正丁醇醚化酚醛樹脂在汽車剎車片膠黏劑上的應(yīng)用研究*

于偉民，喬明書，眭時月

（1.黑龍江省科學(xué)院 石油化學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150040;2.黑龍江省科學(xué)院 高技術(shù)研究院,黑龍江 哈爾濱 150020）

正丁醇醚化酚醛樹脂在汽車剎車片膠黏劑上的應(yīng)用研究*

于偉民1，2，喬明書1，眭時月1，2

（1.黑龍江省科學(xué)院 石油化學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150040;2.黑龍江省科學(xué)院 高技術(shù)研究院,黑龍江 哈爾濱 150020）

介紹了正丁醇醚化酚醛樹脂的制備方法，考察了正丁醇醚化酚醛樹脂在汽車剎車片膠黏劑上的應(yīng)用。結(jié)果表明：正丁醇醚化酚醛樹脂能夠提高汽車剎車片膠黏劑的工藝和技術(shù)性能。

正丁醇醚化酚醛樹脂；膠黏劑；汽車剎車片

前言

汽車剎車片膠黏劑主要用于汽車剎車片、火車合成閘瓦、拖拉機離合器片、轉(zhuǎn)向磨片、摩托車剎車片等各種磨擦片的粘接及各類機械設(shè)備的制動器的膠接。汽車剎車片的種類主要有兩種，一種是盤式剎車片，其主要用在小轎車或輕型車上，一種是鼓式剎車片，主要用在中型或重型車上。盤式剎車片所用的膠黏劑有盤片膠（用來粘接剎車片和摩擦材料）、盤式剎車片減震膠黏劑（剎車片蹄鐵涂層膠、剎車片的減震、防腐等用途）、浸膠或底膠（剎車片蹄鐵涂層膠，剎車片的涂色、防腐等用途）。鼓式剎車片所用的膠黏劑有鼓片黏膠（用來粘接剎車片和摩擦材料）、浸膠或底膠（剎車片蹄鐵涂層膠，作為剎車片的涂色、防腐等）。

汽車剎車片膠黏劑的成分主要為酚醛樹脂系膠黏劑，根據(jù)各種汽車剎車片膠黏劑的不同種類和用途，采用不同催化體系、不同分子結(jié)構(gòu)形式以及不同種類改性的酚醛樹脂作為主體成分。通常為了減少膠層的脆性，增強膠層的內(nèi)聚強度及柔韌性，采用丁腈橡膠、聚乙烯縮丁醛、尼龍等不同的增韌材料對酚醛樹脂進行改性。

正丁醇醚化酚醛樹脂是通過丁醇醚化酚醛樹脂的酚羥基，在酚醛樹脂分子上引入柔性支鏈的分子內(nèi)增韌改性酚醛樹脂，醚化后的酚醛樹脂在溶劑中的溶解性及與其他樹脂、橡膠等的混溶性均得到改進。

1 實驗部分

1.1 原料

工業(yè)苯酚，藍星化工哈爾濱公司；工業(yè)甲醛，哈爾濱巨業(yè)化工；氧化鋅，分析純；工業(yè)乙酸乙酯，山東金沂蒙集團有限公司；工業(yè)酒精，吉林石化；工業(yè)正丁醇，哈爾濱德陽化工；丁腈橡膠-40，蘭化公司；尼龍548，美國杜邦；聚乙烯醇縮乙醛，天津光大冰峰新材料；有機硅氧烷酚醛樹脂，自制；熱固性酚醛樹脂，自制。

1.2 正丁醇醚化酚醛樹脂的制備

稱取定量的苯酚、甲醛和氧化鋅攪拌加熱到99℃，恒溫反應(yīng)5.5h，降溫到60℃左右，減壓蒸餾脫水，脫水完成后加入過量的正丁醇，在反應(yīng)裝置上連接一回流分水器，攪拌加熱到反應(yīng)溶液微沸，共沸冷凝分水，通過計量生成的水量（可通過質(zhì)量或體積測量生成水的分子數(shù)占投料苯酚分子數(shù)比），控制醚化反應(yīng)進程（醚化度），醚化反應(yīng)完成后減壓蒸餾脫出回收未反應(yīng)的正丁醇。加入定量的乙酸乙酯攪拌均勻，得到正丁醇醚化酚醛樹脂溶液。

1.3 分析測試儀器

NDJ-1旋轉(zhuǎn)黏度計、GT-AI-7000L10伺服控制電腦系統(tǒng)拉力試驗機、阿貝折光儀（2WAJ）、天平等。

2 結(jié)果與討論

2.1 正丁醇醚化酚醛樹脂對汽車剎車片粘膠的影響

那么，如何進行反思呢？科頓等1993年提出了一個反思框架和反思過程：選擇反思問題——理解反思問題——建立解決假設(shè)——實施行動計劃。布魯巴奇等1994年提出了四種反思的方法：反思日記、詳細描述、交流討論、行動研究。

取熱固性酚醛樹脂120g、有機硅氧烷酚醛樹脂120g、丁腈橡膠50g和乙酸乙酯320g，再加入促進劑、活化劑、固化劑和骨架填料等配制成汽車剎車片膠黏劑。作為對比試驗將其中的60g熱固性酚醛樹脂用60g正丁醇醚化酚醛樹脂替換，其他成分不變。

2.1.1 酚醛樹脂的醚化度對膠黏劑粘接強度的影響

酚醛樹脂的酚羥基與正丁醇醚化反應(yīng)的程度，即參與醚化反應(yīng)的酚羥基占酚醛樹脂中酚羥基總量的百分比，定義為酚醛樹脂的醚化度。

考察了加入不同醚化度酚醛樹脂的膠黏劑，在常溫和250℃下的試片的粘接強度，結(jié)果見圖1。

圖1 不同醚化度樹脂對膠黏劑強度的影響Fig.1 Effect of different etherification degree of resin on adhesive strength

從對比試驗可發(fā)現(xiàn)，酚醛樹脂的醚化度低達不到對酚醛樹脂的分子內(nèi)增韌改性作用，酚醛樹脂的醚化度太高，即引入的支鏈太多時會影響膠黏劑與蹄鐵和摩擦材料的粘接效果。當(dāng)酚醛樹脂的醚化度為35%～40%時，配制膠黏劑的剪切強度較高，因此在酚醛樹脂的醚化改性過程中，控制酚羥基的醚化度為35%～40%

2.1.2 正丁醇醚化酚醛樹脂膠黏劑和普通膠黏劑的性能對比

考察了37%的正丁醇醚化酚醛樹脂配制膠黏劑與普通膠黏劑的試片和實片粘接強度對比，具體見表1。

表1 兩種膠黏劑的試片剪切強度實驗Table 1 Shear strength test on blocks of two adhesives

試驗結(jié)果表明，加入醚化酚醛樹脂配制膠黏劑的室溫剪切強度略有提高，而250℃高溫剪切強度有較大的提高。

通過實片粘接的破壞性實驗，考察對比兩種膠黏劑的實際使用效果，通過剪切破壞，說明最好的粘接效果是摩擦材料破壞，而不是膠層破壞。摩擦材料的破壞面積越大，說明膠黏劑的粘接效果越好，具體見表2。

表2 兩種膠黏劑的試片破壞性實驗Table 2 Destructive test on blocks of two adhesives

試驗結(jié)果表明，加入醚化酚醛樹脂配制膠黏劑的試片破壞試驗效果好于不加醚化樹脂的膠黏劑，也就是說加入醚化酚醛樹脂后，能夠提高膠黏劑對蹄鐵和摩擦材料的鍵合力，提高粘接效果。

2.2 正丁醇醚化酚醛樹脂對汽車剎車片浸膠的影響

選取150g熱固性酚醛樹脂、100g有機硅氧烷酚醛樹脂、10g尼龍66、10g聚乙烯醇縮乙醛、900g乙酸乙酯和300g工業(yè)酒精，再加入增塑劑、消光劑和黑顏料等配制成汽車剎車片黑色亞光浸膠。作為對比試驗將其中的70g熱固性酚醛樹脂用70g正丁醇醚化酚醛樹脂替換，其他成分不變。

2.2.1 醚化酚醛樹脂的加入對黑色亞光浸膠工藝性能的影響

為了增加膠液的穩(wěn)定性，改善膠液使用工藝性能，我們選擇性加入正丁醇醚化酚醛樹脂，對黑色亞光浸膠進行改性，具體見表3。

表3 醚化酚醛樹脂對膠黏劑性能的影響Table 3 Effect of etherification phenolic resin on properties of adhesive

從對比試驗可以看出加入正丁醇醚化酚醛樹脂大大改善了黑色亞光浸膠的貯存穩(wěn)定性和應(yīng)用工藝性能。

2.2.2 耐鹽霧試驗對比測試

將配制的兩種浸膠樣品分別浸漬剎車片蹄鐵，預(yù)熱揮發(fā)溶劑，固化后同時進行鹽霧對比試驗。

鹽霧試驗的條件：鹽霧室溫度為27℃，鹽水濃度5%，空壓機壓力3MPa,間歇10s噴霧。

未加入正丁醇醚化酚醛樹脂的黑色亞光浸膠的耐鹽霧時間可達到200h，而加入正丁醇醚化酚醛樹脂的黑色亞光浸膠的耐鹽霧時間能夠達到300h。正丁醇醚化酚醛樹脂改性后的黑色亞光浸膠的耐鹽霧能力有了極大的提高。

2.3 浸膠和黏膠配合使用后的粘接對比試驗

處理好的試片和實片分別用黑色亞光浸膠和加入醚化酚醛樹脂的黑色亞光浸膠浸漬，預(yù)熱后，再分別用對應(yīng)的黏膠和加入醚化酚醛樹脂的黏膠，涂片粘接試片和實片，測試剪切強度和實片破壞試驗，結(jié)果見表4。

Study on Application of N-butylated Phenolic Resin in Adhesive for Automobiles Brake Pad

YU Wei-min1,2,QIAO Ming-shu1and SUI Shi-yue1,2
（1.Institute of Petrochemistry,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040,China;2.Insistitute of Advanced Technology,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040,China）

The preparation of n-butylated phenolic resin was introduced.The application of n-butylated phenolic resin on automobiles brake pad was investigated.The result showed that the n-butylated phenolic resin could improve the process and technical performances of adhesive for automobiles brake pad.

N-butylated phenolic resin;adhesive;automobiles brake pad

TQ437.4

B

101-0017（2015）03-0222-03

2015-02-03 *基金項目：哈爾濱市科技中小企業(yè)創(chuàng)新基金項目（編號：2013FB5CJ009）；黑龍江省院所基本應(yīng)用技術(shù)研究專項課題

于偉民（1970-），男，黑龍江海倫人，副研究員，主要從事精細化工產(chǎn)品與膠黏劑的研究。