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摩阻材料用PF的改性研究

邵美秀  
【摘要】:本研究用桐油和亚麻油改性酚醛树脂(以下都用PF表示酚醛树脂),苯酚与桐油或亚麻油先在酸性条件反应,然后在碱性条件与甲醛反应制得热固性改性PF。探索了催化剂种类、原料配比、反应温度、反应时间以及脱水温度和时间对反应的影响,得到桐油和亚麻油改性PF的最佳改性工艺条件。 桐油改性PF的最佳改性工艺:苯酚:桐油:盐酸=1:0.5:0.0015(质量比);桐油与苯酚反应的催化剂为盐酸,反应温度为100-110℃,反应时间为2-3h;桐油-苯酚产物和甲醛反应的催化剂为浓氨水,用量为苯酚:氨水(25%)=1:0.06(摩尔比),反应温度为100-110℃,反应时间为2h,脱水温度为50℃,脱水时间为30min。 亚麻油改性PF的最佳改性工艺:苯酚:亚麻油:对甲基苯磺酸=1:0.5:0.01(质量比);亚麻油与苯酚反应的催化剂为对甲基苯磺酸,反应温度为140℃左右,反应时间为3-4h;亚麻油-苯酚产物和甲醛反应的催化剂为浓氨水,催化剂用量为苯酚:氨水(25%)=1:0.06(摩尔比),反应温度为100-110℃,反应时间为2h,脱水温度为50℃,脱水时间为30min。 利用红外光谱分析表征了改性PF的结构,推断了改性机理及热固性改性PF的结构特征。桐油和亚麻油改性PF主要是桐油中的共轭双键和亚麻油中的非共轭双键与苯酚的邻、对位氢发生阳离子烷基化反应,苯酚中的酚羟基与桐油和亚麻油分子链中的酯基均未参加反应;利用差示扫描量热分析(DSC)和综合热分析(TG-DSC)分析了改性PF的固化过程和氧化分解过程,评价改性PF的耐热性能。DSC曲线表明,改性树脂的固化分为3个过程,主要是羟甲基的缩合反应和醚键基的断裂反应,而酚羟基和桐油或亚麻油分子均未参加固化反应。TG-DSC曲线表明,改性树脂的热分解温度较普通PF有了很大提高,热稳定性能得到很大改善;测试了改性PF的冲击强度、拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和硬度等力学性能,结果表明,60%硼改性PF+40%桐油改性PF的试样和50%硼改性PF+50%亚麻油改性PF的试样,其综合力学性能最好,能达到摩阻材料的性能要求。 最佳改性工艺条件下合成桐油和亚麻油改性PF,改性PF和硼改性PF的混合树脂为基体,玻璃纤维为增强剂,CaCO_3,SiC,SiO_2,Al_2O_3,Cu为填料制备摩阻材料。固定树脂基体、增强纤维、摩擦性能调节剂和填料的配比,研究桐油和亚麻油改性PF在基体树脂中的含量对摩阻材料的摩擦系数和磨损率的影响。结果表明,


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