酚醛树脂基复合材料的制作方法与相关技术
本技术提供一种酚醛树脂基复合材料的制作方法，其步骤如下：(1)将贝壳洗净后烘干，冷却后得到干燥后贝壳，将干燥后贝壳浸泡于氢氧化钠溶液中，取出，洗涤后干燥，研磨后得到贝壳粉；(2)将贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌，超声处理得到改性贝壳粉；(3)将硫酸钙晶须配制成悬浮料浆，搅拌后加入硬脂酸钠，继续搅拌后取出，洗涤、过滤，将滤饼干燥得到改性硫酸钙晶须；(4)将酚醛树脂、改性贝壳粉、改性硫酸钙晶须加入搅拌釜搅拌，烘干至恒重，冷却得到混合料；(5)将混合料放入模具内，将模具放入热压机中，预压后泄压放气，然后热压，烘干，冷却得到复合材料。本技术制备出的复合材料具有较好的硬度和力学性能。
权利要求书
1.酚醛树脂基复合材料的制作方法，其步骤如下：
(1)将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后贝壳浸泡于质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，2天后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中80℃下干燥2小时，移入研磨机中研磨4小时后得到贝壳粉；
(2)将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10分钟，移入超声容器中超声处理40分钟，得到改性贝壳粉，其中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为15:1:100；
(3)将硫酸钙晶须加入无水乙醇中配制成质量分数为10％的悬浮料浆，移至温度为80℃的水浴容器中搅拌20分钟后加入硬脂酸钠，继续搅拌30分钟后取出，用去离子水洗涤、过滤，将滤饼置于110℃下干燥4小时，得到改性硫酸钙晶须，其中，硫酸钙晶须、无水乙醇、硬脂酸钠的重量比为25:100:2；
(4)将重量比为100:4.5:15的酚醛树脂、步骤(2)得到的改性贝壳粉、步骤(3)得到的改性硫酸钙晶须加入搅拌釜搅拌20分钟，移至烘箱中80℃下烘干至恒重，自然冷却至室温后得到混合
料；
(5)将步骤(4)得到的混合料放入模具内，将模具放入热压机中，预压2分钟后泄压放气，预压的温度为140℃，压力为20MPa，然后热压1小时，热压的温度为150℃，压力为21MPa，移至烘箱中190℃下烘干3.5小时，自然冷却至室温后得到酚醛树脂基复合材料。
技术说明书
酚醛树脂基复合材料的制作方法
技术领域：
本技术涉及一种建筑材料，特别是涉及一种酚醛树脂基复合材料的制备方法。
背景技术：
酚醛树脂俗称电木粉，于1872年技术，1909年投入工业生产，是世界上历史最悠久的塑料以及最重要的热固性塑料的其中一类。酚醛塑料一般可分为非层压酚醛塑料和层压酚醛塑料两类，非层压酚醛塑料又可分为铸塑酚醛塑料和压制酚醛塑料。酚醛塑料因具有优异的耐热性和较好的性价比，至今仍具有其他通用塑料无法比拟的优点，广泛用作电绝缘材料、家具零件、日用品、工艺品、建筑材料等。
例如，公开号为CN1123599C、公开日为2003.10.08、申请人为中国科学院化学研究所的中国专利公开了“一种酚醛树脂/粘土纳米复合材料的制备方法”，其按如下步骤进行：1、将酚醛树脂在适当温度下熔融呈液态；2、搅拌下加入相对于酚醛树脂和层状硅酸盐粘土的总重量1-20％重量份的层状硅酸盐粘土；3、继续保温搅拌10-200分钟。该专利工艺过程简单易行，不过其制备出的复合材料的硬度和力学强度(尤其是抗冲击性能)不是很好，限制了其
应用和推广。
技术内容：
本技术要解决的技术问题是提供一种酚醛树脂基复合材料的制备方法，制备出的复合材料具有较好的硬度和力学性能。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是：
一种酚醛树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后贝壳浸泡于氢氧化钠溶液中， 2天后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中80℃下干燥2小时，移入研磨机中研磨后得到贝壳粉；
(2)将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10分钟，移入超声容器中超声处理40分钟，得到改性贝壳粉；
(3)将硫酸钙晶须加入无水乙醇中配制成悬浮料浆，移至水浴容器中搅拌20分钟后加入硬脂酸钠，继续搅拌30分钟后取出，用去离子水洗涤、过滤，将滤饼置于110℃下干燥4小时，得到改性硫酸钙晶须；
(4)将酚醛树脂、步骤(2)得到的改性贝壳粉、步骤(3)得到的改性硫酸钙晶须加入搅拌釜搅拌20分钟，移至烘箱中80℃下烘干至恒重，自然冷却至室温后得到混合料；
(5)将步骤(4)得到的混合料放入模具内，将模具放入热压机中，预压2分钟后泄压放气，然后热压1小时，移至烘箱中190℃下烘干3.5小时，自然冷却至室温后得到酚醛树脂基复合材料。
优选地，本技术所述步骤(1)中，氢氧化钠溶液的质量分数为5％。
优选地，本技术所述步骤(1)中，研磨的时间为4小时。
优选地，本技术所述步骤(2)中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为15:1:100。
优选地，本技术所述步骤(3)中，悬浮料浆的质量分数为10％。
优选地，本技术所述步骤(3)中，水浴的温度为80℃。
优选地，本技术所述步骤(3)中，硫酸钙晶须、无水乙醇、硬脂酸钠的重量比为25:100:2。
优选地，本技术所述步骤(4)中，酚醛树脂、改性贝壳粉、改性硫酸钙的重量比为100:(2-5): (12-16)。
优选地，本技术所述步骤(5)中，预压的温度为140℃，压力为20MPa。
优选地，本技术所述步骤(5)中，热压的温度为150℃，压力为21MPa。
与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
1)贝壳粉是一种天然的有机杂化填料，其主要成分是碳酸钙，具有很好的硬度和强度，经过硅烷偶联剂的表面改性后贝壳粉能与酚醛树脂之间产生较强的界面结合，使得贝壳粉能均匀分布于酚醛树脂基体中并起到较好的增强作用，有效提高了复合材料的硬度、拉伸强度、弯曲强度。
2)硫酸钙晶须是硫酸钙的以单晶形式生长的纤维材料，具有高度有序的原子排列，因此拥有很高的强度和模量，其经过硬脂酸钠改性后能够很好的分散于树脂基体中并与酚醛树脂紧密结合，从而对酚醛树脂起到很好的增强作用，有效提高了复合材料的硬度和强度；当应力作用于复合材料时，由于硫酸钙晶须的强度、模量均高于酚醛树脂，所以硫酸钙晶须会在局部抵抗应力，降低应力对酚醛树脂的作用，而且硫酸钙晶须可引发微裂纹，阻止裂纹的扩展，有利于应力传递，从而有效提高复合材料的韧性。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本技术，在此本技术的示意性实施例以及说明用来解释本技术，但并不作为对本技术的限定。
实施例1
一种酚醛树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后贝壳浸泡于质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，2天后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中80℃下干燥2小时，移入研磨机中研磨4小时后得到贝壳粉；
(2)将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10分钟，移入超声容器中超声处理40分钟，得到改性贝壳粉，其中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为15:1:100；
(3)将硫酸钙晶须加入无水乙醇中配制成质量分数为10％的悬浮料浆，移至温度为80℃的水浴容器中搅拌20分钟后加入硬脂酸钠，继续搅拌30分钟后取出，用去离子水洗涤、过滤，将滤饼置于110℃下干燥4小时，得到改性硫酸钙晶须，其中，硫酸钙晶须、无水乙醇、硬脂酸钠的重量比为25:100:2；
(4)将重量比为100:4:13的酚醛树脂、步骤(2)得到的改性贝壳粉、步骤(3)得到的改性硫酸钙晶须加入搅拌釜搅拌20分钟，移至烘箱中80℃下烘干至恒重，自然冷却至室温后得到混合料；
(5)将步骤(4)得到的混合料放入模具内，将模具放入热压机中，预压2分钟后泄压放气，预压的温度为140℃，压力为20MPa，然后热压1小时，热压的温度为150℃，压力为21MPa，移至烘箱中190℃下烘干3.5小时，自然冷却至室温后得到酚醛树脂基复合材料。
实施例2
一种酚醛树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后贝壳浸泡于质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，2天后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中80℃下干燥2小时，移入研磨机中研磨4小时后得到贝壳粉；
(2)将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10分钟，移入超声容器中超声处理40分钟，得到改性贝壳粉，其中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为15:1:100；
(3)将硫酸钙晶须加入无水乙醇中配制成质量分数为10％的悬浮料浆，移至温度为80℃的水浴容器中搅拌20分钟后加入硬脂酸钠，继续搅拌30分钟后取出，用去离子水洗涤、过滤，将滤饼置于110℃下干燥4小时，得到改性硫酸钙晶须，其中，硫酸钙晶须、无水乙醇、硬脂酸钠的重量比为25:100:2；
(4)将重量比为100:3:12的酚醛树脂、步骤(2)得到的改性贝壳粉、步骤(3)得到的改性硫酸钙晶须加入搅拌釜搅拌20分钟，移至烘箱中80℃下烘干至恒重，自然冷却至室温后得到混合料；
(5)将步骤(4)得到的混合料放入模具内，将模具放入热压机中，预压2分钟后泄压放气，预压的温度为140℃，压力为20MPa，然后热压1小时，热压的温度为150℃，压力为21MPa，移至烘箱中190℃下烘干3.5小时，自然冷却至室温后得到酚醛树脂基复合材料。
实施例3
一种酚醛树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后贝壳浸泡于质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，2天后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中80℃下干燥2小时，移入研磨机中研磨4小时后得到贝壳粉；
(2)将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10分钟，移入超声容器中超声处理40分钟，得到改性贝壳粉，其中，贝壳粉、硅
烷偶联剂、丙酮的重量比为15:1:100；
(3)将硫酸钙晶须加入无水乙醇中配制成质量分数为10％的悬浮料浆，移至温度为80℃的水浴容器中搅拌20分钟后加入硬脂酸钠，继续搅拌30分钟后取出，用去离子水洗涤、过滤，将滤饼置于110℃下干燥4小时，得到改性硫酸钙晶须，其中，硫酸钙晶须、无水乙醇、硬脂酸钠的重量比为25:100:2；
(4)将重量比为100:5:12.5的酚醛树脂、步骤(2)得到的改性贝壳粉、步骤(3)得到的改性硫酸钙晶须加入搅拌釜搅拌20分钟，移至烘箱中80℃下烘干至恒重，自然冷却至室温后得到混合料；
(5)将步骤(4)得到的混合料放入模具内，将模具放入热压机中，预压2分钟后泄压放气，预压的温度为140℃，压力为20MPa，然后热压1小时，热压的温度为150℃，压力为21MPa，移至烘箱中190℃下烘干3.5小时，自然冷却至室温后得到酚醛树脂基复合材料。
实施例4
一种酚醛树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后贝壳浸泡于质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，2天后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中80℃下干燥2小时，移入研磨机中研磨4小时后得到贝壳粉；
(2)将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10分钟，移入超声容器中超声处理40分钟，得到改性贝壳粉，其中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为15:1:100；
(3)将硫酸钙晶须加入无水乙醇中配制成质量分数为10％的悬浮料浆，移至温度为80℃的水浴容器中搅拌20分钟后加入硬脂酸钠，继续搅拌30分钟后取出，用去离子水洗涤、过滤，将滤饼置于110℃下干燥4小时，得到改性硫酸钙晶须，其中，硫酸钙晶须、无水乙醇、硬脂酸钠的重量比为25:100:2；
(4)将重量比为100:2:16的酚醛树脂、步骤(2)得到的改性贝壳粉、步骤(3)得到的改性硫酸钙晶须加入搅拌釜搅拌20分钟，移至烘箱中80℃下烘干至恒重，自然冷却至室温后得到混合料；
(5)将步骤(4)得到的混合料放入模具内，将模具放入热压机中，预压2分钟后泄压放气，预压的温度为140℃，压力为20MPa，然后热压1小时，热压的温度为150℃，压力为21MPa，移至烘箱中190℃下烘干3.5小时，自然冷却至室温后得到一种酚醛树脂基复合材料。
实施例5
一种酚醛树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后贝壳浸泡于质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，2天后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中80℃下干燥2小时，移入研磨机中研磨4小时后得到贝壳粉；
(2)将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10分钟，移入超声容器中超声处理40分钟，得到改性贝壳粉，其中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为15:1:100；
(3)将硫酸钙晶须加入无水乙醇中配制成质量分数为10％的悬浮料浆，移至温度为80℃的水浴容器中搅拌20分钟后加入硬脂酸钠，继续搅拌30分钟后取出，用去离子水洗涤、过滤，将滤饼置于110℃下干燥4小时，得到改性硫酸钙晶须，其中，硫酸钙晶须、无水乙醇、硬脂酸钠的重量比为25:100:2；
(4)将重量比为100:2.5:14的酚醛树脂、步骤(2)得到的改性贝壳粉、步骤(3)得到的改性硫酸钙晶须加入搅拌釜搅拌20分钟，移至烘箱中80℃下烘干至恒重，自然冷却至室温后得到混合料；
(5)将步骤(4)得到的混合料放入模具内，将模具放入热压机中，预压2分钟后泄压放气，预压
的温度为140℃，压力为20MPa，然后热压1小时，热压的温度为150℃，压力为21MPa，移至烘箱中190℃下烘干3.5小时，自然冷却至室温后得到酚醛树脂基复合材料。
实施例6
一种酚醛树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后贝壳浸泡于质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，2天后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中80℃下干燥2小时，移入研磨机中研磨4小时后得到贝壳粉；
(2)将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10分钟，移入超声容器中超声处理40分钟，得到改性贝壳粉，其中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为15:1:100；
(3)将硫酸钙晶须加入无水乙醇中配制成质量分数为10％的悬浮料浆，移至温度为80℃的水浴容器中搅拌20分钟后加入硬脂酸钠，继续搅拌30分钟后取出，用去离子水洗涤、过滤，将滤饼置于110℃下干燥4小时，得到改性硫酸钙晶须，其中，硫酸钙晶须、无水乙醇、硬脂酸钠的重量比为25:100:2；
(4)将重量比为100:4.5:15的酚醛树脂、步骤(2)得到的改性贝壳粉、步骤(3)得到的改性硫酸钙晶须加入搅拌釜搅拌20分钟，移至烘箱中80℃下烘干至恒重，自然冷却至室温后得到混合料；
(5)将步骤(4)得到的混合料放入模具内，将模具放入热压机中，预压2分钟后泄压放气，预压的温度为140℃，压力为20MPa，然后热压1小时，热压的温度为150℃，压力为21MPa，移至烘箱中190℃下烘干3.5小时，自然冷却至室温后得到酚醛树脂基复合材料。
实施例7
一种酚醛树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后贝壳浸泡于质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，2天后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中80℃下干燥2小时，移入研磨机中研磨4小时后得到贝壳粉；
(2)将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10分钟，移入超声容器中超声处理40分钟，得到改性贝壳粉，其中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为15:1:100；
(3)将硫酸钙晶须加入无水乙醇中配制成质量分数为10％的悬浮料浆，移至温度为80℃的水浴容器中搅拌20分钟后加入硬脂酸钠，继续搅拌30分钟后取出，用去离子水洗涤、过滤，将滤饼置于110℃下干燥4小时，得到改性硫酸钙晶须，其中，硫酸钙晶须、无水乙醇、硬脂酸钠的重量比为25:100:2；
(4)将重量比为100:3.5:14.5的酚醛树脂、步骤(2)得到的改性贝壳粉、步骤(3)得到的改性硫酸钙晶须加入搅拌釜搅拌20分钟，移至烘箱中80℃下烘干至恒重，自然冷却至室温后得到混合料；
(5)将步骤(4)得到的混合料放入模具内，将模具放入热压机中，预压2分钟后泄压放气，预压的温度为140℃，压力为20MPa，然后热压1小时，热压的温度为150℃，压力为21MPa，移至烘箱中190℃下烘干3.5小时，自然冷却至室温后得到酚醛树脂基复合材料。
经测试，实施例1-7制得的复合材料以及对比例的硬度、拉伸强度、弯曲强度、冲击强度，其中，对比例为公开号为CN1123599C的中国专利；
硬度采用塑料球压痕硬度测定仪测试，塑料球的直径D为6mm，压力p为372N，持续时间为30s，硬度H(N/cm2)的计算公式为：H＝21p/【25πD(h-0.04)】，h(mm)为试样压痕深度；
拉伸强度按GB/T1447-2005进行测试，弯曲强度按GB/T1449-2005进行测试，冲击强度按GB/T1451-2005进行测试：
本技术制得的复合材料的硬度、拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均好于对比例。
上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效，而非用于限制本技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本技术的权利要求所涵盖。
酚醛树脂合成全套资料
第一章酚醛树脂合成 一：酚醛树脂配方 苯酚：200 kg 甲醛：350kg 液碱：7kg 甲酸：2.2g 液碱配方：片碱：20g 水:(不含酸碱及其它成分)：49.5g 二：上料前应注意以下问题 （1）苯酚是否结晶。 （2）甲醛是否有聚合物。 三：上料步骤 将甲醛一部分甲醛吸入反应釜中，打开搅拌机，将苯酚吸入反应釜，按照比例再将甲醛吸入，搅拌约20分钟，搅拌均匀即可。 四：生产前应注意 （1）检查供电是否正常。 （2）检查冷水供应是否正常。 （3）检查锅炉供气是否正常。 （4）检查各阀门是否正常。 （5）正常与否都要做好记录。 五：操作步骤 （1）开蒸汽（流程图①）将釜中原料加温至28℃，再加液碱，釜中温度计（流程图③）显示30℃时开始，将温度的提升速度控制在大约每分钟1℃，升温的速度要稳定，升至60℃的时间控制在35 --- 45分钟为佳。 （2）60℃升温至70℃的速度要控制在大约每三分钟1℃，升温的速度要稳定，自60℃升至70℃的时间要控制在35 --- 45分钟；温度达到70℃时，将蒸汽关闭。 （3）温度升至72.-73℃时定温，可以通过往釜层中加水的方式进行定温，使温度保持在72-73℃之间。 （4）自温度升至60℃的时间起，再过210分钟左右，进行中间化验。（化验过程：见第二页七条） （5）甲醛和苯酚反应充分时，开始加甲酸。加完甲酸7分钟后，放完釜层中的水打开蒸汽，开始抽真空。抽真空的操作步骤如下：开启真空泵（流程图15），，观察缓冲器（流程图13）的真空表（流程图21），当真空表显示的负压达到0.08以上时，再缓慢开启（流程图24）阀门，开启的速度要保证缓冲器的负压不低与0.07（流程图21），一直到全部打开，正常工作。 （6）抽真空时注意观察视镜（流程图⑨），自视镜出水开始，将温度下降的速度每8分钟降11℃为正常，直至降到55-58℃时，抽真空时间一般在50-60分钟，随后温度自然上升，上升至63.5℃时关闭蒸汽阀门（流程图①）。打开排气阀（流程图⑤），再在釜
酚醛树脂的应用
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。
酚醛树脂合成原理
酚醛树脂是由酚类化合物(如苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、叔丁酚、双酚A等)与醛类化合物(如甲醛、乙醛、多聚甲醛、糠醛等)在碱性或酸性催化剂作用下，经加成缩聚反应制得的树脂统称为酚醛树脂。酚与醛的反应是比较复杂的，由于苯酚与甲醛的摩尔比，所用催化剂的不同，加成与缩聚反应的速度和生成物也有差异。 一、碱性催化剂的反应 很多无机碱和有机碱都可用作碱性催化剂，常用的有氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铵、氢氧化钙、乙胺等。1mol(有时高达2.5mol)甲醛在碱性催化剂条件下，加成反应占优势，而缩合反应进行较慢，生成的初期树脂为甲阶酚醛树脂，主要反应历程如下： 1、加成反应(羟甲基化) 苯酚与甲醛首先进行加成反应，生成1~3羟甲基苯酚 2、缩合反应(亚甲基化) 羟甲基酚进一步缩合形成初期树脂或称热固性酚醛树(resols)、甲阶树脂(A-stage resins)、一步树脂。 (1)、苯酚与羟甲基酚进行反应生成二(羟苯基甲烷) (2)、羟甲基酚之间进行反应 (3)、苯酚或羟甲基与二聚体或多聚体进行反应，多聚体之间进行反应。 二、酸性催化剂的反应 酸性催化剂是较强的酸，包括无机酸和有机酸，常用的有盐酸、硫酸、草酸、苯磺酸、石油磺酸、氯代醋酸等。在酸性催化反应中，一般采均用苯酚与甲醛的摩尔比大于1：0.9，生成的羟甲基与酚核的缩合速度远远超过甲醛与苯酚的加成速度，得到的树脂呈线型结构，是可熔的。因此称为热塑性酚醛树脂(novolak)或线型酚醛树脂。反应历程如下： 酸性催化下甲醛被活化亚甲基化反应速度大于羟甲基化反应速度生成线型热塑性酚醛树脂。 (1)、甲醛与水结合可形成亚甲基二醇(HOCH2OH)，在酸性介质中，亚甲基二醇生成羟甲基正离子；(+CH2OH)羟甲基正离子在苯酚的邻位和对位上进行亲电取代反应，生成邻羟甲基苯酚和对羟甲基苯酚
陶瓷基摩擦材料的研究
陶瓷基摩擦材料的研究 白克江 （东营信义汽车配件有限公司山东东营257335） 摘要：本文通过对陶瓷基摩擦材料摩擦原理的探讨，分析了陶瓷配方的优异性，明确了摩擦性能调节剂在陶瓷配方中的重要作用，并利用国际先进的试验方法FMVSS135对配方性能进行了全面的研究。 关键词：陶瓷基摩擦材料摩擦性能调节剂 Abstract：The article analyzes the excellent of ceramics formula and makes clear the importance of friction regulator in ceramic formula by studying the principle of ceramic radicle and completely researching the formula function through the international advanced trial method FMVSS135. Keywords：Friction material of ceramic radicle Friction function regulator 一、前言 做为刹车片的摩擦材料，在满足人们正常使用中制动性能的同时，其使用寿命、环保性和舒适性也是人们非常关注的一个问题。而影响其使用寿命、环保性和舒适性的关键因素便是摩擦材料中基础增强材料和摩擦性能调节剂的选择和正确应用。 众所周知，石棉在摩擦材料中具有优秀的综合性能，但石棉有害健康，而且其在我国已经逐渐开始被禁用。半金属摩擦材料虽然因其比较优异的性能已经得到了广大用户的认可，但其易锈蚀、伤对偶、易发生噪音的缺点，一直在困惑着摩擦材料的研究者们，因此随着摩擦材料的发展，少金属和非金属摩擦材料应运而生，本文探讨的便是NAO摩擦材料中的一种：陶瓷基摩擦材料。 陶瓷基摩擦材料是一种利用无机矿物纤维和有机纤维做为增强材料，以改性树脂和橡胶粉为粘合剂，利用多种有机和无机材料做为摩擦性能调节剂配合加工而成的摩擦材料。其特点是无噪音、落灰少，不伤对偶、使用寿命长、无锈蚀。 二、基础摩擦材料的选择 1、增强纤维的选择 矿物纤维和陶瓷纤维的使用温度均可达到1000℃以上，具有良好的分散性能及高温稳定性，且价格比较便宜。这两种纤维的长径比比较小，虽然具有较大的比表面积，但其增强效果并不是十分的理想，因此本研究选用矿物纤维、陶瓷纤维及凯芙拉进行三元复合，来改善摩擦材料的高温摩擦性能和机械强度，以满
酚醛树脂的制备
酚醛树脂的制备 酚醛树脂的制备受很多因素影响，其中原料摩尔比、催化剂种类和用量、反应温度和投料方式等，对酚醛树脂的反应速度、产物结构和质量都有很大影响。 一、苯酚与甲醛摩尔比的影响 苯酚与甲醛的摩尔比影响历程反应和分子结构，在酸性催化反应中，当甲醛的摩尔比小于苯酚时，不能形成足够的羟甲基，使缩合反应进行到一定程度便停止。在碱性催化反应中，当甲醛摩尔数小于苯酚时，又有部分苯酚以游离状态存在于树脂中，反应不完全。从酚醛树脂较理想的结构考虑，作为热固性树脂苯酚的麻尔数应略小于甲醛的摩尔数。 苯酚与甲醛的摩尔比反应，主要是生成邻甲基酚和对羟甲基酚，其中对羟甲基酚含量居多。苯酚与甲醛的摩尔比为1：2以上时以生成二羟基酚和三羟基酚为主。 苯酚与甲醛的摩尔比不同树脂平均相对分子质量也不相同，摩尔比越大树脂平均相对分子质量越大， 苯酚与甲醛摩尔比同树脂平均相对分子质量的关系
苯酚与甲醛摩尔比1:1.1 1:1.2 1:1.3 1:1.4 1:1.5 1:1.6 1:1.7 树脂平均分子量228 256
291 334 371 437 638 对于不同用途的酚醛树脂,应控制苯酚与甲醛的不同摩尔比,胶合板用的树脂最好是1:(1.4~1.5)，收率高游离酚少；浸渍用的酚醛树脂，摩尔比应为1：(1.1~1.3),树脂平均相对分子质量秒渗透性好作为耐水增强的酚醛树脂要示平均相对分子质量大一些游离酚尽量减少摩尔比一般为1：2.0左右。 苯酚与甲醛的摩尔比亦影响树脂的反应速度和固化时间摩尔比越大即甲醛用量增大树脂反应速度越快固化时间缩短而粘度下降储存稳定性变差。苯酚与甲醛摩托车尔比对树脂物化性质的影响如表。 苯酚与甲醛摩尔比
酚醛树脂纤维的研究进展
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：***
酚醛树脂合成及应用
高分子科学概论课程论文 论文题目：酚醛树脂的合成及应用 学院：化学与材料科学学院 专业：应用化学 班级： 1 班 姓名：涵 学号：20100635 指导老师：董静
酚醛树脂的合成及应用 摘要：酚醛树脂是一种最经典的人工合成树脂，有近百年的使用史。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、电绝性、尺寸稳定性、成型加工型、阻燃性及低烟雾性。成为工业部门不可缺少的材料，被广泛应用于固结磨具、涂附磨具、摩擦材料、耐火材料以及电木粉、烟花爆竹、铸造等各个领域。本文主要介绍了酚醛树脂的合成及研究，并简单的阐述了酚醛树脂的应用和未来发展趋势。 关键词：酚醛树脂；合成；应用。 1872年德国化学家拜尔（A. Baeyer)首先合成了酚醛树脂，1907年比利时裔美国人贝克兰提出酚醛树脂加热固化法，使酚醛树脂实现工业化生产，1910年德国柏林建成世界第一家合成酚醛树脂的工厂，开创了人类合成高分子化合物的纪元。由于采用酚、醛的种类、催化剂类别、酚与醛的摩尔比的不同可生产出多种多样的酚醛树脂，它包括：线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂、水溶性酚醛树脂。主要用于生产压塑粉、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、人造板、铸造、耐火材料等。 酚醛树脂是世界最早人工合成和工业化生产的一类合成树脂，其原料易得，生产工艺简单，综合性能优良，应用非常广泛，因此研究酚醛树脂的制备方法，具有很高的社会意义和经济价值。 近年来科研人员对酚醛树脂本身的脆性和力学性能进行改进，在下游产品应用新工艺，使酚醛树脂基复合材料有了更大的发展。随着电子产业的迅速成长，高纯度及改性酚醛树脂也在半导体封装材料、印制电路基板材料和光刻胶领域发挥着越来越重要的作用。现代酚醛泡沫反应机理和生产工艺的不断创新，使酚醛泡沫材料应用于民用建筑、采矿等新领域。各种改性酚醛树脂作为增粘、增硬、补强材料，也不断地应用于橡胶工艺的改进中。 酚醛树脂的特点 酚醛树脂是一种以酚类化合物与醛类化合物经缩聚而制得的一大类合成树脂。所用酚类化合物主要是苯酚、其他还可以用甲酚、混合酚、壬基酚、辛基酚、二甲酚、腰果酚、芳烷基酚、双酚A或几种酚的混合物的；所用醛类化合物主要
酚醛树脂与缩聚反应(20200911005212)
酚醛树脂与缩聚反应 酚醛树脂是世界上人工合成的第一类树脂材料，它具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，而且由于它原料易得，合成方便，目前仍被广泛应用。在高中教材里，酚醛树脂作为缩聚反应的典例，阐述了单体分子聚合成高分子的一种形式。与加聚反应不同，单体分子在发生缩聚反应时，生成的不仅仅是高分子化合物，还有小分子物质（如水）生成。也正是因为单体间缩去小分子物质，才成为有机物彼此连接成链状或体型的直接诱因。 一、酚醛树脂的生成和缩聚反应原理 缩聚反应是指单体间相互反应，生成高分子化合物同时生成小分子的聚合反应。酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚而成。反应机理是苯酚羟基邻位上的两个氢原子比较活泼，与甲醛醛基上的氧原子结合为水分子，其余部分连接起来成为高分子化合物一一酚醛树脂。反应的方程式可以表示为： 如果采用不同的催化剂，苯酚羟基对位上的氢原子也可以和甲醛进行缩聚，使分子链之间发生交联，生成体型酚醛树脂，如图： I OH CHs OH 》CH厂。-CH厂 Qi—CH厂 『 P由 OH OH 体型酚醛树脂绝缘性很好，是用作电木的原料。另外，以玻璃纤维作骨架，以酚醛树脂为肌肉，组合固化制成复合材料即玻璃钢。 、脲醛树脂的制备 在教材244页选做实验上，尿素晶体和甲醛溶液在盐酸做催化剂的条件下反应制取脲醛树 脂。反应原理为：
反应中尿素分子中氨基上两个氢原子比较活泼，与甲醛醛基上氧原子结合生成水分 子，其余部分相互连接为高分子化合物脲醛树脂，此反应原理与酚醛树脂的生成极为相 似。 实验操作很简单，只需用力振荡试管 3分钟（使尿素晶体和甲醛溶液充分接触发生 反应），试管中即有白色粘稠固体生成，白色固体可溶于正丁醇等有机溶剂。 脲醛树脂通常可作为密度板的粘胶剂。 三、知识的延伸 还有其他类似的缩聚反应，如糠醛可以代替甲醛和苯酚生成糠醛树脂，反应原理直 接迁移过来即可。反应原理可以表示为： HC —CH 」亠“対 || I ） 傕化剂 HC 苯酚羟基邻位上两个活泼氢原子与糠醛分子醛基上氧原子结合生成水， 其余部分生 成高分子化合物。糠醛树脂现在在工业上大多用于玩具制造。 缩聚反应是高中化学重要的有机反应类型之一，酚醛树脂的生成是该类型反应重要 的应用示例，举一反三，希望同学们深刻理解反应实质，为接下来学习羧酸和醇通过酯 化反应缩聚生成聚酯，理解氨基酸分子间缩合生成多肽和蛋白质打下很好的基础。 H
酚醛树脂
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%
摩擦材料
摩擦材料 一、概论 摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。刹车片用于制动，离合器片用于传动。 任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力，制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。 摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。 二、摩擦材料发展简史 自世界上出现动力机械和机动车辆后，在其传动和制动机构中就使用摩擦片。初期的摩擦片系用棉花、棉布、皮革等作为基材，如：将棉花纤维或其织品浸渍橡胶浆液后，进行加工成型制成刹车片或刹车带。其缺点：耐热性较差，当摩擦面温度超过120℃后，棉花和棉布会逐渐焦化甚至燃烧。随着车辆速度和载重的增加，其制动温度也相应提高，这类摩擦材料已经不能满足使用要求。人们开始寻求耐热性好的、新的摩擦材料类型，石棉摩擦材料由此诞生。 石棉是一种天然的矿物纤维，它具有较高的耐热性和机械强度，还具有较长的纤维长度、很好的散热性，柔软性和浸渍性也很好，可以进行纺织加工制成石棉布或石棉带并浸渍粘结剂。石棉短纤维和其布、带织品都可以作为摩擦材料的基材。更由于其具有较低的价格（性价比），所以很快就取代了棉花与棉布而成为摩擦材料中的主要基材料。1905年石棉刹车带开始被应用，其制品的摩擦性能和使用寿命、耐热性和机械强度均有较大的提高。1918年开始，人们用石棉短纤维与沥青混合制成模压刹车片。20世纪20年代初酚醛树脂开始工业化应用，由于其耐热性明显高于橡胶，所以很快就取代了橡胶，而成为摩擦材料中主要的粘结剂材料。由于酚醛树脂与其他的各种耐热型的合成树脂相比价格较低，故从那时起，石棉－酚醛型摩擦材料被世界各国广泛使用至今。 20世纪60年代，人们逐渐认识到石棉对人体健康有一定的危险性。在开采或生产过程中，微细的石棉纤维易飞扬在空气中被人吸入肺部，长期间处于这种环境下的人们比较容易患上石棉肺一类的疾病。因此人们开始寻求能取代石棉的其它纤维材料来制造摩擦材料，即无石棉摩擦材料或非石棉摩擦材料。20世纪70年代，以钢纤维为主要代替材料的半金属材料在国外被首先采用。80年代－90年代初，半金属摩擦材料已占据了整个汽车用盘式片领域。20世纪90年代后期以来，NAO（少金属）摩擦材料在欧洲的出现是一个发展的趋势。无石棉，采用两种或两种以上纤维（以无机纤维为主，并有少量有机纤维）只含少量钢纤维、铁粉。NAO（少金属）型摩擦材料有助于克服半金属型摩擦材料固有的高比重、易生锈、易产生制动噪音、伤对偶（盘、鼓）及导热系数过大等缺陷。目前，NAO （少金属）型摩擦材料已得到广泛应用，取代半金属型摩擦材料。2004年开始，随汽车工业飞速发展，人们对制动性能要求越来越高，开始研发陶瓷型摩擦材料。陶瓷型摩擦材料主要以无机纤维和几种有机纤维混杂组成，无石棉，无金属。其特点为： 1. 无石棉符合环保要求； 2. 无金属和多孔性材料的使用可降低制品密度，有利于减少损伤制动盘（鼓）和产生制动噪音的粘度。 3. 摩擦材料不生锈，不腐蚀； 4. 磨耗低，粉尘少（轮毂）。 三、摩擦材料分类 在大多数情况下，摩擦材料都是同各种金属对偶起摩擦的。一般公认，在干摩擦条件下，同对偶摩擦系数大于0.2的材料，称为摩擦材料。 材料按其摩擦特性分为低摩擦系数材料和高摩擦系数材料。低摩擦系数材料又称减摩材料或润滑材料，其作用是减少机械运动中的动力损耗，降低机械部件磨损，延长使用寿命。高摩擦系数材料又称摩阻材料（称为摩擦材料）。
酚醛树脂
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
纸基摩擦材料研究综述
北京科技大学 材料科学与工程选论 姓名：张欣悦 学号：B20130195 专业：材料科学与工程 班级：2013级博3班 二零一四年九月
纸基摩擦材料研究综述 1 纸基摩擦材料的发展概况 随着机电液一体化技术的飞速发展，各类新型液力驱动的湿式离合器和制动器得到广泛应用，在这种湿式离合器和制动器中是靠多对摩擦片传递扭矩，其中摩擦片大部分是采用纸基摩擦片，摩擦片既是关键零件又是易损件。图1所示是捷达宝来轿车M01自动变速低速档离合器K1的分解图，其摩擦片全部是纸基摩擦片。纸基摩擦片的外观如图2所示。 图1 捷达宝来轿车M01自动变速器离合器K1部件分解示意图 1. 弹性挡圈 2. 压盘 3. 内片 4. 外片 5. 压板 6. 波形弹簧垫圈 7. 弹性挡圈 8. 活塞盖 9. 弹簧 10. 活塞11. 带涡轮轴的离合器壳12. 圆形密封圈13. 活塞环
纸基摩擦材料是20世纪50年代出现的一种多孔的、高弹性的湿式摩擦材料，主要由纤维、粘结剂、摩擦性能调节剂、填料等组成，通常采用类似造纸的工艺生产，因而被称为“纸基”。纸基摩擦材料是一种在油介质中工作的新型摩擦材料，与其他摩擦材料相比，具有摩擦系数高、动/静摩擦系数接近、传送扭矩能力强、结合柔和、噪音小、不伤对偶等一系列优点，因而被广泛采用。纸基摩擦材料主要用于各类车辆和工程机械、机床、船舶、矿山机械等行业湿式离合器和制动器中，特别是作为汽车自动变速器中湿式离合器的摩擦材料，更具有广阔的应用前景。 图2 纸基摩擦材料摩擦片 国外纸基摩擦材料出现于五十年代末，其经历了从石棉纸基片到无石棉纸基材料，从轻载工况到重载工况，从低能量、低功率吸收到高能量、高功率吸收的发展过程，该种材料已广泛应用于汽车、船舶、工程机械、矿山机械等领域的离合器、制动器中。目前，世界上较大的机械传动制造商，在其湿式制动器和离合
酚醛树脂的聚合原理、方法及运用
酚醛树脂的聚合原理、方法及其应用 应化1102班柳宗 0121114450208 摘要：酚醛树脂也叫电木，又称电木粉。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。苯酚与甲醛缩聚而得。酚醛树脂主要用于制造各种塑料、涂料、胶粘剂及合成纤维等。 关键词：酚醛树脂聚合原理聚合方法酚醛树脂的应用 正文： 酚醛树脂是世界上人工合成的第一类树脂材料，它具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，而且由于它原料易得，合成方便，目前仍被广泛应用。在高中教材里，酚醛树脂作为缩聚反应的典例，阐述了单体分子聚合成高分子的一种形式。与加聚反应不同，单体分子在发生缩聚反应时，生成的不仅仅是高分子化合物，还有小分子物质（如水）生成。也正是因为单体间缩去小分子物质，才成为有机物彼此连接成链状或体型的直接诱因。 缩聚反应是指单体间相互反应，生成高分子化合物同时生成小分子的聚合反应。酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚而成。反应机理是苯酚羟基邻位上的两个氢原子比较活泼，与甲醛醛基上的氧原子结合为水分子，其余部分连接起来成为高分子化合物——酚醛树脂。如果采用不同的催化剂，苯酚羟基对位上的氢原子也可以和甲醛进行缩聚，使分子链之间发生交联，生成体型酚醛树脂。体型酚醛树脂绝缘性很好，是用作电木的原料。另外，以玻璃纤维作骨架，以酚醛树脂为肌肉，组合固化制成复合材料即玻璃钢。 苯酚和甲醛的合成反应是一个较复杂的反应过程，目前公认的看法认为苯酚和甲醛之间反应合成酚醛树脂的反应是一种缩聚反应。其生产工艺的基本原理是由一种或几种单体化合物合成聚合物的反应。缩聚反应具有逐步的性质，中间形成物具有相当稳定的性能。苯酚和甲醛两种物质发生反应时根据缩聚反应条件的差异可以形成两大类树脂，即热固性酚醛树脂和热塑性酚醛树脂。其中需要注意的是酚醛的化学结构是影响酚醛树脂合成及性能的主要因素。在选择原料时其中对酚类物质的要求是：酚分子中必须具有2个以上的官能度。酚环上连有供电子基时反应速度会加快；连有吸电子基时，反应速度会变慢。在选用醛类物质时，没有多高的要求，工业上一般都是使用甲醛的。 ( 一)合成反应酚醛树脂的合成反应分为两步，首先是苯酚与甲醛的加成反应，随后是缩合及缩聚反应。即： 1、加成反应在适当条件下，一元羟甲基苯酚继续进行加成反应，就可生成二 ( 一)合成反应 酚醛树脂的合成反应分为两步，首先是苯酚与甲醛的加成反应，随后是缩合及缩聚反应。即： 1、加成反应 在适当条件下，一元羟甲基苯酚继续进行加成反应，就可生成二元及多元羟甲基苯酚：
酚醛树脂合成原理
-1872年，德国化学家拜耳（A. Baeyer）首先发现酚和醛在酸的存在下可以缩合得到无定形棕红色的不可处理的树枝状产物，但未开展研究。 2 ---1902年，布卢默（L. Blumer）用酒石酸135份作催化剂，得到了第一个商业化酚醛树脂，命名为Laccain，但没有形成工业化规模。 3 ---1905~1907年，酚醛树脂创始人美国科学家巴克兰（Baekeland）对酚醛树脂进行了系统而广泛的研究，于1909年提出了关于酚醛树脂“加压、加热”固化的专利，实现了酚醛树脂的实用化，有人提议将此年定为酚醛树脂元年（或合成高分子元年）。 4 ---1907年，巴克兰申请了关于酚醛树脂“加压、加热”’固化的专利。并于1910年10月10日成立Bakelite公司，分布在许多国家，他们先后申请了400多个专利，预见到除酚醛树脂作烧蚀材料以外的主要应用，解决了酚醛树脂应用的关键问题。巴克兰还成功地获得了施加高压使酚醛预聚物固化的技术，他明确指出，酚醛树脂是否具有热塑性取决于苯酚与甲醛的用量比和所用催化剂类型，在碱性催化剂存在下即使苯酚过量一些，生成物也是热固性树脂，受热后能够转变为不溶不熔树脂。 5 ---1911年，艾尔斯沃思(Aylesworth)发现用六次甲基四胺可以使酚醛树脂固化，转变为不溶不熔状态，使其具有较高电绝缘性等应用特性。酚醛树脂因此开始用于电绝缘制品。 6 ---1912～1913年，俄国科学家彼得洛夫、塔拉索夫等研究了在石油磺酸和芳香族磺酸存在下的酚与醛的反应，并发明了将其注塑成型制取酚醛树脂注塑制品的方法。 7 ---1913年，德国科学家阿尔贝特发明了松香改性酚醛树脂，这种树脂适合制作油漆涂料，这一发明为酚醛树脂在涂料领域的应用铺展了成功之路。 8 ---1914年，日本引进巴克兰技术在东京开始生产酚醛树脂，开创了亚洲先河。 9 ---1923年，美国投产苯酚糠醛模塑粉。 10 ---1930年，酚醛泡沫塑料在美国投产。 11 ---1937年，开发了增塑的醚化的酚醛树脂并用于油漆涂料。
各种材料摩擦系数表
各种材料摩擦系数表 摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。它是和表面的粗糙度有关，而和接触面积的大小无关。依运动的性质，它可分为动摩擦系数和静摩擦系数。现综合具体各种材料摩擦系数表格如下。
注:表中摩擦系数是试验值,只能作近似参考
固体润滑材料 固体润滑材料是利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用的材料。在固体润滑过程中，固体润滑材料和周围介质要与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜，降低摩擦磨损。 中文名 固体润滑材料 采用材料 固体粉末、薄膜等 作用 减少摩擦磨损 使用物件 齿轮、轴承等 目录 1.1基本性能 2.2使用方法 3.3常用材料 基本性能 1)与摩擦表面能牢固地附着，有保护表面功能固体润滑剂应具有良好的 成膜能力，能与摩擦表面形成牢固的化学吸附膜或物理吸附膜，在表面附着，防止相对运动表面之间产生严重的熔焊或金属的相互转移。 2)抗剪强度较低固体润滑剂具有较低的抗剪强度，这样才能使摩擦副的 摩擦系数小，功率损耗低，温度上升小。而且其抗剪强度应在宽温度范围内不发生变化，使其应用领域较广。 3)稳定性好，包括物理热稳定，化学热稳定和时效稳定，不产生腐蚀及 其他有害的作用物理热稳定是指在没有活性物质参与下，温度改变不会引起相变或晶格的各种变化，因此不致于引起抗剪强度的变化，导致固体的摩擦性能改变。 化学热稳定是指在各种活性介质中温度的变化不会引起强烈的化学反应。要求固体润滑剂物理和化学热稳定，是考虑到高温、超低温以及在化学介质中使用时性能不会发生太大变化，而时效稳定是指要求固体润滑剂长期放置不变质，以便长期使用。此外还要求它对轴承和有关部件无腐蚀性、对人畜无毒害，不污染环境等。 4)要求固体润滑剂有较高的承载能力因为固体润滑剂往往应用于严酷 工况与环境条件如低速高负荷下使用，所以要求它具有较高的承载能力，又要容易剪切。 使用方法 1)作成整体零件使用某些工程塑料如聚四氟乙烯、聚缩醛、聚甲醛、聚 碳酸脂、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、氯化聚醚、聚苯硫醚和聚对苯二甲酸酯等的摩擦系数较低，成形加工性和化学稳定性好，电绝缘性优良，抗冲击能力强，可以制成整体零部件，若采用环璃纤维、金属纤维、石墨纤维、硼纤维等对这些塑料增强，综合性能更好，使用得较多的有齿轮、轴承、导轨、凸轮、滚动轴承保持架等。
线型酚醛树脂的制备
线形酚醛树脂的制备 一、实验目的： 了解反应物的配比和反应条件对酚醛树脂结构的影响，合成线形酚醛树脂； 进一步掌握不同预聚体的交联方法。 二、实验原理： 酚醛树脂是由苯酚和甲醛聚合得到，强碱催化的聚合产物为甲阶酚醛树脂，甲醛与苯酚摩尔比为 1.2~3.0：1。甲醛用36~50%的水溶液，催化剂为1~5%的NaOH或Ca(OH)2，在80~95℃加热反应3h。就得到预聚物。为了防止反应过头和凝胶化，要真空快速脱水。预聚物为固体或液体，分子为一般500~5000，呈微酸性，其水溶性与分子量和组成有关。交联反应常在180℃下进行，并且交联和预聚物合成的化学反应相同的。 线形酚醛树脂是甲醛和苯酚以0.75~0.85：1的摩尔比聚合得到，常以草酸或硫酸作催化剂，加热回流2~4h，聚合反应就可以完成。催化剂的用量为每100份苯酚加1-2份草酸或不足1份的硫酸。由于加入甲醛的量少，只能生成低分子量线形聚合物。反应混合物在高温脱水、冷却后粉碎，混入5%-15%的六亚甲基四胺，加热即迅速交联。 酚醛树脂塑料是第一个商品化人工合成聚合物，具有高强度和尺寸稳定性好、抗冲击、抗蠕变、抗溶剂和耐湿气性能良好等优点。大多数酚醛树脂都需要加填料增强，通用级酚醛树脂常用粘土、矿物质粉和短纤维来增强，工程级酚醛则要用玻璃纤维、石墨及聚四氟乙烯来增强使用温度可达150~170℃.。酚醛聚合物可作为粘合剂，应用于胶合板、纤维板和砂轮，还可作为涂料，例如酚醛清漆。含有酚醛树脂的合材料可以用于航空飞行器，它还可以做成开关、插座机壳等。 本实验在草酸存在下进行苯酚和甲醛聚合，甲醛量相对不足，得到线形酚醛树脂。线形酚醛树脂可作为合成环氧树脂原料。与环氧氯内烷反应获得酚醛多树脂，也可作为环氧树脂的交联剂。 三、化学试剂和仪器： 试剂：苯酚、甲醛水溶液、草酸、六亚甲基四胺； 仪器：三颈瓶、球形冷凝管、机械搅拌器、恒温水浴锅、减压蒸馏装置 四、实验步骤 1、线形酚醛树脂的制备 向装有机械搅拌器、回流冷凝管的温度计的三口瓶中加入18.5g苯酚（0.207mol），13.8g 37%甲醛水溶液（0.169mol），2.5ml蒸馏水（如果使用的甲醛溶液浓度偏低，可按比例减少水的加入量）和0.3g 水合草酸，水浴加热并开动搅拌，反应混合物回流1.5h。加入90ml蒸馏水，搅拌均匀后，冷却至室温，分离出水层。 实验装置改为减压整流装置，剩余部分逐步升温至150℃，同时减压至真空度为66.7kPa-133.3kPa。保持1h左右，除去残留的水分，此时样品一
酚醛泡沫复合材料综述
可陶瓷化酚醛泡沫复合材料 1 耐烧蚀材料概况 复合材料(如C/C复合材料、碳/酚醛复合材料)具有高比强度、高比模量、耐高温、抗烧蚀、抗冲击等特点，在航天航空领域得到广泛应用，目前正逐步取代黑色金属、有色金属等传统材料，成为轻质化结构和防热结构的主要材料。航天飞行器在高温等恶劣环境下，如洲际导弹鼻锥再入大气层时，将经受7000-8000K超高温、每平方米几十兆瓦热流密度、100g过载、粒子云高速侵蚀、突防中遇到的核辐射和动能拦截等，通过材料自身烧蚀引起质量损失，吸收并带走大量的热量，阻止外部热量向结构内部传递，从而保护内部结构在一定温度范围内正常工作[1]。 聚合物基耐烧蚀材料的研究在国内外备受重视，尤其是近几年随着航空航天技术的深入发展，关于该材料的专利申请量也呈现井喷式增长。我国在聚合物基耐烧蚀材料领域的专利意识已经不输于欧洲、日本等国家或地区，并且在技术上也有了长足的进步，然而与航空强国美国相比，仍然存在不小的差距。航空航天技术的蓬勃发展必然会对耐烧蚀材料提出更高的要求，我国应以此为契机，充分利用现有技术，开发出综合性能更为优越的耐烧蚀材料，不断的提升我国在世界舞台上的技术竞争力。 1.1烧蚀材料分类 烧蚀材料按烧蚀机理分为升华型、熔化型和碳化型三类[2]。聚四氟乙烯、石墨和碳/碳复合材料属于升华型。这些材料在高温下升华，带走大量热量，而且碳是一种辐射系数较高的材料，因而具有很好的抗烧蚀性能。不过这类材料的隔热性能较差，加上这类材料的成本较高，限制了其更广泛的应用。石英和玻璃属于熔化型烧蚀材料。这些材料在高温下熔化吸收热量，而且熔化后形成的SiO2液态膜具有抗高速气流冲刷的能力，不过这类材料的工艺性较差，不适合成型大面积防热套。纤维增强树脂复合材料属于碳化型烧蚀材料。它是以纤维或布作为增强材料，以树脂为基体制成复合材料。这类材料主要利用高分子材料在高温下碳化吸收热量，并进一步利用其形成的碳化层辐射散热。这三类材料中，以碳化型烧蚀材料应用最多。 1.2复合材料的烧蚀机理
关于摩擦材料
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