改性酚醛樹脂在汽車剎車片中的應用及其生產(chǎn)工藝

馬 麗

（濟南市萊蕪安康安全培訓中心，山東濟南 250000)

酚醛樹脂是汽車剎車片生產(chǎn)材料的膠黏劑，其性能直接關(guān)系到了汽車剎車片應用質(zhì)量。隨著我國汽車行業(yè)的發(fā)展，對汽車剎車片質(zhì)量要求不斷提高，這使得很多生產(chǎn)企業(yè)和研究單位針對酚醛樹脂性能進行了進一步研究和改善分析，因此進行了酚醛樹脂改性，并形成了專門的生產(chǎn)工藝，以完善汽車剎車片性能。

1 改性酚醛樹脂在汽車剎車片中的應用現(xiàn)狀

汽車剎車片分為盤式剎車片和鼓式剎車片兩種，前者主要應用在輕型車和小型車上，應用的膠黏劑主要有盤片膠、浸膠、底膠等；后者主要應用在重型車和中、大型車上，應用的膠黏劑主要有鼓片黏膠、浸膠、底膠等。汽車剎車片膠黏劑主要成分為酚醛樹脂，由于每種類型汽車剎車片膠黏劑的性能和用途不同，為此，需要對酚醛樹脂進行改性。

2 改性酚醛樹脂生產(chǎn)工藝分析

2.1 生產(chǎn)材料及性能測試

本次改性酚醛樹脂生產(chǎn)材料有濃度為99%的工業(yè)級苯酚、濃度為37%的工業(yè)級甲醛、工業(yè)級腰果殼油、工業(yè)級三聚氰胺、濃度為96.8%的工業(yè)級氫氧化鈉。

軟化點測試應用環(huán)球法，測試介質(zhì)為甘油；聚合速度測試應用熱板法；揮發(fā)度測試：在烘箱內(nèi)放置10g測試樹脂粉，將烘箱調(diào)節(jié)到120℃后烘烤2h，隨后計算器揮發(fā)酚質(zhì)量分數(shù)；熱性能測試應用島津熱分析儀。

2.2 改性酚醛樹脂生產(chǎn)

2.2.1 加料

將真空泵打開，使其處于真空狀態(tài)，在2t釜內(nèi)放置480kg熔融苯酚，并進行均勻攪拌；隨后放入80kg腰果殼油、30kg三聚氰胺、60kg甲醛，并進行均勻攪拌；確保上述物質(zhì)得到充分混合之后，對其進行pH檢測，使混合物質(zhì)的pH保持在2左右。

2.2.2 反應

關(guān)閉真空泵和真空閥；在冷凝器內(nèi)放置冷水；打開回流閥和排空閥；在夾套內(nèi)通蒸汽，將其內(nèi)氣壓控制在0.15～0.2MPa，隨后將其加熱到80℃，停止通蒸汽；此時，2t釜內(nèi)的溫度會逐漸提高，其內(nèi)溫度達到97～100℃便會出現(xiàn)沸騰回流現(xiàn)象，此時距離開始在夾套內(nèi)通蒸汽的時間基本過去了30～40min之間；沸騰回流現(xiàn)象發(fā)生10～15min左右，便會逐漸穩(wěn)定，此時加入復合催化劑；加入5min后，需要再次在夾套內(nèi)通蒸汽，此時其內(nèi)氣壓大致為0.6MPa；此時反應物質(zhì)依然保持沸騰狀態(tài)，自此時開始計算回流反應時間，為2～3h之間；回流反應結(jié)束后，停止放置蒸汽，打開2t釜的蓋子，加入一定劑量的氫氧化鈉，使回流反應完全停止。

2.2.3 脫水

關(guān)閉回流閥和排空閥；將回流液排放到廢液池中；打開2t釜上的通氣閥，使其與外界空氣相連接，隨后抽真空；在夾套內(nèi)通蒸汽，將氣壓控制在0.6MPa左右；使反應物質(zhì)保持6h的脫水；當2t釜內(nèi)部溫度達到142℃，其內(nèi)部氣壓超過了0.07MPa，此時反應物質(zhì)中的水分基本被脫出，便可以停止脫水操作。

3 汽車剎車片應用改性酚醛樹脂生產(chǎn)工藝及性能分析

3.1 改性酚醛樹脂綜合性能分析

通過上述生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出來的改性酚醛樹脂顏色為深褐色，表面光澤，為固體形態(tài)，其綜合性能如下：軟化點為106℃、聚合速度為70S°（150℃）、揮發(fā)酚質(zhì)量分數(shù)為3%、揮發(fā)度為1.24%。

汽車剎車片應用改性酚醛樹脂綜合性能如下：軟化點為98～118℃、聚合速度為60～90S°（150℃）、揮發(fā)酚質(zhì)量分數(shù)低于5%、揮發(fā)度低于2%。由此可以得知，上述生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的改性酚醛樹脂的綜合性能，能夠滿足汽車剎車片應用改性酚醛樹脂的需求。

在熱性能方面，對比的是改性酚醛樹脂與非改性酚醛樹脂的差別，具體測試方式：在同樣的測試條件下（10℃、100μV），非改性酚醛樹脂存在2個放熱峰，分別對應230℃、470℃，此時表示樹脂正在進行氧化分解反應；改性酚醛樹脂同樣存在2個放熱峰，分別對應340℃、530℃，這表示改性酚醛樹脂的熱分解溫度更高，熱穩(wěn)定性更好。

3.2 改性酚醛樹脂制備汽車剎車片綜合性能分析

改性酚醛樹脂在制備汽車剎車片的綜合性能更加良好，具體表現(xiàn)如下：改性酚醛樹脂制備汽車剎車片的沖擊強度為0.53J/cm2，酚醛樹脂制備汽車剎車片的沖擊強度為0.42J/cm2；在不同溫度條件下，改性酚醛樹脂制備汽車剎車片的摩擦性能均優(yōu)于酚醛樹脂制備汽車剎車片的摩擦性能；改性酚醛樹脂制備汽車剎車片的磨損率低于酚醛樹脂制備汽車剎車片的磨損率。這表示，改性酚醛樹脂制備汽車剎車片的安全性提高，應用壽命延長。

3.3 改性酚醛樹脂制備汽車剎車片綜合性能影響因素分析

3.3.1 反應物配制比例

在酸性環(huán)境中，羥甲基與酚環(huán)氫原子、羥甲基與羥甲基的反應速度均大于醛與酚的反應速度。熱塑性酚醛樹脂的生成基于羥甲基衍生物的生成，具體來講，在縮聚反應過程中，讓甲醛量不足，能夠生成線型熱塑性酚醛樹脂，此時，醛與酚的配置比例為1∶0.875；如果甲醛量過少，會導致酚醛樹脂分子鏈較短，這會降低酚醛樹脂的軟化點、減慢酚醛樹脂的聚合速度；如果甲醛量過多，會導致酚醛樹脂分子鏈較長，這會提高酚醛樹脂的軟化點、加快酚醛樹脂的聚合速度，嚴重情況下會直接生成固型熱塑性酚醛樹脂，導致反應物質(zhì)不能從釜內(nèi)流出。

3.3.2 改性酚醛樹脂反應時間

如果反應時間過長，會增加酚醛樹脂的平均摩爾質(zhì)量，進而提高酚醛樹脂的軟化點、加快酚醛樹脂的聚合速度。在實際的改性酚醛樹脂生產(chǎn)過程中，影響反應時間的因素較多，有蒸汽壓力穩(wěn)定程度、反應器形式和材質(zhì)等，為此，操作人員需要在生產(chǎn)過程中結(jié)合反應物質(zhì)的黏稠程度來判斷反應情況，進而掌握好反應時間，避免反應物質(zhì)出現(xiàn)回流反應時間過長的問題。具體來講，需要從回流反應時間進入到2h之后，便開始反復取樣測試，以此來判斷反應物質(zhì)需要繼續(xù)進行回流反應的時間；將取樣反應物導入到冷水中，如果反應物質(zhì)呈現(xiàn)為膏狀物質(zhì)，并且能夠拉長、不沾手、能夠扯斷、擠壓時有水分排出，便表示反應物質(zhì)的回流反應時間已經(jīng)足夠，此時便可以結(jié)束回流反應。

4 結(jié)束語

改性酚醛樹脂在汽車剎車片生產(chǎn)中的應用，能夠切實提高汽車剎車片應用質(zhì)量和性能，顯著表現(xiàn)是提高了汽車剎車片摩擦性能和抗沖擊性能。改性酚醛樹脂生產(chǎn)工藝較為完善，能夠確保改性酚醛樹脂生產(chǎn)過程的可靠性和穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)過程的可操作性和可控制性。并且改性酚醛樹脂生產(chǎn)成本較低。