有机硅_酚醛树脂共混黏结剂在摩擦复合材料中的应用研究

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有机硅改性酚醛树脂的研究

ＳｔｕｄｙｏｎＳｉｌｉｃｏｎｅＭｏｄｉｉｅｆｄＰｈｅｎｏｌｉｃＲｅｓｉｎ
ＺｈａｎｇＭａｎ－ｑｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｅｓｉｎｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｇａｒｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｈｅｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎｏｆｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｉｌｉｃｏｎｅｍｏｄｉｉｅｆｄｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇｉｖｅｓｏｍｅｅｘｐｅｒ。ｉｅｎｃｅ．
行改性。
物理作用和化学作用，还可以在一定程度上提高了共混改性酚醛树脂的韧性和耐热性，其热分解温度也有了较大的提高。除增容结构外，在以上反应体系中引入偶联剂也可以有效地改善酚醛树脂的改性效果，在此不做赘述。
ＫｅｙＷＯｒｄｓ：ｓｉｌｉｃｏｎｅ；ｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｍｅｔｈｏｄ

改性有机硅邻甲酚醛环氧树脂复合体系研究

改性有机硅/邻甲酚醛环氧树脂复合体系研究P r o p e r t i e s o fM o d i f i e dP o l y s i l o x a n e/O-c r e s o l F o r m a l d e h y d eE p o x y R e s i nC o m p o s i t e s姚海松1,2,刘伟区1,侯孟华1,2,申德妍1,2 (1中国科学院广州化学研究所,广州510650;2中国科学院研究生院,北京100039)Y A O H a i-s o n g1,2,L I U W e i-q u1,H O U M e n g-h u a1,2,S H E N D e-y a n1,2 (1G u a n g z h o u I n s t i t u t e o fC h e m i s t r y,C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s,G u a n g z h o u 510650,C h i n a;2G r a d u a t eS c h o o l o fC h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s,B e i j i n g100039,C h i n a)摘要:采用含氢硅油(H-P D M S)和烯丙基缩水甘油醚(A E P)在氯铂酸催化下,合成了带侧链环氧基的环氧化硅油(E S),并用E S及其改性物(P S A)来改性邻甲酚醛环氧树脂(E C N),制备出一系列可用于电子封装等具有高韧性、高耐热性等高性能环氧基料。

通过对固化物的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率、吸水率和玻璃化转变温度(Tg)以及断裂面形态的测定,探讨了改性方法、有机硅组成与含量等对改性材料性能的影响。

结果表明:有机硅改性E C N后,其韧性和耐热性均有不同程度的提高。

其中,环氧树脂经10份P S A改性后,增韧和耐热性均得到较大提高,其Tg达185.81℃,比纯E C N提高了21.33℃。

硅溶胶-酚醛树脂复合乳液的研究文献综述

---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 硅溶胶-酚醛树脂复合乳液的研究+文献综述摘要：酚醛树脂(PF)是最早工业化的合成树脂，由于它原料来源丰富，价格低廉，生产工艺简单，以及树脂固化后性能能够满足许多使用要求，具有力学性能好，制品尺寸稳定性佳、耐热性高、电绝缘性能优良、残炭率高、发烟少等特点，在汽车、电气、电子、钢铁和住宅等相关产业中得到非常广泛的应用。

硅溶胶是二氧化硅微粒在水中均匀扩散形成的胶体溶液，对介质的pH环境非常敏感，容易凝胶或团聚。

直接引入水性的硅溶胶到聚合物基体中可以改善其在聚合物基体中的分布，提升材料的性能。

硅溶胶加入酚醛树脂乳液中能提高其热稳定性以及粘结强度，实验结果表明：硅溶胶可提高酚醛树脂的热分解温度、减缓其热分解速度、提高残碳率，含硅溶胶15%的酚醛树脂残碳率为55%，250℃时，硅溶胶酚醛树脂复合乳液的耐高温性能最好。

47831 / 21关键词：硅溶胶；酚醛树脂；力学性能；耐高温Study of modified phenolic resinAbstract: Phenolic resin (PF) is the first industrialized synthetic resin, Due to its rich raw material sources, low price, simple technology, and after curing resin’s properties can satisfy many use requirements and with better properties of mechanical properties, dimensional stability, high heat resistance, fine electric insulation performance, high carbon residue rate smoke less and so on. It’s obtained the extremely widespread application in automobile, electric, electron, steel, residence and other related industries.Silica sol is silicon dioxide particles evenly distributed in the water to form colloidal solution, The pH of the medium environment is very sensitive. Easy to gel or reunion, Direct introduction of water-based silica sol into---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------the polymer matrix could improve its distribution in polymer matrix; improve the performance of the material.Silica sol in phenolic resin emulsion can improve its thermostability and bonding strength, The experimental result indicates that silica sol can improve the thermal decomposition temperature of the phenolic resin, reducing the speed of its thermal decomposition, increase the rate of carbon residue, phenolic resin containing silicon sol 15% carbon residue rate up to 55%,250℃, high temperature resistant performance of colloidal silica phenolic resin composite emulsion is the best.4 结论18致谢19参考文献201 前言3 / 211.1 酚醛树脂的概况一般由酚类化合物与醛类化合物缩聚而成的树脂称为酚醛树脂，其中以苯酚与甲醛缩聚而得的酚醛树脂最为重要。

酚醛树脂在胶粘剂行业的应用研究-高分子材料论文-化学论文

酚醛树脂在胶粘剂行业的应用研究-高分子材料论文-化学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——胶粘剂论文（汇总8篇）之第四篇摘要：酚醛树脂是一种最经典的人工合成树脂, 是酚类与醛类在催化剂作用下聚合而成的高分子材料, 被应用于诸多行业。

用于胶粘剂行业中的酚醛树脂, 大部分为使用碱催化合成的苯酚-甲醛树脂, 也用聚乙烯醇缩醛、聚酰胺等改性, 提高酚醛树脂的韧性, 改善粘合力;用于生产耐候、耐热的木材制品时酚醛树脂胶粘。

烷基酚醛树脂主要应用领域是与氯丁橡胶、聚氨酯等配合使用。

关键词：胶粘剂,酚醛树脂,固化1872年德国化学家拜尔(A.Baeyer) 首先合成了酚醛树脂, 是第一个人工合成并工业化的高分子化合物, 至今使用有百年历史。

以酚类(苯酚、烷基酚等) 与醛类(甲醛为主) 在催化剂作用下缩聚而成的树脂, 催化工艺不同分别形成热塑性及热固性树脂。

酚醛树脂原料易得, 容易大规模工业化生产, 综合性能优异。

胶粘剂:通过界面的黏附和内聚力等作用, 能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然或合成的一类物质, 统称胶粘剂, 习惯上简称胶。

亦包括其他一些胶水、胶泥、胶膏等。

胶粘剂往往不是单一组成的物质, 一个胶粘剂中包括:粘结物质、固化剂、增韧剂、稀释剂、填料和改性剂等多种物质组成。

作为粘结物质, 可以分为无机胶粘剂和有机胶粘剂, 例如水玻璃、水泥、石膏均作为可以作为无机胶粘剂, 而以高分子材料为粘料的胶粘剂均属于有机胶粘剂。

在这其中的酚醛树脂作为最早的合成高分子, 在胶粘剂行业有着广泛用途, 如酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂、酚醛-氯丁胶、酚醛聚氨酯胶等类型, 在此, 我们对上述不同类型酚醛树脂胶粘剂的应用情况进行了简单调查。

1 酚醛树脂胶粘剂的应用研究1.1 木材制品用酚醛树脂胶粘剂木材制品用酚醛树脂胶粘剂使苯酚与甲醛在碱性条件下发生反应, 合成的水溶热固性甲阶初期树脂, 在受热或是催化条件下即可发生固化, 形成密实的交联网络。

有机硅改性酚醛树脂的制备及其性能研究【开题报告】

毕业设计开题报告高分子材料与工程有机硅改性酚醛树脂的制备及其性能研究一、选题的背景、意义酚醛树脂是世界上最早实现工业化的合成树脂，经历了100多年的历史，酚醛树脂的显著特征是价格低廉、耐热、耐烧蚀、阻燃、燃烧发烟少等，广泛用作模塑料、胶粘剂、涂料等。

但是，酚醛树脂结构上的酚羟基和亚甲基容易氧化，耐热性受到影响。

因此，随着工业的不断发展，为适应汽车、电子、航空、航天及国防工业等高新技术领域的需要，对酚醛树脂进行改性，提高其韧性及耐热性是酚醛树脂的发展方向[1]。

酚醛树脂分为两种类型，线型酚醛树脂和可熔酚醛树脂。

线型酚醛树脂在无固化剂存在时一般不能固化，可以在熔融状态下用热塑性弹性体对其进行改性。

相对于线型酚醛树脂而言，可熔酚醛树脂只能通过加热来固化，导致很难得到它与其它热塑性塑料的共混物，但它具有很多活泼的羟基，可以通过与聚氨酯和丁腈橡胶等发生化学反应来改性[2]。

普通酚醛树脂的脆性大，由其制得的材料硬度大、模量高、韧性差、易在界面上产生应力裂纹。

有机硅材料是一类以Si-O键为主链，在Si原子上再引入有机基团作为侧链的半有机、半无机结构的高分子化合物。

其不仅具有优良的耐高温特性、柔韧性、介电性、耐候性、无毒无腐蚀、低表面张力等性能外，还具备有机高分子材料易加工的特点。

因此，若在酚醛树脂中引入有机硅高分子链段，有望使得酚醛树脂的整体性能得到较好的提高。

目前，关于有机硅改性酚醛树脂的方法主要有物理方法和化学方法两大类，其中大部分都是针对热固性酚醛树脂的改性。

物理法多采用共混改性，但该类方法改性效果并不明显；化学法主要采用溶胶凝胶法，使酚醛与有机硅形成稳定化学键，且固化后形成IPN或半IPN结构，从而达到永久改性的目的。

日本、俄罗斯等国家在有机硅改性酚醛树脂方面研究报道较多，主要集中在提高酚醛树脂的韧性和保持耐热性能方面。

这类树脂大多已成功用于制造耐烧蚀材料、胶粘剂等领域，同时也有许多在电子电器用模塑料与包封料等领域得到部分应用。

酚醛树脂的SiO2纳米复合对摩擦材料性能的影响

ＺｈａｎａｎｏｕＹｕｋｇＤａｅｇａＷａｇＭａｌＳｈｉＳｈｎｈｉｎｎｉｕＤａ
（．ｏｌｅｏｃａｉｌｎｉｅｒｇ，０３Ｃｉａ１ＣｌｇｆｅＭｅｈｎｃｇｅｉＧｉｕＵｉｓｙＧｉｎｕｚｕ５００，ｈ；ａＥｎｎｈｅｉｙｈｎ２ＣｌｇｆｈｍｃｌｎｉｅｒｇＧｉｏｎｖｒｔ，ｕａｇＧｉｏ５０３Ｃｉａ．ｏｌｅｏｅｉｇｅｎ，ｕｈｕＵｉｓｙＧｉｎｕｈｕ５００，ｈｎ）ｅＣａＥｎｉｚｅｉｙｚ
维普资讯
２００６年８月
润滑与密封
ＬＲＩＵＢＣＡＴ１０ＮＥＮＧＩＮＥＥＮＧＲＩ
Ａｕ．２０ｇ０６
第８期（总第１０期）８
Ｎ．（ｅａＮ．８）ｏ８ｓｒｌｏ１０ｉ
酚醛树脂的ＳＯｉ２纳米复合对摩擦材料性能的影响
关键词：酚醛树脂；纳米复合；摩擦材料；热衰退
中图分类号：Ｔ３３文献标识码：Ａ文章编号：０５０５（０６Ｂ８２４— １０２０）８— ６ — ０１４
ＩｆｕｎｃｎＲｕｉａｅｉｌＰｅｆｒｎｅｏｉｎｅｅｏｂｎｇＭｔｒａｒｏｍａｃｆＳＯＮａｏｔｒｌｎｍｅｅＣｏｐｕｎｓ０ｅｏｄｈｄｓｎｍｏｄｆＰｈｎｌＡｌｅｙｅＲｅｉ
ＡｂｔａｔＩｈｏｒｅｏｏｙｒｚｔｎｏｕｇｏｌｍｏｉｅｈｎｌａｄｈｄｅｉｂｄｉｏｉａｏｔｒｓｒｃ：ｎｔｅｃｕｓｆｐｌｍｅａｉｆｔｎｉｉｏｄｆｄｐｅｏｅｙｅｒｓｎ，ｙａｄｎｇｓｍｅＳＯ２ｎｎｍｅｅｉｌｐｒｉｌｓｗｈｃａｅｂｅｃｔｅｅｃｍｐｕｄｍｏｉｅｅｔｃｒｂｅＮＴｓｍａｅＴｅｈａｅｉｔｎｅｐｒｏｍａｃｆａｔｅｉｈｈｖｅｎｓａｔｒｄ，ｏｏｎｄｆｄｈａ —ｕａｌＰＦｗａｄ．ｈｅｔｒｓｓａｃｅｆｒｎｅｏｃｉＮＴＰｓｏｖｏｓｉｒｖｄｔｒｕｈｔｅｔｓｆＳＡＲＡＭＦｉｂｉｕｍｐｏｅｈｏｇｈｅｔｏＥＴＴＧ— Ｃ — ｏａｙｉｎｔｕｎ．ｔｅｔｒｓｓａｔａｄｒｂＤＳ９２１ｈｔａｌｓｓｉｓｒｍｅｔＩｓｈａｅｉｔｎｕ６ｎｎｈｎｅｅｏａｃｓｏｖｏｓｉｒｖｄａｄｔｅｗｈｌａｎｅｕｎｕｏｈｔｒａｒｐ，ｕａｎｎｅ－ｉｄｒｐｒｒｎｅｉｂｉｕｍｐｏｅｎｈｏｅｗｅｒａｄｔａｑａｔｍｆｔｅｍａｅｌｄｏｂｔａｗｅｒｇａｄｔａｆｍｒｉｉｒｉｇｒｔｅｋｖｕｘｓｓａ５ＣｗｈｎＮＴＰｓｕｓｄａｂｍａｅａｏｄａｎｅｏａｉｇｔｓｎｄｆｎａｉｎａｅｐａａｅｅｉｔｔ２０ｏｅｌＦｉｅｓｒｔｒｌｔｏｗｅａｄｔａｃｍｐｒｎｅｔｉｅｅｒｐｄｕｉｒｒｉｗｅｎｅｃｉｅＤＭＳ一ｃｏｄｎｏｒｌｖｔｓａｄａｄＡｃｏｄｎｌｔｅｉｒｖｍｅｔｏｓｗｅｒｎｄｔａｉｇｐｒｒａａｄｔａｍａｈｎｒ１ａｃｒｉｇｔｅｅａｔｎｎｒ．ｃｒｉｇｙ，ｈｍｐｏｅｎｆｉａｇａｅｒｎｅ－ｔｉｎｆｒａｅｓａａｙｅｒｍｃａｉｍ．ｏｍｎｅｉｎｚｄｆｏｍｅｈｎｓｌＫｅｗｏｄ：ｈｎｌａｄｈｄｅｉｎｎｍｅｅｏｏｎｓｒｂｍａｅａｓｈｔｄｃｉｅｙｒｓｐｅｏｅｙｅｒｓｎ；ａｏｔｒｃｍｐｕｄ；ｔｒｌ；ｏｅｌｌｕｉｎ

耐高温改性酚醛树脂基复合摩擦材料研究进展

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｏｆｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎ（ＰＦ）ｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｒｉｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ ’ ｐｏｏｒｔｈｅｒｍａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
６
期
工
程
塑
料
应
用
Ｖｏ１．４２．ＮＯ．１Ｊａｎ．２０１４
ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＰＬＡＳＴＩＣＳＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ
ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００１－３５３９．２０１４．０１．０２５
方法］。Ｍ．Ｗ．Ｓｈｉｎ等［１通过对比研究了纯ＰＦ、硼一磷改性ＰＦ和聚酰亚胺改性ＰＦ的摩擦磨损性能。实验表明，纯ＰＦ、
定的摩擦系数和良好的耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和力学强度，能满足车辆或机械传动与制动的性能要求】。因此，它被广泛应用于军工、工程机械、汽车以及家电设备等领域，是用于动力传递或制动减速不可缺少的材料。
耐高温改性酚醛树脂基复合摩擦材料研究进展
黄俊钦，林有希
ｆ福州大学机械工程及自动化学院，福州３５０１０８）
摘要：针对酚醛树脂（ＰＦ）基复合摩擦材料存在抗热衰退性及恢复性较差、耐久性不足等缺陷，从ＰＦ基体改性、增强体、填料及摩擦性能调节剂２－＋Ａ－￣，综述了国内外近年来耐高温改性ＰＦ基复合摩擦材料的研究进展，并分析

SiC有机硅改性酚醛树脂复合材料的耐温性研究的开题报告

SiC有机硅改性酚醛树脂复合材料的耐温性研究的开
题报告
一、研究背景
酚醛树脂复合材料因其良好的耐热性、力学性能和耐化学腐蚀性能等能力，被广泛应用于航空、航天、汽车等高端制造领域。

但是，随着制造技术的不断进步，要求材料的性能愈加严苛，酚醛树脂复合材料已经不能满足所有的需求。

因此，研究如何提高酚醛树脂复合材料的性能成为了迫切的需求。

二、研究目的
本研究的目的是通过SiC有机硅改性酚醛树脂复合材料的制备和测试，探讨其耐温性能，并为提高酚醛树脂复合材料的性能提供思路和方法。

三、研究内容
（1）合成SiC有机硅改性酚醛树脂，并进行表征分析。

（2）制备SiC有机硅改性酚醛树脂复合材料，分别添加不同质量分数的SiC有机硅改性材料。

（3）对不同质量分数SiC有机硅改性酚醛树脂复合材料进行热稳定性能测试和相应力学性能测试。

四、研究意义
通过本研究，可以为提高酚醛树脂复合材料的性能提供新的思路和方法，为航空、航天、汽车等高端领域的制造业提供高性能、高质量的复合材料，具有重要的实际应用价值。

酚醛树脂基复合材料摩擦性能研究

ｏｆ５００ｒ／ｍｉｎ，ｄｒｙｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｔｔｈｅｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｗｏｎｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗａｓｎａａｌｙｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ
酚醛树脂基复合材料摩擦性能研究舟
乔红斌，邹李华，田雪梅，张欢，古绪鹏，杨建国，陈国昌
（安徽工业大学化学与化工学院，安徽马鞍山２４３００２）
摘要：采用ＭＰＸ．２０００型销盘式摩擦磨损试验机评价了分别填充氧化铝、Ｃｕ粉、石墨、石墨与Ｃｕ粉复配的酚醛
ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｖｅｒａｇｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔｎｄａｗｅａｌ＂ｍａｓｓｌｏｓｓｏｆｔｈｅｉｌｆｌｅｄｓａｍｐｌｅｓｄｅｃｒｅａｓｅｍｏｒｅｏｒｌｅｓｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｈｔ
第４１卷，第４期
２０１３年４月
工
程
塑
料
应
用
ｖ０ｌ・４１，Ｎｏ一
Ａｐｒ．２０１３
７
ＥＮＧ１ＮＥＥＲＩＮＧＰＬＡＳＴＩＣＳＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ

有机硅改性酚醛树脂的研究

有机硅改性酚醛树脂的研究廖庆玲;李轩科;左小华【摘要】Conductance experience showed that the crosslinking density of the synthesis phenolic resin was influenced by adding organosilicon.The normal detection indexes of the phenolic resin modified by the organosilicon were better than the normal phenolic parison to the unmodified phenolic resin,the residual carbon of the modified phenolic resin reaches to 50.75% and increases about 10%FESEM images show that fiber-like carbon were formed from the modified phenolic resin after carbonization under 800 ℃.The SiO2 with diameter in 350～450 nm are distributed uniformly and bind with matrix carbon well.The mechanical quality of the phenolic resin is reinforced by the organic-inorganic hybrid material modify.%电导实验表明：有机硅的加入对合成的酚醛树脂的交联密度有影响.改性酚醛树脂的各项常规指标均优于普通酚醛树脂,其中残碳率可以达到50.75%,比普通酚醛树脂的残碳率（40.80%）提高了近10%.FESEM照片可以看到有机硅改性酚醛树脂在800℃碳化后生成了碳纤维,而且所生成半径大致为350～450 nm的SiO2粒子分布于酚醛树脂的碳化物中,分布较均匀且与基体的结合较好,有机-无机杂化改性有利于酚醛树脂力学性能的提高.【期刊名称】《重庆文理学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(030)004【总页数】5页(P54-58)【关键词】有机硅;改性;酚醛树脂【作者】廖庆玲;李轩科;左小华【作者单位】中南民族大学工商学院,湖北武汉430071;武汉科技大学高温陶瓷与耐火材料湖北省重点实验室,湖北武汉430081;黄石理工学院化学与材料工程学院,湖北黄石435003【正文语种】中文【中图分类】TQ175.72酚醛树脂是一种最早发现并获得广泛应用的合成树脂，以其诸多的性能而具有广泛的应用领域，1975年开始作为耐火制品的结合剂［1］.目前含碳耐火材料仍广泛采用酚醛树脂作为结合剂，但其热分解温度和抗氧化能力较差［2］，因此对现有酚醛树脂结合剂的耐热性进行改性是目前耐火制品生产企业和相关科研院所研究的重点.近年来，将正硅酸酯或金属有机化合物的溶胶-凝胶反应与高聚物基体的聚合反应结合，制备有机-无机杂化材料已成为材料科学的研究热点［3］.本文利用正硅酸乙酯与酚醛树脂单体(苯酚、甲醛)及催化剂混合，在纳米粒子生成的同时原位复合生成改性酚醛树脂，以期获得一种用于镁碳砖的热固性酚醛树脂.1 实验1.1 实验药品实验主要原料及化学试剂:苯酚、甲醛、氢氧化钠、有机硅、煤油、乙酸(冰醋酸)和乙二醇.1.2 实验装置及过程实验装置由容积为500mL的三口烧瓶，电子恒速搅拌器，油浴及真空脱水装置构成，并在反应器上配备回流冷凝管和玻璃温度计.按摩尔比 n(苯酚)∶n(甲醛)=1∶1.25，称取苯酚和浓度为37%的甲醛溶液于500mL的三口烧瓶中，边搅拌边按比例加入正硅酸乙酯(TEOS)，然后滴加一定量的NaOH溶液并油浴加热.反应液加热搅拌至50℃后，控制升温速度在5min内不超过3℃.反应到达一定温度时开始计时，恒温反应一定时间后加醋酸中和至pH值6.5～7.0，最后真空脱水，脱水结束后配入20mL乙二醇搅拌均匀后装样备用.1.3 测试方法利用METTLER TOLEDO 326型电导率仪测定了不同反应条件下，各反应体系电导率随时间变化的曲线.常规指标的测定按照相关行业标准［4］.将待检测酚醛树脂样品经800℃碳化后，利用LEO 1530 FESEM型场发射扫描电镜对产物的形貌进行观察.2 结果与讨论2.1 正硅酸乙酯的加入对苯酚、甲醛聚合反应的影响将不添加TEOS的反应体系编号为a;量取300mL煤油作为溶剂，在搅拌状态下加入24 mLTEOS，最后加入50mL浓度为1.4 mol/L的NaOH溶液，将此反应体系编号为b;将添加24 mL有机硅TEOS的反应体系编号为c.上述a、b、c体系都在加入NaOH之前就将电导仪电极插入溶液并保持溶液温度为25℃，加入NaOH的时候开始读数和记时，然后油浴加热，控制在1min内升3℃.反应到达90℃后恒温反应一定时间，直到电导率基本不发生变化为止.图1 各种反应体系电导率随时间的变化从图1中可以看出，a反应体系的电导率随反应的进行开始快速增加，这是由于催化剂NaOH电离产生的Na+和OH-随温度的升高而迁移速度加剧而造成的;反应20min的时候电导率达到最大值121.0mS·cm-1，此时苯酚和甲醛的合成已经开始了;然后电导率随反应时间的增加而慢慢减小，因为此时对电导率影响很大的反应体系的温度和电解质的浓度基本保持不变，而由于反应时间的增加生成的树脂越来越多，分子量也越来越大，反应体系的粘度也在变大，导致Na+和OH-的运动所受的阻力越来越大，而反应体系的粘度对电导率的影响较小，所以电导率随反应时间的增加而非常缓慢地减小.b反应体系的电导率开始也同样随反应时间的增加而急速增大，此时溶液的电导率的起始值主要还是催化剂NaOH的解离行为决定，其次TEOS在碱性溶液中快速水解生成大量的 Si(OH)4和ROH，使得反应体系中离子数量增多，溶液的电导率瞬间增加，同时由于Si(OH)4是一种弱酸又中和了部分NaOH而导致溶液中离子数量反而相对减少，所以相对于a体系来说，增加幅度有所减小;反应时间到16 min时电导率达到最大值110.4 mS·cm-1，然后又随时间的增加而慢慢减小.由于TEOS水解缩合，溶胶的形成对离子的运动产生了很大的牵制，所以电导率慢慢减小;直到40min以后，电导率才基本维持不变，表明此时反应体系中TEOS的水解缩合过程已经完成.c反应体系的电导率开始也随着反应时间的增加而快速增加，此时电导率增加的原因与b体系一样，但当反应进行12 min以后电导率增加的速率慢慢减小，此时反应体系的温度到达71℃，苯酚与甲醛在碱性催化剂下已经开始反应生成羟甲基苯酚，由于TEOS水解产物Si(OH)4与羟甲基苯酚的酚羟基或者羟甲基间发生脱水反应，导致体系离子数量减少，从而导致体系电导率增加速率减小，反应时间到18 min时电导率达到最大值95.8 mS·cm-1，比 a和b体系的最大电导率分别小了25.2 mS·cm-1和14.6 mS·cm-1.这也说明 TEOS 与酚醛树脂间有着相互的影响，TEOS的加入导致了c体系的离子数量相对于a、b体系而有所减少，所以最大电导率值也最小;随后c反应体系的电导率几乎不随反应时间而变化，说明此时反应体系中离子的数量基本维持不变.根据电导率实验，可以初步判定TEOS的加入确实对苯酚、甲醛的聚合反应体系有一定的影响.2.2 正硅酸乙酯改性酚醛树脂和普通酚醛树脂的常规指标分析由表1常规指标可以很明显地看到，改性酚醛树脂残碳率可以达到50.75%，比普通的酚醛树脂的残碳率40.80%提高了近10%，粘度有很大程度的增加，这也说明了硅改性剂与酚醛树脂之间发生了作用，使得酚醛树脂体系的交联密度大大增加.这将有效改善酚醛树脂固化后交联结构的均匀性，减小分子内空间，从而有效抑制碳化层产生龟裂、鼓泡现象，对耐火制品十分有利.表1 普通酚醛树脂和改性酚醛树脂的常规检测指标2.3 有机硅TEOS改性酚醛树脂的微观形貌分析利用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察有机硅改性酚醛树脂800℃碳化产物的表面形貌，图2中a和c以及b和d分别为有机硅的改性酚醛树脂和优化条件下合成的改性酚醛树脂的FESEM照片及放大照片.图2 SiO2改性酚醛树脂800℃碳化产物表面的FE-SEM照片(a)SiO2改性的酚醛树脂;(b)优化条件下的酚醛树脂;(c)a图的放大图;(d)b图的放大图从图2中观察发现，两种酚醛树脂碳化后均出现了纤维状产物.根据前人［5-7］对纤维增强树脂基复合材料的研究，纤维与基体的界面强度对材料的力学性能影响很大.因为碳纤维是由于酚醛树脂碳化后生成的，与酚醛树脂基体的界面结合很好，基体与纤维的化学组成一致，两相在高温时达到热力学平衡，纤维与基体两相间化学反应速度十分缓慢，从而纤维发生断裂、拔出和界面“脱粘”等现象都可以吸收大量外来能量［8-9］，从而提高材料的强度.另外，未经优化的酚醛树脂碳化后表面出现较大的气孔，主要是因为碳化时大量的小分子物质挥发而造成.优化处理后，酚醛树脂表面层相对比较致密，仅有一些很小的孔洞，说明优化后的酚醛树脂成碳结构更加致密，碳化过程比较平稳、均匀.从高倍放大图片来看，前者生成的纤维短而粗细不均匀，断裂的纤维很多(白箭头所示);后者生成的碳纤维相对比较长而且粗细相对均一，而且出现断裂的纤维数量较少，纤维的完整性较好，说明优化条件下合成的酚醛树脂由于长径比相对较大，更能起到较好的增强作用.图3 图2(d)中局部放大FE-SEM图对图2中(d)进行局部放大，得到了图3.从图3中可以看到，较规整的半径大致为350～450nm的球状物分布于酚醛树脂的碳化物中，分散均匀且与基体所生成的碳纤维结合较好.当材料受到外力时，粒子的存在产生应力集中效应，易引发周围基体树脂产生微开裂，吸收更多能量，从而在一定程度上提高了材料的强度.2.4 有机硅TEOS改性酚醛树脂简要机理推理溶胶-凝胶过程能够在分子复合水平上制备各种有机-无机杂化材料［10］.采用正硅酸乙酯为改性剂，其在高分子预聚单体中发生的反应如下:缩合过程:TEOS试剂与酚醛树脂之间的化学反应［11］:TEOS试剂与酚醛树脂之间的物理相互作用［10］:从上述反应中可以看出TEOS试剂的加入不仅在酚醛树脂高分子链里引入了自缩合反应产生的无机Si—O—Si网络，而且还会与酚醛树脂发生反应，使部分酚羟基的氢被杂原子硅取代.这样就克服了由于酚羟基所造成的吸水，导致制品在干燥过程中的开裂、强度下降.另外，由于酚醛树脂分子中引进了柔性较大的—Si—O—键，所以脆性有所改善，机械强度大大提高，固化产物中含硅的四向交联结构，使产品的耐烧蚀性比一般酚醛树脂好.3 结论1)电导实验证实:酚醛树脂的聚合过程和改性剂TEOS的水解-缩合过程相互存在影响;2)常规指标说明了硅改性剂与酚醛树脂之间发生了作用，使得酚醛树脂体系的交联密度大大增加;3)FE-SEM照片显示有机硅改性酚醛树脂碳化后生成了碳纤维，而且所生成半径大致为350～450nm的SiO2球均匀分布于酚醛树脂的碳化物中，与基体的结合较好.［参考文献］［1］Reghunadhan C P.Nair advance in addition-cure phenolic resins ［J］.Progress in Polymer Science，2004，29(5):403-406.［2］田建团，张炜，郭亚林.酚醛树脂的耐热改性研究进展［J］.热固性树脂，2006(2):44-48.［3］刘晓蕾，何毅，李赛，等.溶胶-凝胶法制备PCL/SiO2杂化材料的凝胶过程［J］.高分子材料科学与工程，2004，20(6):124.［4］唐路林，王景红，刘献丽.酚醛树脂检测方法与国际标准的对照研究［J］.热固性树脂，2007，22(5):31-34.［5］王树海.玻璃纤维增强热塑性有机复合材料界面强度及其对材料力学性能的影响［J］.材料科学进展，1992，6(4):363-368.［6］张汝光.单向复合材料的破坏机理——纤维、基体和界面状况对强度的影响［J］.上海力学，1986(4):64-71.［7］Hiroyuki Hamada，Masaya Kotaki，Yasunobu Hirai.Effect of surface 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有机硅/酚醛树脂共混黏结剂在摩擦复合材料中的应用研究杜植院　黄凯兵　陈宪宏(湖南大学材料科学与工程学院,长沙　410082)摘　要　以有机硅树脂与酚醛树脂的共混物作为摩擦材料的黏结剂,用TG、DSC及定速摩擦实验机等手段对复合材料进行了表征,研究结果表明:该共混黏结剂较纯酚醛树脂黏结剂有更高的耐热性,材料在不同温度下的摩擦系数及磨损率等均比采用纯酚醛树脂时稳定、热衰退较小、磨损率低,冲击强度提高,硬度适中。

关键词　摩擦复合材料　有机硅树脂　酚醛树脂　黏结剂Study on Application of Silicone Resin together with Phenolic Resin as A Mixed Adhesivein Frictional CompositesDu Zhiyuan　Huang K aibing　Chen Xianhong(Material Science&Technology Institute of Hunan University,Changsha　410082)Abstract　In this paper the blend adhesion of silicone resin and phenolic resin was used in frictional composites by means of mixing phenolic resin with silicone resin solution.The DSC and TG indicated that the blend adhesion could apparently improve the heat2resistance compared with pure pheno2 lic resin adhesion because of its high decomposition temperature and low decomposition speed.And also it had high and stable friction coefficient and ex2 cellent fade properties.G ood impact strength and low hardness improved the mechanical properties of composites.K ey w ords　friction composite　silicone resin　phenolic resin　adhesion 摩擦材料按基体黏结剂类型的不同,可分为粉末冶金摩擦材料、碳/碳复合摩擦材料及聚合物基摩擦材料等。

聚合物基摩擦材料是目前广泛应用于铁路机车上的一类摩擦材料,它是以高聚物为黏结剂,将增强体和填料黏合在一起经过热压而得的。

在各组分中,高聚物黏结剂是受热最敏感的材料,受热易软化、分解,不仅失去黏结作用,而且材料的摩擦磨损性能也将受到很大影响。

现阶段以酚醛树脂作为基体黏结剂应用最广,这是由于酚醛树脂结构中含有较多的芳环而具有较高的耐热性,且固化后有一定强度,能满足所需的力学性能要求。

但是,随着列车运行速度的提高,对摩擦材料的热性能和制动力矩的稳定性要求在不断提高,从而对黏结剂的耐热性及力学性能提出了新的要求,单纯的酚醛树脂显然不能满足如此苛刻的要求,因此,国内外都在探索新的耐高温聚合物作为摩擦材料的黏结剂。

通过化学改性,在酚醛树脂结构中引进大的基团,以提高主链的刚性,从而提高其耐热性,是通常采用的途径,如国内研制的双酚A硼酚醛树脂、桐油改性酚醛树脂,美国开发的新型高性能氰基酚醛树脂(PT),英国生产的用腰果壳油改性酚醛树脂等[1]。

本研究选用有机硅树脂与酚醛树脂的溶液共混物作为黏结剂,实验结果表明:其耐热性较纯酚醛树脂有所提高,复合材料的摩擦磨损和力学性能得到明显改善。

1　实验部分1.1　主要原料　甲基苯基硅树脂,四川晨光化工研究所产(苯基含量45%),工业品级;低酚热塑性酚醛树脂,济南圣泉海沃斯树脂厂产,工业品级;六次甲基四胺,湖南化学试剂总厂产,分析纯;升华硫;增强材料及矿物填料等。

1.2　实验材料原则配方(质量%)　酚醛树脂,10～18;有机硅橡胶,2～8;增强纤维,30～40;摩擦性能调节剂,5～10;填料,35～60。

1.3　试样制备　称有机硅树脂溶于适量汽油中,搅拌均匀备用。

按配方称取酚醛树脂、纤维增强体、填料及适量升华硫、六次甲基四胺干料,投入高速混合机中低速混合15min,取出放入恒温鼓风干燥机内, 60℃恒温干燥后,与硅树脂汽油溶液共混搅拌,待溶剂挥发干燥后,制成模塑料,再经下述工艺热压成型得待测试样。

制备工艺:①压制温度160～180℃,压力20MPa,保压时间60s/mm;②后热处理温度180℃,时间10h。

纯酚醛树脂试样,按选定配方制备。

将有机硅树脂质量用酚醛代替,其他条件不变,处理后得之。

第28卷第3期2005年5月非金属矿Non2Metallic MinesVol.28No.3May,20051.4　性能测试热重分析(TG ),在Dupont 29900热分析仪上进行,升温速率为10℃・min -1;试样为粉末状,粒度100目。

不同温度、相同载荷、恒定滑动速度下的摩擦磨损性能,在D 2MS 定速摩擦实验机上测定。

试样为25mm ×25mm ×6mm 的方块板状,承载压力1MPa ,滑动线速度7.5m/s ,对偶盘材料为HT20240灰铸铁,硬度为HB170～200。

模拟实际制动过程,在MM 21000型摩擦试验机上按G B5763298进行。

试样尺寸:内径53mm ×外径75mm 圆环,环上互成120°处有宽5mm 的槽,表观摩擦面积为20.3mm 2;对偶盘尺寸:内径53mm ×外径75mm 圆环,材质HT20240灰铸铁,硬度为HB170～200。

冲击强度测试,按G B5765286在CBL 211J 摆锤冲击实验机上进行。

试样尺寸:6mm ×12mm ×20mm 方块,中部有长6mm ×宽1mm ×深1mm 槽。

硬度试样尺寸:25mm ×25mm ×10mm 方块,能够在上面选定六个不同的点用布氏硬度计进行测定,钢球直径2.5mm ,压力为32.5MPa 。

2　结果与讨论2.1　样品TG 及DSC 分析　两种试样的TG 分析结果,见图1、表1;DSC 测试结果,见图2。

由图1(左)可看到,从常温到250℃,两种试样的TG 曲线基本重合,说明在低温度段两者的耐热性没有差别;纯酚醛试样在361℃左右出现明显失重,而共混试样出现明显失重时在420℃附近,外推至44913℃,可认为共混试样的失重温度为44913℃。

表1表明,温度为350℃时纯酚醛试样失重116%,共混试样失重211%,相比之下纯酚醛试样残留量大,但是超过360℃后,纯酚醛试样失重量急剧上升,450℃时达5.7%,而共混试样450℃失重量只有3.9%。

由此看出,共混物黏结剂较纯酚醛树脂黏结剂耐热性有较大幅度的提高。

我们认为:这主要是由于共混黏结剂中硅树脂有良好的耐热性所致。

在硅树脂中Si 2O 键能达到1014.2kJ /mol ,而C 2C 键的键能只有347kJ /mol ,而且苯基的引入使得图1　TG (左)及DSC (右)曲线表1　两种试样失重量与温度的关系表温度/℃200250300350400450500600700共混试样98.998.798.297.997.396.193.991.689.4纯酚醛试样99.098.898.698.496.594.393.088.987.7硅树脂耐热性优于单一的甲基硅树脂和酚醛树脂[2]。

此外,共混试样在浸渍、烘干及压制过程中发生复杂的化学变化,不仅有酚醛树脂、硅树脂的固化,还有酚醛树脂的酚羟基或羟甲基与硅树脂残留的有机硅单体发生缩合反应形成的交联固化体系:式中:R ,为2CH 3或2C 2H 5。

固化后主链结构中引入热化学稳定性更佳的Si 2O 键以及苯环结构,是共混试样耐热性提高的关键。

两种试样的DSC 扫描曲线图谱,见图1(右)。

由曲线1可看到,纯酚醛试样在158.5℃出现一个放热峰,这是酚醛树脂由于其亚甲基受苯酚羟基的影响而极易被氧化形成的,国产酚醛树脂的游离苯酚含量一般相对较高,在高温下更易诱发酚醛树脂的部分氧化而出现热分解,这与文献报道结果吻合[1]。

随着温度升高,纯酚醛树脂出现一个吸热峰,即酚醛树脂的分解吸热峰,峰值对应的温度为49214℃。

超过600℃,有机物完全分解。

曲线2中共混试样的氧化放热峰出现在168℃处,比纯酚醛树脂提高11.5℃。

原因在于硅树脂的引入,客观上稀释了基体黏结剂游离酚的浓度,降低酚羟基对酚醛树脂亚甲基氧化作用的影响;同时还可看到,共混试样并没有出现明显的高温分解吸热峰,表明共混后两种树脂形成的体系热稳定性明显改变。

笔者认为这种改善,得益于两种树脂良好的相容性和通过溶液共混后形成的较均一的连续相[2]。

要保证两种树脂能够良好的互溶性,必须满足:　ΔH >0,ΔH =ν1ν2(δ1-δ2)2(2)式中:ΔH ,混合热焓;ν1、ν2,两组分体积份数;δ1、δ2,两组分溶度积参数。

要使混合热焓ΔH >0,且ΔH 的值越小越好,则必须δ1接近δ2,即二者的溶解度参数相近时共混效果更好。

由于酚醛树脂的溶度积参数为10.5,硅树脂的溶度积参数为9.9,两者相差为0.6,因此能够较好的互溶;另一方面,共混黏结剂采用溶液共混法固化后的结构,通常是以酚醛树脂为连续相,硅树脂则作为分散相,形成“海2岛”型结构(图2左)。

在此体系中,硅树脂形成稀溶液之后流动性更好,有利于与酚醛树脂及其它组分的浸润,固化后两种树脂,在空间结构上能形成以互穿网络(IPN )为主的体系[3](图2右);测试升温过程中各组分对应的热分解温度不再是独立的峰值,而是一个温度范围,再加之黏结剂在整个试样中所占比例较小,因此在DSC 曲线上则表现为高温分解峰的消失不明显。

同样地,超过600℃,有机物完全分解。

图2　海2岛(左)及互穿网络(IPN )结构(右)模型3白色区域为纯酚醛树脂2.2　试样的摩擦磨损性能　两种试样在D 2MS 摩擦实验机上进行检测,所得结果分别见图3。

由图3(左)可看出:用共混物作黏结剂所得摩擦材料,在350℃前的温区内平均摩擦系数在0.31附近,上下波动较小。

而用纯酚醛树脂作黏结剂得到的摩擦材料,在不同温度下的平均摩擦系数变动较大,低于250℃时,比较稳定,在0.31左右;高于250℃后,则显著下降到0.275(350℃)。