1、會計學1水溶性酚醛樹脂水溶性酚醛樹脂 離合器面片 剎車片 組要成分：黏結劑-酚醛樹脂，橡膠 增強材料-有機或無機纖維 填 料-性能調節(jié)劑及填充料第2頁/共27頁有機溶劑填料成本高成本高：需橡膠和大量有機溶劑制漿危險性危險性：有機溶劑易燃易爆，污染環(huán)境 生產(chǎn)復雜生產(chǎn)復雜：樹脂生產(chǎn)時需低壓脫水 研究內(nèi)容研究內(nèi)容： 以水溶性PF 代替 油溶性PF 對水溶性PF進行改性研究，提高熱穩(wěn)定性 第3頁/共27頁OH+O-OH-O-+HCHOOHCH2OHOHCH2OHCH2OH+OHCH2OHCH2OHHOH2COHCH2OHCH2OH.OHCH2H2CCH2OHCH2OHHOH2COHHOCH2OHm合成

2、條件合成條件：甲醛與苯酚摩爾比大于1 堿性催化劑 氨水，Ba(OH)2，NaOH 耐熱改性耐熱改性：C-C:332 kJ/mol ;C-O: 326 kJ/mol;P-O: 410kJ/mol ;B-O:515kJ/mol (中國石油大學化學數(shù)據(jù)速查手冊)第4頁/共27頁試驗溫度試驗溫度100150200250300摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)0.250.600.250.600.250.600.200.600.200.60指定摩擦系數(shù)的允指定摩擦系數(shù)的允許偏差（許偏差（u）0.080.100.120.120.14磨損率（磨損率（V）/10-7cm3/（N.m）00.500.6000.8001.0001.2

3、0試驗溫度指試驗機圓盤摩擦面溫度。試驗溫度指試驗機圓盤摩擦面溫度。 摩擦系數(shù)范圍包括允許偏差在內(nèi)。摩擦系數(shù)范圍包括允許偏差在內(nèi)。 第5頁/共27頁1002003004005006007008006070809010010020030040050060070080060708090100100200300400500600700800607080901001002003004005006007008006070809010010020030040050060070080060708090100 Mass remain/%Temperature/abcdeMass remain/%Temperat

4、ure/Temperature/Temperature/Temperature/ 不同量硼酸對樹脂耐熱性能的影響不同量硼酸對樹脂耐熱性能的影響 a-未改性PF b-0.5%硼酸改性PF c-1%硼酸改性PF d-2%硼酸改性PF e-4%硼酸改性PF 圖2.1 不同量硼酸改性水溶性酚醛樹脂固化的熱重曲線 Fig.2.1 TGA curves of the cured water phenolic resins modified boric acid第6頁/共27頁酚醛樹脂熱失重一般分作三段酚醛樹脂熱失重一般分作三段：進一步固化，釋放H2O等小分子物質； 酚醛樹脂熱分解，釋放CO2，H2O，甲烷

5、等； 樹脂炭化過程。圖2.1中，400時，失重率分別為 a-13.66%， b-11.24%， c-11.94%，d-9.43%， e-6.56%.隨硼酸加入量的增加，樹脂熱穩(wěn)定性隨之提高。樹脂溶液的穩(wěn)定性：加入硼酸量為樹脂固體含量8%時，5h左右樹脂凝膠； 4%時，10天左右凝膠； 加入硼酸量低于4%時，樹脂穩(wěn)定保存時間超過10天。 第7頁/共27頁1002003004005006007008006065707580859095100weight/%Temperature/ abc 磷酸用量對樹脂耐熱性能的影響磷酸用量對樹脂耐熱性能的影響 a-未改性PF b-2%磷酸改性PF c-4%磷酸改

6、性PF 圖2.2 不同量磷酸改性水溶性酚醛樹脂固化的物熱重曲線 Fig.2.2 TGA curves of the cured water phenolic resins modified boric acid第8頁/共27頁溫度為450時，失重率分別為 未改性樹脂16.80%， 2%磷酸改性樹脂 9.88%， 4%磷酸改性樹脂12.60% 800時，樹脂殘余量分別為 未改性樹脂61.62%， 2%磷酸改性樹脂64.28%， 4%磷酸改性樹脂65.93%。磷酸改性樹脂可提高樹脂熱穩(wěn)定性和殘?zhí)柯?。改性樹脂溶液穩(wěn)定性，加入磷酸量6%時，樹脂溶液凝膠； 加入磷酸量4%時，溶液顏色加深，5天左右變渾濁

7、； 加入磷酸量2%時，溶液顏色加深，5天左右變渾濁。 考慮樹脂水溶液穩(wěn)定性及樹脂耐熱性，選用考慮樹脂水溶液穩(wěn)定性及樹脂耐熱性，選用4%硼酸改性樹脂制備摩擦樣品，并與未改性樹脂制備的摩擦樣品進行性能對比。硼酸改性樹脂制備摩擦樣品，并與未改性樹脂制備的摩擦樣品進行性能對比。 第9頁/共27頁第10頁/共27頁1001502002503003500.150.200.250.300.350.400.450.150.200.250.300.350.400.45 uTemperature/ab 摩擦樣品的摩擦系數(shù)隨溫度變化的曲線摩擦樣品的摩擦系數(shù)隨溫度變化的曲線 a-未改性未改性PF摩擦樣品摩擦樣品 b-

8、改性改性PF摩擦樣品摩擦樣品 圖圖2.3 摩擦樣品摩擦系數(shù)隨溫度變化曲線摩擦樣品摩擦系數(shù)隨溫度變化曲線 Fig.2.3 Plots of the friction coefficient as a function of disk temperature第11頁/共27頁1001502002503003500.00.10.20.30.40.00.10.20.30.4 a b Wear rate/10-7cm3/N*m Temperature/ 兩組樣品在不同溫度下的磨損率兩組樣品在不同溫度下的磨損率 a-未改性PF摩擦樣品 b-硼酸改性PF摩擦樣品 圖 2.4 摩擦樣品磨損率隨溫度變化Fig.

9、 2.4 The change of the wear rate as a function of disk temperature第12頁/共27頁 磨損表面形貌觀察磨損表面形貌觀察 a-未改性PF摩擦樣品在100磨損后的表面形貌 c-未改性PF摩擦樣品在200磨損后的表面形貌 e-未改性PF摩擦樣品在350磨損后的表面形貌 b-硼酸改性PF摩擦樣品在100磨損后的表面形貌 d-硼酸改性PF摩擦樣品在200磨損后的表面形貌 f-硼酸改性PF摩擦樣品在350磨損后的表面形貌 圖2.5 摩擦實驗后樣品的磨損表面形貌 Fig. 2.5 Worn surfaces morphology of the

10、 materials after tribological test第13頁/共27頁u硼酸，磷酸的加入可以提高樹脂熱穩(wěn)定性，但會降低樹脂水溶液的穩(wěn)定性； u使用4%硼酸改性樹脂與未改性樹脂制備的摩擦樣品，在高溫下熱衰退程度均比 較大，使用改性樹脂制備的摩擦樣品的熱衰退和磨損率相對較?。籾 改性樹脂與未改性樹脂制備的樣品，在高溫區(qū)域的摩擦穩(wěn)定性低，摩擦系數(shù)波 動幅度大，不適用于摩擦材料實樣的制備。 第14頁/共27頁10020030040050060070080065707580859095100weight/%Temperature/ abcde 不同量納米凹凸棒土對樹脂耐熱性能的影響不同量

11、納米凹凸棒土對樹脂耐熱性能的影響 a-水溶性酚醛樹脂 b-加0.5%凹凸土樹脂 c-加1%凹凸土樹脂 d-加2%凹凸土樹脂 e-加3%凹凸土樹脂 圖3.1 水溶性酚醛樹脂固化物的熱重曲線 Fig.3.1 TGA curves of the cured water phenolic resins第15頁/共27頁 隨著納米凹凸棒土的加入，樹脂熱穩(wěn)性性提高，但納米凹凸棒土加入量過多時，容易團聚使得樹脂耐熱性降低。 加入1%納米凹凸棒土的效果較好，使用硼酸與納米凹凸棒土改性樹脂時，納米凹凸棒土的加入量為樹脂固體含量1%。第16頁/共27頁1002003004005006007008007075808

12、59095100weight/%Temperature/ abc 改性水溶性酚醛樹脂耐熱性改性水溶性酚醛樹脂耐熱性 a-未改性PF b-硼酸/微米Cu改性PF c-硼酸/納米at改性PF 圖3.2 水溶性酚醛樹脂固化物的熱重曲線 Fig.3.2 TGA curves of the cured water phenolic resins第17頁/共27頁5%5%10%10%未改性樹脂未改性樹脂3653654504504%4%硼酸硼酸/ /銅粉改性樹脂銅粉改性樹脂3823824754754%4%硼酸硼酸/ /凹凸棒土改性凹凸棒土改性樹脂樹脂396396486486改性樹脂耐熱性改性樹脂耐熱性選用以

13、上三組水溶性酚醛樹脂作為粘接劑制備摩擦樣品。選用以上三組水溶性酚醛樹脂作為粘接劑制備摩擦樣品。 樹脂水溶液穩(wěn)定性樹脂水溶液穩(wěn)定性， 4%硼酸/凹凸棒土改性樹脂 存放14天左右時，顏色加深，流動性變差。 4%硼酸/超細銅粉改性樹脂 存放7天左右 時，溶液底部有銅粒子的沉淀。 第18頁/共27頁1001502002503003500.10.20.30.40.5Friction coefficient(u)Temperature/abc0.10.20.30.40.5 摩擦樣品的摩擦系數(shù)摩擦樣品的摩擦系數(shù)a-未改性PF摩擦樣品 b-硼酸/銅粉改性PF摩擦樣品 c-硼酸/凹凸土改性PF摩擦樣品 圖3.3

14、 摩擦樣品摩擦系數(shù)隨溫度變化曲線 Fig. 3.3 Plots of the friction coefficient as a function of disk temperature第19頁/共27頁1001502002503003500.00.10.20.30.40.5Wear rate/10-7cm3/N*m Temperature/ a b c 摩擦樣品的磨損率摩擦樣品的磨損率 a-未改性PF樣品 b-硼酸/銅粉改性PF樣品 c-硼酸/凹凸土改性PF樣品 圖3.4 摩擦樣品磨損率隨溫度變化Fig.3.4 The change of the wear rate as a functio

15、n of disk temperature第20頁/共27頁 圖3.5 未改性樹脂樣品摩擦試驗后的磨損表面形貌 Fig.3.5 Worn surfaces morphology of the material with water-soluble PF after tribological test磨損表面形貌觀察磨損表面形貌觀察 a-樣品在100磨損后的表面形貌 b-樣品在350磨損后的表面形貌 c-樣品在100磨損后的表面形貌 d-樣品在350磨損后的表面形貌第21頁/共27頁 圖3.6 硼酸/銅粉改性樹脂樣品摩擦試驗后的磨損表面形貌 Fig.3.6 Worn surfaces morphology of the material with boric acid and copper powder modified water-soluble PF after tribological test a-樣品在100磨損后的表面形貌 b-樣品在350磨損后的表面形貌 c-樣品在350磨損后的表面形貌第22頁/共27頁 圖3.7 硼酸/凹凸棒土改性樹脂樣品摩擦試驗后的磨