水溶性酚醛树脂演示教学.ppt

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1、水溶性酚醛树脂一、研究背景摩擦材料：依靠摩擦作用执行传动或制动的一类材料车辆中常见的摩擦材料离合器面片刹车片组要成分：黏结剂--------酚醛树脂，橡胶增强材料-----有机或无机纤维填料----------性能调节剂及填充料离合器面片制备工艺：树脂、橡胶-----------------------浆料------连续纤维浸渍浆料------烘干、缠绕----热压成型---后处理存在问题：①油溶性酚醛树脂②树脂热稳定性低高温分解热衰退，摩擦系数有机溶剂填料成本高：需橡胶和大量有机溶剂制浆危险性：有机溶剂易燃易爆，污染环境生产复杂：树脂生产时需低压脱水研究内容：以水溶性PF代替油溶性PF对

2、水溶性PF进行改性研究，提高热稳定性合成条件：甲醛与苯酚摩尔比大于1碱性催化剂[氨水，Ba(OH)2，NaOH]耐热改性：C-C:332kJ/mol;C-O:326kJ/mol;P-O:410kJ/mol;B-O:515kJ/mol(中国石油大学化学数据速查手册)关于离合器面片摩擦磨损性能的国家标准GB/T5764-2011试验温度100℃150℃200℃250℃300℃摩擦系数0.25～0.600.25～0.600.25～0.600.20～0.600.20～0.60指定摩擦系数的允许偏差（△u）±0.08±0.10±0.12±0.12±0.14磨损率（V）/[10-7cm3/（N.m）]0

3、～0.50～0.600～0.800～1.000～1.20试验温度指试验机圆盘摩擦面温度。摩擦系数范围包括允许偏差在内。二、Ba(OH)2催化制备水溶性PF及摩擦材料①不同量硼酸对树脂耐热性能的影响a-未改性PFb-0.5%硼酸改性PFc-1%硼酸改性PFd-2%硼酸改性PFe-4%硼酸改性PF图2.1不同量硼酸改性水溶性酚醛树脂固化的热重曲线Fig.2.1TGAcurvesofthecuredwaterphenolicresinsmodifiedboricacid酚醛树脂热失重一般分作三段：①进一步固化，释放H2O等小分子物质；②酚醛树脂热分解，释放CO2，H2O，甲烷等；③树脂炭化过程。图

4、2.1中，400℃时，失重率分别为a-13.66%，b-11.24%，c-11.94%，d-9.43%，e-6.56%.随硼酸加入量的增加，树脂热稳定性随之提高。树脂溶液的稳定性：加入硼酸量为树脂固体含量8%时，5h左右树脂凝胶；4%时，10天左右凝胶；加入硼酸量低于4%时，树脂稳定保存时间超过10天。②磷酸用量对树脂耐热性能的影响a-未改性PFb-2%磷酸改性PFc-4%磷酸改性PF图2.2不同量磷酸改性水溶性酚醛树脂固化的物热重曲线Fig.2.2TGAcurvesofthecuredwaterphenolicresinsmodifiedboricacid温度为450℃时，失重率分别为未改

5、性树脂16.80%，2%磷酸改性树脂9.88%，4%磷酸改性树脂12.60%800℃时，树脂残余量分别为未改性树脂61.62%，2%磷酸改性树脂64.28%，4%磷酸改性树脂65.93%。磷酸改性树脂可提高树脂热稳定性和残炭率。改性树脂溶液稳定性，加入磷酸量6%时，树脂溶液凝胶；加入磷酸量4%时，溶液颜色加深，5天左右变浑浊；加入磷酸量2%时，溶液颜色加深，5天左右变浑浊。考虑树脂水溶液稳定性及树脂耐热性，选用4%硼酸改性树脂制备摩擦样品，并与未改性树脂制备的摩擦样品进行性能对比。摩擦样品的制备：水溶性酚醛树脂，填料以水为溶剂制备浆料----------玻璃纤维，芳纶浸渍浆料------烘干

6、、缠绕-------热压成型------热处理、打磨等。制备浆料时，使用水代替了有机溶剂，同时也避免了橡胶的使用。③摩擦样品的摩擦系数随温度变化的曲线a-未改性PF摩擦样品b-改性PF摩擦样品图2.3摩擦样品摩擦系数随温度变化曲线Fig.2.3Plotsofthefrictioncoefficientasafunctionofdisktemperature④两组样品在不同温度下的磨损率a-未改性PF摩擦样品b-硼酸改性PF摩擦样品图2.4摩擦样品磨损率随温度变化Fig.2.4Thechangeofthewearrateasafunctionofdisktemperature⑤磨损表面形貌观察

7、a-未改性PF摩擦样品在100℃磨损后的表面形貌c-未改性PF摩擦样品在200℃磨损后的表面形貌e-未改性PF摩擦样品在350℃磨损后的表面形貌b-硼酸改性PF摩擦样品在100℃磨损后的表面形貌d-硼酸改性PF摩擦样品在200℃磨损后的表面形貌f-硼酸改性PF摩擦样品在350℃磨损后的表面形貌图2.5摩擦实验后样品的磨损表面形貌Fig.2.5Wornsurfacesmorphologyofthemateria