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。