盛有甲醛和盐酸水溶液的固化液的反应器内，按一定的升温速率升温至95℃，进行固化反应，得到酚 醛纤维。甲醛浓度、盐酸浓度、升温速率等因素对固化反应产生影响，最终影响酚醛纤维的性能。 (2)影响酚醛纤维性能的因素初生纤维的熔并温度随着甲醛浓度的增大而依次降低。其原因在于甲醛与酚醛树脂具有良好的相容性，甲醛的浓度越高，对酚醛树脂的渗透性越强；甲醛对酚醛树脂有显著的溶胀作用，并使其在甲醛浓溶液中的熔点降低。为提高+CH2OH在纤维内部的扩散速度，在+CH20H马初生纤维的液固反应体系中，选用高浓度的+CH30(18.5%)，即HCHO (37%)与HCl(37%)各50%相混合。将初生纤维置于18.5%的盐酸溶液中，按10℃／h的速率升温至95℃，并在此温度下恒温2h。初生纤维在反应结束后变成棕红色纤维，将此反应生成 物用热台显微镜和IR进行分析，结果表明，初生纤维经盐酸处理后亚甲基-CH2-和酚羟基-OH 吸收峰相对强度减少，出现了新的吸收峰芳香醚键C-O-C和芳香酮键C-C=O。这可能是初生纤维在强酸作用下酚羟基之间、酚羟基与亚甲基之间发生了脱水缩合反应，导致了芳环中取代基数目增多，交联程度提高，酚醛纤维熔点的提高，热台显微镜分析结果显示，经过HCl处理的酚醛纤维依然为可熔融物，这说明在盐酸作用下只能发生部分交联，发生高度交联化必须存在交联基因的供应体。 纤维内部芳环之间的交联基团越多，宏观上反应在力学性能上拉伸强度越高。在较低的酸浓度下，酚醛纤维拉伸强度随酸浓度的提高而增大，在酸浓度为12%
汽车制动摩擦材料的性能要求及影响因素分析 发表时间：2018-09-12T14:20:56.057Z 来源：《科技新时代》2018年7期作者：张国华 [导读] 本文围绕汽车制动摩擦材料的相关议题进行了探讨，分别论述了汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素。 杭州优纳摩擦材料有限公司浙江省杭州市 311404 摘要：本文围绕汽车制动摩擦材料的相关议题进行了探讨，分别论述了汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素，汽车制动摩擦材料热衰退性能的影响因素，以及启辰制动摩擦材料噪音及振动的影响因素，供相关人士参考。 关键词：摩擦材料、汽车、摩擦性能、热性能、影响因素 1引言 对于汽车生产来说，制动摩擦材料在汽车制动器、汽车离合器以及摩擦传动装置中起着关键的作用，在制动摩擦材料性能要求方面，不仅需要摩擦材料具备良好的摩擦磨损性能，同时在热衰退性能、振动性能以及减噪性能上也应有较良好的表现。在某种程度上制动摩擦材料性能的优劣将直接影响到汽车系统运行的安全性和可靠性。为此对汽车制动摩擦材料的性能进行分析和研究是十分重要且十分必要的。 2汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素 汽车制动摩擦材料的摩擦磨损性能主要与摩擦系数，摩擦稳定性以及磨损率有关，通常来说，摩擦材料需要在稳定适中的摩擦系数下尽可能拥有较低的材料磨损率。 （一）摩擦材料自身组分的影响 汽车制动摩擦材料是由多种材料所制成的复合型材料，因此在制作过程中各物料组分的不同会对摩擦材料的摩擦性能造成不同的影响。 磨料的影响。比如在摩擦材料中添加氧化铝、硫酸钡、锆英石、铬铁矿粉、硫化锑等金属填料，添加石墨等减磨材料，均可以使摩擦材料本身的摩擦性能得到改善和提升。根据添加物质性能的不同，也会对摩擦材料的性能产生不同的影响。比如添加氧化铝、锆英石、铬铁矿粉、硫化锑可以提高摩擦材料的高温摩擦系数；添加硫酸钡可以提高摩擦材料的热稳定性；添加石墨可以有效改善摩擦材料的热衰退性能，增加抗摩擦性能。 添加纤维的影响。在摩擦材料的制作过程中通过添加增强纤维可以提高材料的摩擦性能。在实际生产中，添加纤维有多种类型，如铜纤维、钢纤维等金属型纤维；玻璃纤维、陶瓷纤维等无机型纤维；芳纶纤维、纤维素纤维等有机型纤维等。金属型纤维在摩擦材料中起着骨架支撑的作用，但是由于金属的密度较大且对环境有一定的负面影响，因此在摩擦材料的制作中往往含量较低。有机型纤维在性能上具有较好的亲水性，同时在混合的过程中分散均匀度较好，因此可以提高摩擦材料的抗裂性能。此外由于该类型纤维对环境无污染，与其他物质的适应性好，因此应用较为普遍。无机型纤维在隔热性和减噪性方面表现良好，对环境无污染，但是在传热性上表现稍差，一般在应用时适当加入一些良好导热性的材料作为平衡。另外，无机纤维加入量过多容易导致摩擦材料的开裂，降低其摩损性能。 固体润滑剂的影响。固体润滑剂主要包括石墨、炭黑、氟化物等炭材料；硫、硒等硫族化合物；氮化硼；二硫化钼、硫化铅、硫化锌等金属硫化物。这些固体润滑剂有较低的莫氏硬度，可以在摩擦材料使用过程中发生有效的转移，以此来稳定摩擦材料的摩擦系数，减少摩擦噪音，提高摩擦材料的耐磨损性能。 （二）摩擦材料制作工艺的影响 不同的烧蚀或成型制作工艺也会对摩擦材料的摩擦性能造成影响。目前在摩擦材料的制作过程中多采用热压成型工艺。在热压成型过程中主要由加压、排气和固化三个基本环节。对于热压温度的控制需要参考模压树脂的差示扫描热量曲线中固化温度的变化情况。良好的热压成型工艺可以使树脂材料和其他物料结合程度得到改善，有效排出材料中的气体，控制摩擦材料成品中的含胶量，使摩擦材料成品拥有较好的密实度，提高摩擦材料的耐磨损性能。 3汽车制动摩擦材料热衰退性能的影响因素 摩擦材料的热衰退性能是影响摩擦材料使用寿命以及汽车运行安全与否的重要性能。通常情况下，高温会提高材料的热衰退性，若材料的热衰退十分严重，极容易导致汽车制动失效等故障，尤其是上下坡行驶过程中，摩擦材料的抗热衰退性对于行驶的安全十分必要。 （一）摩擦材料生产原料的影响 目前在摩擦材料的生产制造中，通常采用对树脂进行性能的优化，通过性能改良和优化来提高树脂的热分解温度，使摩擦材料能够在较高的温度条件下摩擦系数更加稳定，提高摩擦材料的抗热衰退性能。比如利用纳米金属材料对树脂进行导热性能的改良，纳米金属材料本身导热性能优异，与树脂原料结合后可以将摩擦表面产生的热量迅速地传递到材料内部，减少摩擦材料自身的温度差，减少树脂的热分解反应，提高摩擦材料的稳定性。另外，基于硫化锑在高温条件下容易生产硬度更高的氧化物，因此在原料中加入硫化锑不仅能够提高材料的耐磨损性，同时也起到了抗热衰退性的作用。 （二）摩擦材料制作工艺的影响 烧蚀技术涉及到摩擦材料的炭化，因此可以通过对烧蚀工艺优化来改善摩擦材料的抗热衰退性。为避免摩擦材料在高温过程中剧烈炭化，可以在烧蚀工艺前线对摩擦材料进行高温预处理，使材料在经过高温烧蚀过程中能够降低炭化的速率，提高摩擦材料的抗热衰退性。 4汽车制动摩擦材料噪音及振动的影响因素 随着汽车行业的不断发展，汽车制造技术也越来越贴合消费者的需求，从过去的功能性，美观性逐渐走向功能性、美观性、舒适性、环保性。对于汽车制动摩擦材料而言，越来越注重材料的降噪性能和抗振动性能。在降噪性能方面，可从摩擦材料的生产配方入手，通过降低原料中金属的含量来提高降噪性能。另外，由于摩擦材料中的孔隙率对降噪性能有着十分重要的影响，因此，可采用较高的显气孔率来
矿物纤维增强酚醛树脂基摩擦材料热压工艺 马云海１，２，佟金１，２，王宝刚１，２，孙喜龙１，２，蒋蔓３１．吉林大学工程仿生教育部重点实验室，长春 １３００２２； ２．吉林大学生物与农业工程学院，长春１３００２２； ３．吉林大学化学学院化学教学中心，吉林大学南岭校区，长春１３００２２ 摘要：为优化矿物纤维增强酚醛树脂基摩擦材料的热压工艺，该文采用均匀试验设计方法对干法共混热压成型工艺对摩擦材料性能（摩擦磨损性能、冲击强度、硬度等）的影响规律进行了研究。得出摩擦材料的热压成型工艺，即热压压力４０ ＭＰａ、热压时间１０ ｍｉｎ、热压温度２００℃。用ＳＡＳ软件对数据进行优化分析，得出了成型压力、保温时间和热压温度对摩擦材料的摩擦因数、冲击强度的回归关系，建立了摩擦因数、冲击强度与热压工艺参数的二次响应曲面回归模型。 利用ＭＡＴＬＡＢ软件，分析了热压压力和热压温度的交互作用。结果表明：当温度固定，摩擦因数随压力的升高而下降； 当压力固定，摩擦因数随温度的升高而上升。在热压压力５０ ＭＰａ、热压时间４０ ｍｉｎ时，冲击强度达到最大值。该研究可为研制高性能的摩擦材料制品提供技术参考。 试验；摩擦材料；热压；摩擦因数；磨损率；矿物纤维 １０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ． １００２－６８１９．２０１２．０５．０１０ ＴＢ３３Ａ１００２－６８１９（２０１２）－０５－００５４－０６ ２０１１－０７－３０２０１１－１１－２３ 基金项目：国家自然科学基金（５１０７５１７７）、吉林省留学人员科技创新创业 项目，长春市科技支撑计划项目（１１ＫＺ４３），新世纪优秀人才支持计划，国 家产学研用合作创新项目课题（ＯＳＲ－０４－０６） 作者简介：马云海（１９７０－），男，教授。研究方向：仿生材料。长春 吉 林大学工程仿生教育部重点实验室，１３００２２。Ｅｍａｉｌ： ｍｙｈ＠ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 蒋蔓（１９５７－），女，高级工程师。研究方向：高分子复合 材料研究。长春 吉林大学化学学院化学教学中心，吉林大学南岭校区， １３００２２。 Ｅｍａｉｌ： ｊｉａｎｇｍａｎ＠ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 万方数据
热固性聚合物是从低粘度液体开始，通过催化剂或外加能量（热或射线）固化为固体。最早的热固性基体是酚醛，紧随其后的是环氧，接着是不饱和聚酯、脲醛，再接着是硅树脂，以及更新的基体。从实用的角度看，最重要的仍然是前三种：酚醛、环氧和不饱和聚酯 二、简介 酚醛树脂也叫电木，又称电木粉，英文名称phenolic resin,简称PF，比重～是热固性塑料家族中最古老的成员，可以追溯到1870年。合成酚醛树脂的两种单体是苯酚和甲醛，通过聚合形成, 酚醛树脂原为无色或黄褐色透明物，因含有游离分子而呈微红色，市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色，有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱，遇强酸发生分解，遇强碱发生腐蚀。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。对水、弱酸、弱碱溶液稳定。由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂。酚与醛的摩尔比大于一，用酸类物质作催化剂，生成热塑性酚醛树脂。酚与醛的摩尔比小于一，用碱类物质作催化剂，生成热固性酚醛树脂。主要包括：线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂。 三、酚醛树脂固化原理 酚醛树脂只有在形成交联网状(或称体型)结构之后才具有优良的使用性能，包括力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、热稳定性等。 酚醛树脂的固化就是使其转变为网状结构的过程，表现出凝胶化和完全固化的两个阶段，这一转变不仅是物理过程，更要强调的是，这是一个化学过程。表现出以下一些特点：
(1)树脂在固化前的结构因素(组成、分子量大小、反应官能度等)影响显著；(2)固化反应受催化剂、固化剂、树脂pH值等的影响显著；(3)固化过程有热效应；(4)固化速率受温度、压力的影响显著；(5)固化过程有副产物(如水、甲醛等)产生；(6)固化反应是不可逆过程。 酚醛树脂有热塑性和热固性两类。热塑性酚醛树脂（或称两步法酚醛树脂），为浅色至暗褐色脆性固体，溶于乙醇、丙酮等溶剂中，长期具有可溶可熔性，仅在六亚甲基四胺或聚甲醛等交联剂存在下，才固化(加热时可快速固化)。主要用于制造压塑粉，也用于制造层压塑料、清漆和胶粘剂。热塑性酚醛树脂压塑粉主要用于制造开关、插座、插头等电气零件，日用品及其他工业制品。热固性酚醛树脂（或称一步法酚醛树脂），可根据需要制成固体、液体和乳液，都可在热或（和）酸作用下不用交联剂即可交联固化。热固性酚醛树脂压塑粉主要用于制造高电绝缘制件。为指导树脂合成和成型加工，常将其固化过程分为A、B、C三个阶段。具有可溶可熔性的预聚体称作A阶酚醛树脂;交联固化为不溶不熔的最终状态称C阶酚醛树脂；在溶剂中溶胀但又不完全溶解，受热软化但不熔化的中间状态称B阶酚醛树脂处于此阶段的酚醛树脂为脆性固体，可以制成粉末，与添加剂一起模压成型。添加剂中除固化剂外，主要成分是木粉，它赋予酚醛材料强度与韧性，其压缩强度可达275MPa。酚醛具有优良的电绝缘性，低吸潮性和较高的使用温度（204℃）。,树脂存放过程中粘度逐渐增大，最后可变成不溶不熔的C阶树脂。因此,其存放期一般不超过3～6个月。热固性酚醛树脂可用于制造各种层压塑料、压塑粉、层压塑料；制造清漆或绝缘、耐腐蚀涂料；制造日用品、装饰品；制造隔音、隔热材料等。常见的高压电插座、胶粘剂和改性其他高聚物。 酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。并且价格低廉，可以说酚醛是性能价格比最高的一种高分子材料。 四、酚醛树脂的重要特点 1、高温性能 酚醛树脂固化后依靠其芳香环结构和高交联密度的特点而具有优良的耐热性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。酚醛树脂在200℃以下基本是稳定的，一般可在不超过180℃条件下长期使用。正因为这个原因，酚醛树脂才被应用于一些高温领域，例如耐火材料，摩擦材料，粘结剂和铸造行业。 2、粘结强度 酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。卓越的粘结性酚醛树脂卓越的粘附性首选源于其大