本发明专利技术提供一种利用木质素为改性原料制备耐摩擦材料的新方法。该方法利用溶剂型木质素为改性原料制备耐摩檫材料的新方法。本发明专利技术利用可再生的木质素具有化学活性强、纯度高等优点，以溶剂型木质素替代酚类制备木质素改性酚醛树脂，这种树脂比传统的酚醛树脂具有更多的极性基团，和制备耐摩擦材料的其他组分具有更强的亲合力，既提高了耐摩擦材料的性能，又能充分利用可再生资源，减少石油化学品的消耗，同时降低了制备耐摩擦材料的成本，又能节能减排，将会产生重大的社会效益；而且制备耐摩擦材料的工艺简单、容易实施，效果良好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新材料开发、制备领域，更具体而言涉及溶剂型木质素改性制备耐摩 擦复合材料的方法。
技术介绍
随着世界石油、煤炭等化石资源日益减少，大力发展绿色新材料势在必行。由于酚 醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，目前汽车、摩托车等车辆使用的制动复 合材料的基体主要采用酚醛树脂(PF)，然而在高温情况下PF中的酚羟基很容易被氧化，从 而导致摩擦材料的分解或破坏，纯PF的极限耐热温度为250°C，所以普通的PF —般也只能 在250°C以下才能正常使用，当超过300°C时热分解就很严重。随着车辆的高速重载化，摩 擦制动发热使得材料的工作温度也越来越高，如在高速行驶条件下制动时，盘式制动器衬 片的表面温度可达400°C以上，因此改善PF的高温摩擦性能也是当前摩擦材料领域研究的 执占之一。现在的耐磨檫材料都己开始使用改性酚醛树脂作为基体树脂粘合剂。目前，国内 外对酚醛树脂的改性方法主要有化学改性和物理改性两种。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反应的组分。 物理改性指某些聚合物与酚醛树脂共混。当掺入酚醛树脂的聚合物具有优异的韧度、良好 的耐热性，且与酚醛树脂能有适中的热力学相容性，使共混物成亚微观的均勻分散形态，则 共混改性的酚醛树脂才具有理想的摩擦性能。以下是几种常用的酚醛树脂的改性方法1.烷基酚改性酚醛树脂其摩擦性能比未改性时有明显改善。尤其以改性二甲苯对酚 醛改性，在100 - 300°C温度范围内，其摩擦系数仍为0. 45 - 0. 43。但与腰果壳油改性的 酚醛树脂相比磨损率较大。2.腰果壳油改性酚醛树脂其制品摩阻性能优良，摩擦过程中表面形成的碳化膜 柔软且有韧性，不易脱落。使制动材料表面的组成和发热状态均勻，保证了稳定的摩擦性 能，在欧美和日本等国家和地区现已普遍应用。3.三聚氰胺改性酚醛树脂可减少摩擦高温下树脂热分解产生的焦油状物质，从 而改善摩擦稳定性。4.硼酚醛树脂加入酚醛树脂中的硼酸可减少试样中的水分，使试样具有平衡的 结构。为试样提供稳定的摩擦系数。目前国内外均采用双酚A硼酚醛树脂，其具有耐热性 高、热衰退小、恢复性好等特点。在物理改性方面，为了降低酚醛树脂脆性、改善贴合性及高温下的摩擦性能，广泛 地采用液体橡胶改性酚醛树脂和橡胶与树脂共混并用体系。本专利技术本专利技术人已经对木质素改性酚醛树脂进行过多年研究，并得到创新性的 研究成果，如(酶解木质素或它的衍生物改性酚醛发泡材料及其制备方法，国家专利技术专 利.ZL200810071003. 9 ；酶解木质素或它的衍生物改性热熔型酚醛树脂的原料配方及制备 方法，国家专利技术专利申请号200810072174. 3)；，在上述研究基础上，本专利技术人继续锐意探索，专利技术使用溶剂型木质素改性酚醛树脂替代传统的酚醛树脂为树脂粘结剂，和其他纤维、 填料等增强原料制备耐磨檫复合材料。利用木质素改性酚醛系列产品，替代部分石油化学 品，制备耐摩檫材料得到较好的改性效果。酚类原料是石油或煤炭化学工业产品，价格比较 高且是重要污染源。采用低成本、可再生的天然高分子木质素替代部分酚类制备改性酚醛 系树脂制备耐磨檫材料，在降低成本和环境保护上具有很大优势，更具有良好的经济效益 和社会效益。本专利技术的目的是针对酚类制备改性酚醛系树脂制备耐磨檫复合材料过程中，造成 资源消耗较多，成本较高以及污染环境等问题，提供了溶剂型木质素改性制备耐摩擦复合 材料的方法，从而实现在制备耐摩擦复合材料中，降低成本，保护环境的要求。该方法使用溶剂型木质素改性酚醛树脂做为树脂粘结剂，与增强纤维、摩擦性能 调节剂和固化剂制备耐摩檫复合材料，各原料的配比为溶剂型木质素改性酚醛树脂20-30份增强纤维32-36份摩擦性能调节剂32-36份固化剂4-8份所述的溶剂型木质素是采用溶剂法从含有木质素组分的生物质原料直接提取或从木 片，竹子，草木秸秆发酵制备乙醇、功能性多糖或生物天然气的残渣中提取得到的新型天然 高分子材料。所述木质素改性酚醛树脂是用溶剂型木质素替代部分酚类原料在草酸、磷酸或硫 酸的催化剂的催化下与苯酚、烷基取代酚或腰果壳油和甲醛、乙醛或糠醛，以及1，4 丁二 醇、桐油或其他树脂性能调节剂经过缩合反应制得的溶剂型木质素改性酚醛树脂，其原料 配方为所述的增强纤维为金属纤维、合成纤维或天然生物质纤维；所述摩檫性能调节剂，为氧 化铝、石墨、二硫化钼、铜粒或木陶瓷粉末；所述的固化剂为六次甲基四胺、三聚氰胺。制备方法的具体步骤如下1)将5-30份溶剂型木质素和45-70份酚在60-70°C条件下加入带有加热、搅拌装 置的三口瓶中，搅拌15-30min，溶解均勻之后依次加入4份其他添加剂，再30min内滴加 15-25份醛，升温至90°C时，向其中加入草酸、磷酸或硫酸催化剂，并开始计时，反应进行 1. 5-3. Oh后结束，而后开始减压脱水，以除去小分子物质，在160 - 165°C出料，得到溶剂型 木质素改性酚醛树脂。2)将20 - 30份溶剂型木质素改性酚醛树脂，32 — 36份纤维、32_36份填料， 4-8份固化剂，经高速旋转混合机在1000转/分的条件下搅拌5-15min，以此达到均
技术实现思路
溶剂型木质素或它的衍生物 酚5-30 份 45-70 份催化剂 其他添加剂15-25 份 0. 05-5 份 0-10 份勻混合的目的，接着在液压机中压制样片，按照GB5763-2008标准，测试样品尺寸25. 0 ^ X 25. 0 ^ X5. 0 7. 0士0. 1 mm，压制温度 150°C 士5°C，成型压力 20 — 25Mpa，保压 时间5-10min，后处理160-180°C下保温10_16h ；溶剂型木质素改性酚醛树脂和耐摩檫材料的性能测试的具体方法如下 1)采用浙青软化点测试器(SYD-2806)测试软化点。2)凝胶时间的测定取4. 5g树脂，加入0.5g六亚甲基四胺，研磨混勻。取其中约 lg样品于温度为150士 1°C的15cmX 15cm铁板上加热，迅速用玻璃棒摊平。从全部熔化起， 至玻璃棒抬起树脂不成丝时止，记录树脂的凝胶时间。测三次取其平均值。3)采用GB/T14074. 13-93的方法测定合成树脂中的游离酚含量。4)热重分析(TGA)将固化后的样品在TA SDT-Q600热重分析仪上，在N2保护下 从室温以10°C /min扫描到800°Co5)摩擦性能测试将上述制作成的试样，在JF150D- II型定速式摩擦实验机上， 按 GB5763-2008 规定，分别测试 100°C，150°C，200°C，250°C，300°C，350°C下的摩擦磨损性 能。本专利技术具有如下优点1.本专利技术采用的溶剂型木质素是直接从生物质原料用溶剂法提取或从生物炼制制备 生物天然气、功能性多糖或生物酒精的残渣中采用溶剂法分离提取的木质素，提取过程没 有经过高温、高压等工序，较好地保留了天然木质素的化学活性，得到的木质素纯度高，其 灰分含量小于3%，远远低于造纸工业得到的木质素磺酸钙或碱木素。溶剂型木质素的原料 可以利用农林废弃物或生物质炼制产业的废弃残渣，制造成本较低，同时又能有效利用这 些废弃物，有利于环境保护。2.由于溶剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
溶剂型木质素改性制备耐摩檫材料的方法，其特征在于：该方法使用溶剂型木质素改性酚醛树脂做为树脂粘结剂，与增强纤维、摩擦性能调节剂和固化剂制备耐摩檫复合材料，各原料的配比为： 溶剂型木质素改性酚醛树脂 ２０－３０份 增强纤维 ３２－３６份摩擦性能调节剂 ３２－３６份 固化剂 ４－８份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程贤甦，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]
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