改性酚醛树脂在汽车刹车片中的应用及其生产工艺

马 丽

（济南市莱芜安康安全培训中心，山东济南 250000)

酚醛树脂是汽车刹车片生产材料的胶黏剂，其性能直接关系到了汽车刹车片应用质量。随着我国汽车行业的发展，对汽车刹车片质量要求不断提高，这使得很多生产企业和研究单位针对酚醛树脂性能进行了进一步研究和改善分析，因此进行了酚醛树脂改性，并形成了专门的生产工艺，以完善汽车刹车片性能。

1 改性酚醛树脂在汽车刹车片中的应用现状

汽车刹车片分为盘式刹车片和鼓式刹车片两种，前者主要应用在轻型车和小型车上，应用的胶黏剂主要有盘片胶、浸胶、底胶等；后者主要应用在重型车和中、大型车上，应用的胶黏剂主要有鼓片黏胶、浸胶、底胶等。汽车刹车片胶黏剂主要成分为酚醛树脂，由于每种类型汽车刹车片胶黏剂的性能和用途不同，为此，需要对酚醛树脂进行改性。

2 改性酚醛树脂生产工艺分析

2.1 生产材料及性能测试

本次改性酚醛树脂生产材料有浓度为99%的工业级苯酚、浓度为37%的工业级甲醛、工业级腰果壳油、工业级三聚氰胺、浓度为96.8%的工业级氢氧化钠。

软化点测试应用环球法，测试介质为甘油；聚合速度测试应用热板法；挥发度测试：在烘箱内放置10g测试树脂粉，将烘箱调节到120℃后烘烤2h，随后计算器挥发酚质量分数；热性能测试应用岛津热分析仪。

2.2 改性酚醛树脂生产

2.2.1 加料

将真空泵打开，使其处于真空状态，在2t釜内放置480kg熔融苯酚，并进行均匀搅拌；随后放入80kg腰果壳油、30kg三聚氰胺、60kg甲醛，并进行均匀搅拌；确保上述物质得到充分混合之后，对其进行pH检测，使混合物质的pH保持在2左右。

2.2.2 反应

关闭真空泵和真空阀；在冷凝器内放置冷水；打开回流阀和排空阀；在夹套内通蒸汽，将其内气压控制在0.15～0.2MPa，随后将其加热到80℃，停止通蒸汽；此时，2t釜内的温度会逐渐提高，其内温度达到97～100℃便会出现沸腾回流现象，此时距离开始在夹套内通蒸汽的时间基本过去了30～40min之间；沸腾回流现象发生10～15min左右，便会逐渐稳定，此时加入复合催化剂；加入5min后，需要再次在夹套内通蒸汽，此时其内气压大致为0.6MPa；此时反应物质依然保持沸腾状态，自此时开始计算回流反应时间，为2～3h之间；回流反应结束后，停止放置蒸汽，打开2t釜的盖子，加入一定剂量的氢氧化钠，使回流反应完全停止。

2.2.3 脱水

关闭回流阀和排空阀；将回流液排放到废液池中；打开2t釜上的通气阀，使其与外界空气相连接，随后抽真空；在夹套内通蒸汽，将气压控制在0.6MPa左右；使反应物质保持6h的脱水；当2t釜内部温度达到142℃，其内部气压超过了0.07MPa，此时反应物质中的水分基本被脱出，便可以停止脱水操作。

3 汽车刹车片应用改性酚醛树脂生产工艺及性能分析

3.1 改性酚醛树脂综合性能分析

通过上述生产工艺生产出来的改性酚醛树脂颜色为深褐色，表面光泽，为固体形态，其综合性能如下：软化点为106℃、聚合速度为70S°（150℃）、挥发酚质量分数为3%、挥发度为1.24%。

汽车刹车片应用改性酚醛树脂综合性能如下：软化点为98～118℃、聚合速度为60～90S°（150℃）、挥发酚质量分数低于5%、挥发度低于2%。由此可以得知，上述生产工艺生产的改性酚醛树脂的综合性能，能够满足汽车刹车片应用改性酚醛树脂的需求。

在热性能方面，对比的是改性酚醛树脂与非改性酚醛树脂的差别，具体测试方式：在同样的测试条件下（10℃、100μV），非改性酚醛树脂存在2个放热峰，分别对应230℃、470℃，此时表示树脂正在进行氧化分解反应；改性酚醛树脂同样存在2个放热峰，分别对应340℃、530℃，这表示改性酚醛树脂的热分解温度更高，热稳定性更好。

3.2 改性酚醛树脂制备汽车刹车片综合性能分析

改性酚醛树脂在制备汽车刹车片的综合性能更加良好，具体表现如下：改性酚醛树脂制备汽车刹车片的冲击强度为0.53J/cm2，酚醛树脂制备汽车刹车片的冲击强度为0.42J/cm2；在不同温度条件下，改性酚醛树脂制备汽车刹车片的摩擦性能均优于酚醛树脂制备汽车刹车片的摩擦性能；改性酚醛树脂制备汽车刹车片的磨损率低于酚醛树脂制备汽车刹车片的磨损率。这表示，改性酚醛树脂制备汽车刹车片的安全性提高，应用寿命延长。

3.3 改性酚醛树脂制备汽车刹车片综合性能影响因素分析

3.3.1 反应物配制比例

在酸性环境中，羟甲基与酚环氢原子、羟甲基与羟甲基的反应速度均大于醛与酚的反应速度。热塑性酚醛树脂的生成基于羟甲基衍生物的生成，具体来讲，在缩聚反应过程中，让甲醛量不足，能够生成线型热塑性酚醛树脂，此时，醛与酚的配置比例为1∶0.875；如果甲醛量过少，会导致酚醛树脂分子链较短，这会降低酚醛树脂的软化点、减慢酚醛树脂的聚合速度；如果甲醛量过多，会导致酚醛树脂分子链较长，这会提高酚醛树脂的软化点、加快酚醛树脂的聚合速度，严重情况下会直接生成固型热塑性酚醛树脂，导致反应物质不能从釜内流出。

3.3.2 改性酚醛树脂反应时间

如果反应时间过长，会增加酚醛树脂的平均摩尔质量，进而提高酚醛树脂的软化点、加快酚醛树脂的聚合速度。在实际的改性酚醛树脂生产过程中，影响反应时间的因素较多，有蒸汽压力稳定程度、反应器形式和材质等，为此，操作人员需要在生产过程中结合反应物质的黏稠程度来判断反应情况，进而掌握好反应时间，避免反应物质出现回流反应时间过长的问题。具体来讲，需要从回流反应时间进入到2h之后，便开始反复取样测试，以此来判断反应物质需要继续进行回流反应的时间；将取样反应物导入到冷水中，如果反应物质呈现为膏状物质，并且能够拉长、不沾手、能够扯断、挤压时有水分排出，便表示反应物质的回流反应时间已经足够，此时便可以结束回流反应。

4 结束语

改性酚醛树脂在汽车刹车片生产中的应用，能够切实提高汽车刹车片应用质量和性能，显著表现是提高了汽车刹车片摩擦性能和抗冲击性能。改性酚醛树脂生产工艺较为完善，能够确保改性酚醛树脂生产过程的可靠性和稳定性，提高了生产过程的可操作性和可控制性。并且改性酚醛树脂生产成本较低。