一种异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性酚醛树脂的制备方法。一种异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：１）选配无机原料：按质量份数为：硫酸钡５－２５，层状结构无机粒子１－１５，二氧化硅或氧化锆０．１－５；选取硫酸钡和层状结构无机粒子与二氧化硅或氧化锆混合均匀，得混合物料Ａ；２）取上述混合物料Ａ在低温常压下与有机试剂Ｙ混合搅拌５－３０ｍｉｎ，得混合物料Ｂ；所述的有机试剂Ｙ为硬脂酸盐或硬脂酸和钛酸酯偶联剂；３）取酚醛树脂、固化剂与混合物料Ｂ混合，在低温常压下机械力搅拌化学交联改性反应１０－６０ｍｉｎ，所述的固化剂为六次甲基四胺，得到异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂。本发明专利技术的制备方法简单、原料易得；产品的热学性能和力学性能显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改性酚醛树脂的制备方法。
技术介绍
随高速公路、高速铁路的建设，各类车辆在重载高速传动工况下的安全制动对摩擦材料的粘接剂及综合性能提出了更高的要求。车辆制动器衬片在重载高速传动工况下制动，瞬时产生摩擦热可使摩擦材料的粘接剂酚醛树脂受热分解，频繁经受过高温度的热分解，制动器衬片的热学性能、力学性能、粘接性能显著下降并导致制动材料过早老化而失去制动功能。制造业也越来越多地需求耐高温、耐磨损的磨具磨料、电光源等用途的粘接剂用酚醛树脂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种热学性能、力学性能好的异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是，其特征在于包括如下步骤1)选配无机原料按质量份数为硫酸钡5-25，层状结构无机粒子1-15，二氧化硅或氧化锆0.1-5选取硫酸钡和层状结构无机粒子与二氧化硅或氧化锆混合均匀，得混合物料A，所述的硫酸钡的粒径小于或等于2um，层状结构无机粒子的粒径小于或等于1um，二氧化硅的粒径小于或等于100nm，氧化锆的粒径小于或等于1um；2)取上述混合物料A在低温下与有机试剂Y混合搅拌5-30min，得混合物料B；所述的有机试剂Y为硬脂酸盐和钛酸酯偶联剂，或为硬脂酸和钛酸酯偶联剂；其中硬脂酸盐或硬脂酸的用量是混合物料A重量的0.5％-5.0％，钛酸酯偶联剂的用量是混合物料A重量的0.2％-2.5％；3)取粒径小于或等于5um的酚醛树脂、固化剂与混合物料B混合，在低温常压下机械力搅拌化学交联改性反应10-60min，所述的固化剂为六次甲基四胺，六次甲基四胺的用量为酚醛树脂重量的3％-10％；酚醛树脂按硫酸钡∶酚醛树脂重量份＝5-25∶100选取；得到异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂。所述的硫酸钡的化学含量为95％-99％。所述的层状结构无机粒子为蒙脱石、累托石、高岭石、凹凸棒石、蛭石或云母等层状结构矿物，化学含量90％-99％。所述的硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸铅或硬脂酸锌。所述的酚醛树脂为热缩性酚醛树脂。所述的低温为5-70℃。所述的机械力搅拌是指转速在200-2000rpm下的机械力搅拌。所述的步骤3)的混合物料B需进行超分散表面处理取有机试剂Z对混合物料B搅拌5-30min超分散表面处理；所述的有机试剂Z为solsperse系列超分散剂，用量为混合物A重量的0.1％-5％。所述的异步低温是在5-70℃温度下先对无机原料表面改性、超分散表面处理，而后对酚醛树脂在低温常压机械力作用下进行化学交联改性。所述的化学交联是根据化学相似相容原理，无机粒子表面包覆单分子层改性剂，它的一端与无机粒子表面官能团化学键合，另一端与酚醛树脂官能团化学键合，从而将两种性质差异很大的材料牢固地结合起来并改善无机粒子在酚醛树脂中的分散性，全面提高酚醛树脂的热学、力学性能。本专利技术采用异步低温机械力化学交联改性技术，对热缩性酚醛树脂进行无机表面超分散/有机复合改性。本专利技术的制备方法简单、重复性好、物理化学性能稳定、原料易得。本专利技术对特定粒径、形状的无机原料进行单分子层表面改性及超分散处理，为与酚醛树脂化学交联构建了特殊功能的分子桥，增加了酚醛树脂与无机原料表面间的分子键合作用，提高无机粒子与酚醛树脂基料的相容性与结合力。由于微米、亚微米、纳米无机颗粒表面具有大量不饱和化学键，彼此间易于团聚，超分散剂表面处理后溶剂化链的空间障碍阻隔了颗粒的团聚而保持高度分散。同时显著提高复合材料(异步低温常压机械力化学交联改性酚醛树脂)的热学性能(如热分解温度)和力学性能(如冲击强度、拉伸强度、硬度、耐磨性、摩擦系数、柔韧性以及伸长率等)。本专利技术制备的异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂具备超分散性、高化学活性及优良的增量、增强并赋予酚醛树脂所没有的阻燃、耐磨、导热、隔音等功能。适用于各类车辆和机械制动器衬片及耐高温、磨具磨料、电光源等用途的粘接剂用酚醛树脂。特别适用于高速转动的制动材料、高硬度磨料材料、大功率电光源的粘接剂用酚醛树脂。与未化学交联改性酚醛树脂相比，异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂起始热分解温度由490℃提高到558℃；放热峰值温度由590℃提高到682℃。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1，包括如下步骤1)选配无机原料按质量份数为硫酸钡5，层状结构无机粒子15，二氧化硅2选取硫酸钡、层状结构无机粒子(如累托石)和二氧化硅混合均匀，得混合物料A。所述的硫酸钡的粒径小于或等于2um，层状结构无机粒子的粒径小于或等于1um，二氧化硅的粒径小于或等于100nm。2)取上述混合物料A在低温(30℃)常压下与质量份数为0.5份的有机试剂Y混合搅拌5-30min，完成单分子层表面包膜，得混合物料B；所述的有机试剂Y为硬脂酸盐(硬脂酸锌)和钛酸酯偶联剂，其中硬脂酸盐为0.35份、钛酸酯偶联剂为0.15份。3)取质量份数为100份粒径小于或等于5um的酚醛树脂(如热缩性酚醛树脂)、质量份数为6份的固化剂与混合物料B混合表面包膜处理物料，在低温(40℃)常压下机械力搅拌化学交联改性反应10-60min，所述的固化剂为六次甲基四胺；得到异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂。实施例2 ，包括如下步骤1)选配无机原料按质量份数为硫酸钡7，层状结构无机粒子13，氧化锆2选取硫酸钡、层状结构无机粒子(如高岭石)和氧化锆混合均匀，得混合物料A。所述的硫酸钡的粒径小于或等于2um，层状结构无机粒子的粒径小于或等于1um，氧化锆的粒径小于或等于1um。2)取上述混合物料A在低温(45℃)常压下与质量份数为0.5份的有机试剂Y混合搅拌5-30min，完成单分子层表面包膜，得混合物料B；所述的有机试剂Y为硬脂酸盐(硬脂酸锌)和钛酸酯偶联剂，其中硬脂酸盐为0.40份、钛酸酯偶联剂为0.10份。3)取质量份数为100份粒径小于或等于5um的酚醛树脂(如热缩性酚醛树脂)、质量份数为6.5份的固化剂与混合物料B混合，在低温(45℃)常压下机械力搅拌化学交联改性反应10-60min，所述的固化剂为六次甲基四胺；得到异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂。实施例3，包括如下步骤1)选配无机原料按质量份数为硫酸钡10，层状结构无机粒子10，二氧化硅2选取硫酸钡、层状结构无机粒子(如蒙脱石)和二氧化硅混合均匀，得混合物料A。所述的硫酸钡的粒径小于或等于2um，层状结构无机粒子的粒径小于或等于1um，二氧化硅的粒径小于或等于100nm。2)取上述混合物料A在低温(40℃)常压下与质量份数为1.0份的有机试剂Y混合搅拌5-30min，完成单分子层表面包膜，得混合物料B；所述的有机试剂Y为硬脂酸盐(硬脂酸锌)和钛酸酯偶联剂，其中硬脂酸盐为0.50份、钛酸酯偶联剂为0.50份。3)取质量份数为100份粒径小于或等于5um的酚醛树脂(如热缩性酚醛树脂)、质量份数为的6.5份固化剂与混合物料B混合，在低温(50℃)常压下机械力搅拌化学交联改性反应10-60min，所述的固化剂为六次甲基四胺；得到异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂。实施例4，包括如下步骤1)选配无机原料按质量份数为硫酸钡12，层状结构无机粒子10，二氧化硅2选取硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：　　　　１）选配无机原料：按质量份数为：硫酸钡５－２５，层状结构无机粒子１－１５，二氧化硅或氧化锆０．１－５选取硫酸钡和层状结构无机粒子与二氧化硅或氧化锆混合均匀，得混合物料Ａ，所述的硫酸钡的粒径小于或等于２ｕｍ，层状结构无机粒子的粒径小于或等于１ｕｍ，二氧化硅的粒径小于或等于１００ｎｍ，氧化锆的粒径小于或等于１ｕｍ；　　　　２）取上述混合物料Ａ在低温下与有机试剂Ｙ混合搅拌５－３０ｍｉｎ，得混合物料Ｂ；所述的有机试剂Ｙ为硬脂酸盐和钛酸酯偶联剂，或为硬脂酸和钛酸酯偶联剂；其中硬脂酸盐或硬脂酸的用量是混合物料Ａ重量的０．５％－５．０％，钛酸酯偶联剂的用量是混合物料Ａ重量的０．２％－２．５％；　　　　３）取粒径小于或等于５ｕｍ的酚醛树脂、固化剂与混合物料Ｂ混合，在低温常压下机械力搅拌化学交联改性反应１０－６０ｍｉｎ，所述的固化剂为六次甲基四胺，六次甲基四胺的用量为酚醛树脂重量３％－１０％；酚醛树脂按硫酸钡∶酚醛树脂重量份＝５－２５∶１００选取；得到异步低温机械力化学交联改性酚醛树脂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷绍民，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]