PNBR用途改性酚醛树脂制备摩擦材料如刹车片离合器等
改性酚醛树脂陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能
改性酚醛树脂陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能陈海龙;杨学锋;王守仁;鹿重阳;吴元博【摘要】以普通酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂为黏结剂,以陶瓷纤维为增强纤维,制备了3种酚醛树脂陶瓷摩擦材料.对其冲击韧性和硬度进行实验测试,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪分析其磨损表面形貌及其成分,并探讨其磨损机制.结果表明:硼改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的硬度,三聚氰胺改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的冲击韧性,降低摩擦材料硬度;在摩擦过程中三聚氰胺改性酚醛树脂在高温下炭化,在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层,摩擦层的存在使摩擦材料的摩擦因数相对比较稳定,降低了摩擦材料的磨损率.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)006【总页数】6页(P108-113)【关键词】酚醛树脂;摩擦材料;摩擦磨损;力学性能;刹车片【作者】陈海龙;杨学锋;王守仁;鹿重阳;吴元博【作者单位】济南大学机械工程学院,济南250022;济南大学机械工程学院,济南250022;济南大学机械工程学院,济南250022;济南大学机械工程学院,济南250022;济南大学机械工程学院,济南250022【正文语种】中文【中图分类】TG113陶瓷刹车片作为一种新型刹车片，其在刹车性能、寿命及对环境的影响上都有巨大的优势[1]。
陶瓷刹车片主要是由黏合剂、增强纤维、摩擦改进剂和填料组成。
现阶段陶瓷刹车片的研究重点主要集中在陶瓷刹车片的磨损机制[2-4]和配方[5-7]上，在配方方面主要研究黏结剂[8-11]对刹车片性能的影响。
酚醛树脂作为一种常见的黏结剂广泛应用在刹车片的制造中，其对刹车片的耐热性，耐冲击性，耐磨性能有至关重要的作用。
传统汽车刹车片的黏结剂主要是酚醛树脂，酚醛树脂主链上的亚甲基及酚羟基在超过200℃时易被氧化，导致其耐热性较差，固化后的酚醛树脂苯环间仅由亚甲基相连和其较高的硬度和模量，使摩擦材料脆性较大[12-13]，除此外其对湿度较敏感，当其含量过高时还易产生噪音[14]。
摩擦材料基体——酚醛树脂改性研究
摩擦材料基体——酚醛树脂改性研究摩擦材料基体是摩擦材料的重要形式之一，它是由摩擦剂、填料和增强剂组成的。
其中，酚醛树脂作为基体的一种改性技术，不仅能够提高摩擦材料的机械强度，而且还可以显著改善摩擦材料的耐磨性，使其更加抗冲击、有足够的弹性，进而提高摩擦材料的使用寿命。
酚醛树脂是一种普通的热固性树脂，具有优良的抗热性能和良好的抗冲击性能，广泛应用于电子、电气和机械产品中。
酚醛树脂改良后，比原来更能满足材料制备方面的要求，同时也可以显著改善材料的力学性能和热稳定性能。
在改性酚醛树脂中，大量研究表明改性酚醛树脂对摩擦材料的力学和高温性能有重要作用。
例如，在改性酚醛树脂中添加石墨烯，可以提高摩擦材料的耐磨性，减少磨损；在改性酚醛树脂中添加聚硅氧烷，可以提高摩擦材料的抗冲击性能，同时具有良好的抗氧化性能；在改性酚醛树脂中添加矿物油，可以改善摩擦材料的导热性能。
此外，改性酚醛树脂还具有良好的抗裂性能，能有效抵御摩擦材料的裂纹扩展，使其具有长期可靠的使用。
基于上述改性原理，改性酚醛树脂的应用在摩擦材料领域中被泛使用，尤其是高强度摩擦材料，如汽车刹车盘、刹车片等，往往都会使用改性酚醛树脂材料做基体。
此外，由于改性酚醛树脂材料能有效减少金属件的重量，所以也可以应用于轻型汽车部件，如车轮、车身等等。
因此，随着汽车行业的快速发展，针对汽车刹车系统和轻型汽车部件，将大量应用改性酚醛树脂材料做基体，以提高摩擦材料的性能和使用寿命。
就目前来说，改性酚醛树脂在摩擦材料领域中发挥着重要作用，但是，在实际应用中，充分发挥改性酚醛树脂的性能还有待深入挖掘，针对不同的应用场合，进行改性酚醛树脂的微观结构优化，以期获得更好的性能，并发挥更大的应用价值。
总之，摩擦材料中的改性酚醛树脂基体一直备受重视，研究表明，它不仅能够提高摩擦材料的机械强度、耐磨性和抗冲击性，而且还能有效减轻金属件的重量，能有效抵御摩擦材料的裂纹扩展，从而提高摩擦材料的使用寿命。
刹车片用酚醛树脂摩擦复合材料研究进展
刹车片用酚醛树脂摩擦复合材料研究进展刘献伟;刘治猛;贾德民;蒋欣;钟赤锋;刘煜平【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2007(21)2【摘要】综述了国内外刹车片用酚醛树脂摩擦复合材料的研究进展,重点介绍了酚醛树脂基体材料的耐热、增韧改性方法,包括化学改性和共混改性.对提高摩擦材料综合性能的各种增强纤维(如碳纤维、芳纶纤维、钛酸钾纤维)也作了简介,并概述了摩擦性能调节剂对材料摩擦性能的影响.最后指出混杂纤维已成为纤维增强体的一个发展趋势,安全、舒适、性能稳定、使用寿命长、环保无噪音将是刹车片用酚醛树脂基摩擦复合材料今后的发展方向.【总页数】5页(P10-14)【作者】刘献伟;刘治猛;贾德民;蒋欣;钟赤锋;刘煜平【作者单位】华南理工大学材料科学与工程学院,广东,广州,510641;东莞理工学院材料与环境工程研究中心,广东,东莞,523106;华南理工大学材料科学与工程学院,广东,广州,510641;东莞理工学院材料与环境工程研究中心,广东,东莞,523106;华南理工大学材料科学与工程学院,广东,广州,510641;东莞理工学院材料与环境工程研究中心,广东,东莞,523106;东莞理工学院材料与环境工程研究中心,广东,东莞,523106;东莞理工学院材料与环境工程研究中心,广东,东莞,523106【正文语种】中文【中图分类】TQ323.1【相关文献】1.酚醛树脂基摩擦材料高温摩擦性能的研究进展 [J], 余大刚;林有希;高诚辉2.汽车刹车片金属陶瓷复合材料制备及摩擦性能 [J], 宋真玉3.玻璃纤维增强硼酸酯改性酚醛树脂复合材料的摩擦学性能研究 [J], 王亚楠;曹凤香;王永锋;曹静;李兆;吴坤尧4.纳米MoS_(2)对芳纶纤维织物/酚醛树脂复合材料摩擦学性能的影响 [J], 曹凤香;王亚楠5.铜包石墨对酚醛树脂基复合材料摩擦学性能的影响 [J], 张恩;符蓉;沈长斌;高飞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
酚醛树脂摩擦材料
酚醛树脂摩擦材料说到“酚醛树脂摩擦材料”，乍一听这名字，可能很多人都觉得有点晦涩难懂，甚至觉得是不是又是什么高大上的科技东西。
其实啊，它就在咱们生活中默默地发挥着重要作用。
酚醛树脂摩擦材料这个东西，简直可以说是汽车、机械等很多设备“背后的英雄”。
你要是觉得它太专业，那我就带你慢慢走进这个神秘的小世界，保证你听了之后，一定会对它刮目相看，甚至可能会产生点“小崇拜”呢。
先来说说什么是酚醛树脂。
简单说，它是一种由酚类化合物和醛类化合物经过一系列化学反应后合成的高分子材料。
听起来是不是有点绕？其实呢，这玩意儿可比你想的耐用得多。
它耐高温，耐腐蚀，强度高，简直就是个“万金油”，用途广泛。
从家庭小电器到工业设备，都能看到它的身影。
尤其是在摩擦材料领域，它简直就是一位超级明星。
讲到摩擦材料，大家脑海里是不是立马浮现出刹车片、离合器片那些常常和摩擦打交道的零件？对啦，就是这些东西，它们天天在高温高压的环境下“拼搏”，不出问题才怪呢。
而酚醛树脂摩擦材料就是这些“拼命三郎”们的得力助手。
它的好处在于，能有效减少摩擦过程中的磨损，确保这些零件的稳定性，延长使用寿命。
这么一说，是不是有点像车主换刹车片一样，虽然不常去注意，但换了之后就会发现车子刹车更平稳，反应更灵敏了？你想啊，汽车的刹车片在开车的时候那是相当辛苦的，不停地与车轮摩擦，冒着火花还得保持足够的稳定性，不让车子失控。
想象一下，如果刹车片的材料不够好，那摩擦一多，就会过热、变形，甚至完全失去功能，岂不是“酿大祸”？可是有了酚醛树脂摩擦材料的加持，整个过程就像有了一副坚固的“护甲”，耐高温又耐磨损，大大降低了刹车系统故障的几率。
那么为什么偏偏是酚醛树脂摩擦材料呢？原因其实很简单，酚醛树脂摩擦材料耐高温，特别适合在汽车刹车片、离合器片这种需要高温高压的环境下使用。
它不容易被磨损，能长期保持良好的摩擦性能。
更重要的是，酚醛树脂摩擦材料还可以有效降低噪音和振动，开车的时候大家可能并不觉得，但你要是用过那种劣质刹车片，绝对能感受到噪音那是“山响得很”啊。
丁腈-酚醛树脂胶粘剂
丁腈—酚醛树脂胶丁腈－酚醛胶粘剂通常是由丁腈橡胶与线性酚醛树脂（novalac）以及其他配合剂混合而成，使用方式多为胶带、胶膜或胶液。
丁腈－酚醛胶粘剂主要用作途是在汽车工业中粘接刹车蹄片和离合器摩擦片，也用于飞机装配和许多其他类似的方面，这是因为丁腈－酚醛胶粘剂价格低廉，121°C仍有很高的强度，以及对钢和铝独特的粘接耐久性。
丁腈－酚醛胶粘剂经受长期盐雾、浸水与其他腐蚀性环境都有特别好的耐久性。
丁腈－酚醛胶粘剂可制成最重要的带状胶粘剂。
丁腈－酚醛胶粘剂的主要缺点是需要高压（1.38MPa）固化，如果低于此压力，则需高温（149°C）长时间固化，一般要求能在121°C 或稍低温度下迅速固化。
液体丁腈－酚醛胶粘剂于80°C下干燥，在接触压力到0.70MPa、90°C下固化15-30min。
丁腈酚醛胶的柔韧性好，热稳定性高，粘合力强。
反应机理：A．甲阶酚醛与橡胶双键的反应。
1.次甲醌理论。
Van DerMeer认为在加热条件下甲阶酚醛树脂能生成次甲苯醌中间体，易与橡胶分子中的活泼氢反应使橡胶硫化。
此理论认为次甲苯醌的生成是橡胶硫化的必要条件，因此橡胶硫化过程中双键没有发生变化。
氟杂萘满理论。
Hultzoh根据甲苯酚与烯类反应。
提出该理论。
该理论认为双键发生了变化。
B．酚醛树脂与腈苯反应。
C．酚醛树脂与酸苯反应（CTBN）丁腈酚醛胶配制：丁腈酚醛胶的主体成分是甲阶酚醛树脂和丁腈橡胶（主要是丁腈-26和丁腈-40），另外还有树脂固化剂，橡胶硫化剂，硫化促进剂和填料等成分。
丁腈酚醛的配比对胶粘剂的性能影响很大。
树脂过多使胶粘剂缺乏韧性，不耐冲击，丁腈过多影响胶接强度和耐热性。
其最佳比例为1∶1。
丁腈酚醛比例对胶粘剂性能的影响丁腈-酚醛胶中树脂用量对胶接强度的影响丁腈-酚醛胶的配比范围某些带结晶水的金属化物可以加速树脂对橡胶的硫化，其催化活性顺序。
加入酸性试剂能够起到催化作用，这是由于酚醛树脂中邻位甲苯和苯橡上的酚苯之间的氢键到破坏而促进次甲苯醌结构形成和双键变化，引起橡胶硫化。
改性酚醛树脂基复合材料制动系统设计及分析
改性酚醛树脂基复合材料制动系统设计及分析张春燕;何春霞;乔印虎;陈杰平;徐壮【摘要】目的:为改善汽车制动系统对汽车行驶的安全性和停车的稳定性,设计和分析改性酚醛树脂基复合材料制动系统.方法:以中高级轿车的制动系统为对象主要从结构和材料两个方面进行设计,以实验制得的改性酚醛树脂基复合摩擦材料作为制动块的材料,应用有限元软件ALGOR对其进行数值模拟,结合理论、实验和数值模拟结果分析其制动过程、材料性能及其他特性.结果:硼化物改性酚醛树脂材料制动块的摩擦系数变化范围是0.45～0.48,而纯酚醛树脂制动块摩擦系数的变化范围为0.28 ～0.48.结论:说明硼化物改性缩小了酚醛树脂摩擦系数的变化范围,从而改善了制动系统性能.【期刊名称】《安徽科技学院学报》【年(卷),期】2016(030)006【总页数】5页(P83-87)【关键词】制动系统;摩擦磨损;数值模拟;改性酚醛树脂【作者】张春燕;何春霞;乔印虎;陈杰平;徐壮【作者单位】南京农业大学工学院,江苏南京210031;安徽科技学院机械工程学院,安徽凤阳233100;南京农业大学工学院,江苏南京210031;安徽科技学院机械工程学院,安徽凤阳233100;安徽科技学院机械工程学院,安徽凤阳233100;安徽科技学院机械工程学院,安徽凤阳233100【正文语种】中文【中图分类】U465.6随着人们生活水平的提高，人们对汽车的可靠性、舒适性和安全性提出了越来越高的要求，汽车制动系统是关键。
因此，能够分析、设计出具有稳定、可靠、舒适、环保的制动器是改善汽车设计的一个很重要的环节[1-3]，而各种新材料的应用使其成为可能和必然。
酚醛树脂(PF)作为汽车摩擦材料在国内外已被广泛地研究。
但是，酚醛树脂的脆性高，且耐热性差，致使刹车片的使用寿命较短及制动系统的制动性能较差[4]。
改性酚醛树脂基复合摩擦材料作为新型材料[5-7]，用于汽车摩擦制动块，具有耐磨性好、噪音小、污染小、制动效果好、并能延长刹车盘使用寿命等特点，本研究尝试从结构设计和新型改性酚醛树脂基复合摩擦材料配置及应用两个角度着手提高汽车制动性能，并应用有限元分析软件对其进行数值模拟分析。
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5、PNBR用于PVC改性典型配方
材料名称
挤出型材
挤出软管
PVC PNBR
100 15～20
100 40～60
增塑剂DOP 锌钡稳定剂
70～90 3
80～100 1.5
有机磷酸脂 1
0.5
轻钙
10～20
10～20
硬脂酸钙
2～4
0.5
着色剂 环氧大豆油
2～4 4～6
0.5 4～6
硬脂酸铅
0.5
0.5
（1） .高要求电缆护套。如：高弹性线、高耐磨线、耐油线、低迁移线 等。
（2） . 密封条行业。包括：冰箱密封条、门窗密封条、汽车密
封条、汽车防尘罩等，可替代EPDM。
（3）. 劳保鞋材。包括屠宰场、奶油场用鞋、登山鞋及工业用靴等。
（4）. 胶管行业。可增加胶管的耐寒性、弹性、耐水、耐化学品等性能。 如汽车燃油管、波纹增强软管。
4、PNBR改性pvc软制品混料工艺 混料工艺一、 将 PVC 树脂与其他固态助剂 (PNBR及液体助剂除 外 )，加入 高速搅拌机预混合 当料温升至 70 ℃ -75 ℃时，加入 液体助剂 ( 如 DOP 等 ) 继 续 高速搅拌混合。 当料温升至100℃-105℃时,加入PNBR,继续混合约半分种后, 即卸料至冷混机,当料温降至约40℃时排料装袋。
6.1、提高制品耐热性
（1）、可选用聚稳丁腈橡胶、或结合腈含量相对较高的PNBR产品；
（2）、加入高效防老剂；对于耐热PNBR ,必须选择高效耐热防老剂,且使 用量必须较大,或选择防老剂并用。相对而言,一般防老剂是一些相对分 子质量较低的化合物,在高温下容易挥发、迁移而迅速消耗,从而减小或 丧失对橡胶的防老化功能,所以必须选择挥发性小、相对分子质量大、熔 点较高的防老剂,才能达到良好的防护效果。
（3）、改善PVC热稳定剂配方； （4）、选用耐热性好的增塑剂：增塑剂对耐热性的影响很大,较
3.2.4、.绝缘性优，PVC单独使用时绝缘性能不是很理想，加入PNBR 后能提高产品的电阻性能。
3.2.5、.耐磨性，PNBR能显著地改善PVC的耐磨性能，延长制品的使 用寿命
3.2.6、.防滑性，PNBR能显著地改善PVC的防滑性能，PNBR/PVC的 防滑性能可与热塑性橡胶（TPR）媲美。
PVC树脂是最通用的热塑性树脂之一,具有价格低,阻燃,耐溶剂,耐 臭氧,化学稳定性好等优点,然而其抗冲击性能差,低温下容易脆裂.近些 年, 开发了多种改性方法,以期改进PVC的物理和化学性能,为了改善 PVC的抗冲击性,韧性和弹性,国内常用CPE、MBS、ABS、EVA等进 行改性。结果效果都不太理想，于是使用高效增韧剂丁腈粉末改性 。 具体应用领域如下：
PNBR应用
1、PNBR用途：
1.1、改性酚醛树脂制备摩擦材料：如刹车片、离合器等。PNBR与酚 醛树脂具有良好的相容性，经改性的酚醛树脂可用于生产摩擦材料具 有良好的耐油性、耐磨和抗冲击减震作用。可提高其耐冲击性和伸长 率，使制品用于摩擦材料时摩擦力大而摩损小。
1.2、用于PVC领域
改性剂使用。
2、PNBR用于改性PVC软制品的效果 2.1、提供橡胶性能（高弹性、橡胶手感等） 2.2、增加产品原始性能（耐磨，耐屈挠、增韧，良好的压缩永久变形
和恢复性能）；
2.3、增强产品耐候性（含耐热老化性，耐低温脆性、耐低温屈挠性）；
2.4、防止增塑剂析出、迁移（耐油、耐溶剂）； 2.5、提供相对好的加工性及熔融稳定性； 2.6、提高熔体粘度的稳定性（可使压延制品表面纹理清晰，注塑制品
硫酸钡
4～6
ABS（改性剂 ） 2
4～6 2
二氧化钛
4～6
4～6
汽车仪表盘 100 20～30 15～25 3
1 10～20 1 2～4 4～6 0.5 1.0～2.0 2 4～6
PVC垫 100 15～25 60～80 3
0.5 10～20 1 2～4 4～6 0.5 1.0～2.0 2 4～6
6、PNBR改性PF与PVC应用技术探讨
3.2、PNBR在PVБайду номын сангаас中作用机理
3.2.1、.柔韧性，PNBR作为弹性体，与PVC共混时形成“海岛”结构， 显著提高PVC柔韧性。
3.2.2、耐油和耐溶剂型，PNBR中含有大量-CN基团，能够显著地改善 PVC的耐油和耐溶剂性能。
3.2.3、.耐寒性，PVC分子中无柔性和弹性的链结构，因而其低温时性 能差，加入PNBR弹性体后，其耐低温性能能得到改善。
混料工艺二、 将 PVC 树脂与其他 固态 助剂 (PNBR 及液体助剂除 外 )，加入高速
搅拌机预混合 当料温升至 70 ℃ -75 ℃时，加入 液体助剂 ( 如 DOP 等 ) 继续 高速
搅拌混合。 当料温升至100℃-105℃时,将料排入冷混机进行冷却，物料降温至50
－40℃时，加入PNBR,继续混合约数分种后,即卸料 至冷混机,当料温降至约40℃时即可排料。 4.2、造粒及成型工艺： PNBR/PVC共混料的熔体稳定性好,便于加工，加入PNBR , 可降低加工温度,挤出压力较低，生产速率较高,且制品表面光滑。
表面光滑，尺寸稳定，而且能够提高注塑速度）；
2.7、用于鞋类产品，还能提供防滑性（可与TPR媲美）。
3、PNBR在摩擦材料与PVC中应用机理
3.1、PNBR在摩擦材料中作用机理 在未硫化的胶料中对纤维与填料起粘结作用，可增加酚醛的黏合能
力，改善制品强度，有利于下一步加工； 对纤维有浸润能力，增强了改性树脂对增强纤维的黏结作用。
（5）. 薄膜行业。增加PVC薄膜的耐寒性、弹性等。在保证相同物理性 能的同时，可以明显减低薄膜的厚度，降低成本。 如：汽车顶棚膜、家 具装饰膜、压延膜、雨披。
（6）. PVC人造革行业。在提高PVC革各方面物理性能的同时，增加了 皮革橡胶般的手感及相对亚光的外观。
（7）.软管片材：铺地材料、汽车仪表档表皮、防冲减震垫。 （8）.发泡材料：耐油海绵鞋底、电缆海绵线芯。 （9） .此外粉末丁腈产品还可用于硬质pvc管材、型材等中作为抗冲