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刹车片用YSM树脂的研制
曾泽斌 曹献坤

摘要:所研制的YSM树脂有较好的耐热性、柔韧性、抗衰退性、硬度适中、冲击强度大,其性能完全符合刹车片对基体材料的要求。

关键词:刹车片 摩擦材料 三聚氰胺 腰果壳油
  
随着汽车工业的发展,对制动系统摩擦材料的要求越来越高,因而对其基体材料树脂的要求也越来越高。影响摩擦材料制品质量的主要因素是摩擦热,通过对摩擦材料制品在使用时产生的温度梯度进行分析,树脂应满足以下要求:

(1)足够的机械强度。具体的以摩擦材料的常规要求衡量。如国标要求冲击强度应大于2.94dJ/cm2。

(2)在200~300℃左右,树脂不发生粘流、分解,并有足够的强度以支持摩擦层的工作(熔点或粘流温度在300℃以上的一些树脂一般均可达到这一要求)。

(3)弹性模量不能过大,以保证合适的对偶接触面积,从而保证工作的稳定性。这一点与树脂热性能的要求有矛盾,解决办法是:在对树脂耐热性可以提高或降低不多的情况下,对树脂进行改性。

(4)良好的耐热性和耐分解性。要求分解温度提高到400℃以上,热分解应小于15%,以避免衰退。

常用的纯酚醛树脂有良好的抗压强度、介电强度和耐水、耐酸等性能,但在使用中它也表现出很多不足。如其延伸率低,较硬而脆性大、不耐碱、对增强材料粘结性差等缺点,使其制成的摩擦擦材料制品,存在硬度过高(HB>50)、冲击强度过低、容易生成硬且脆的摩擦残留表面而产生热衰退及摩擦性能不稳定,而且在摩擦材料本身界面上易产生裂缝和界面裂纹。造成树脂性能不足的主要原因是:a.树脂中的苯酚含有次甲基,这个基团是刚性结构,导致树脂硬而脆、冲击强度降低。b.在酚醛的分子结构上缺乏粘结力极强的基团,使树脂的粘结性差。c.树脂分子中酚羟基是一个强极性基团,极易吸水,导致制品性脆、强度降低,同时由于酚羟基是弱键连接,在受热或紫外光作用下,易生成醌或其它结构,其耐热性差。

目前,国内外通常采用对酚醛树脂的改性的方法,来提高酚醛树脂的性能。从缩聚机理及酚醛树脂反应机理来看,改性途径有三个:a.封锁酚羟基。树脂分子中留下的酚羟基容易吸水,是造成树脂强度不高的原因,也是使树脂容易生成醌而变化的原因。这个基团的耐热性也不好,封锁酚羟基,可改善酚醛树脂的性能。b.引进其它组分。通过其它组分,分隔包围酚羟基,从而达到改变固化速度、降低吸水性、提高性能的目的。c.引进具有柔性基团的物质,调节树脂的刚性。

参考国内外文献,并根据摩擦材料对基体材料的性能要求和试验条件,这里选腰果壳油、三聚氰胺作改性剂,采用盐酸和硅酸作催化剂来制取改性树脂。

1 生产工艺简述

原料的配比:三聚氰胺:甲醛:(苯酚+腰果壳油)
1:(1.6~1.8):(2.2~2.8)(克分子比)

将原材料按先后顺序投入反应釜中,打开蒸,开始搅拌;80℃沸腾,进行放热反应;停止搅拌、关闭蒸汽,控制反应温度和整个反应过程中的PH值,当粘度到20~40s/60℃时,缩聚反应完毕,最后脱水干燥,制得耐高温、高强度YSM改性树脂。

2 YSM树脂性能指标

(1)该树脂固体含量为91.90~94.10%;
(2)树脂中游离酚含量为3.93~4.08%;
(3)树脂的热分解温度在417℃以上;
(4)树脂的聚合速度为56~87S。

3 应用实例

以YSM改性树脂为基体材料,以蛭石为增强材料,填加各种摩擦性能调节剂,热压成刹车片,对其进行性能测试,见表1,其结果表明,蛭石摩擦材料刹车片的摩擦系统适宜,都在0.4~0.5之间,且很稳定;磨损量也小;另外测得其冲击强度为3.69dJ/cm2。这证明该刹车片性能指标国标要求。


注:磨损率单位为ⅹ10-10m3/N.m

4 结论

YSM改性树脂是用腰果壳油、三聚氰胺作改性剂制作而成的。由于它具有了可调节刚性的柔性基团,具有长链结构分隔包围酚羟基,从而使改性树脂有较好的耐热性、柔韧性、抗衰退性,使材料硬度适中、冲击强度大。YSM树脂符合作摩擦材料基体的要求,以它为基体制成的蛭石摩擦材料刹车片,性能良好,并能满足国标要求。

 
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