一種超耐磨納米材料改性酚醛樹脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于改性酚醛樹脂領(lǐng)域，具體涉及一種超耐磨納米材料改性酚醛樹脂及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 酚醛樹脂作為三大合成熱固性樹脂之一，具有良好的機(jī)械性能、耐氣候性、耐腐蝕 性、耐水性和一定的耐熱性，廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、航空行業(yè)、軍事裝備、電子電器等行業(yè)。 但隨著工業(yè)的發(fā)展，特別是汽車工業(yè)及高速列車等技術(shù)革新，對(duì)高性能酚醛樹脂提出了新 的要求。以酚醛樹脂為基材的摩擦材料（如車輛剎車片、離合器）需要有良好的耐磨性、 較高的熱分解溫度、足夠的摩擦系數(shù)和較低的噪音，而傳統(tǒng)純酚醛樹脂耐熱穩(wěn)定性差，脆性 大，韌性不佳，越來越不適應(yīng)摩擦材料的發(fā)展要求。目前，我國高性能摩擦材料用酚醛樹脂 主要依靠進(jìn)口，極大限制了我國摩擦材料行業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種超耐磨納米材料改性酚醛樹脂及 其制備方法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種超耐磨納米材料改性酚醛樹脂的制備方法，包括如下步驟：
[0006] (1)納米材料的表面修飾：將表面活性劑溶于有機(jī)溶劑中，向其中加入納米粒子， 首先進(jìn)行機(jī)械攪拌，然后進(jìn)行球磨，最后進(jìn)入超聲反應(yīng)器處理，得到經(jīng)過表面修飾的納米粒 子懸浮液；所述納米粒子為納米ZrO 2、納米ZnO、納米SiO2、納米SiC、納米TiO2和納米Al 203 中的一種或幾種；
[0007] (2)將酚醛樹脂加入到步驟（1)所述經(jīng)過表面修飾的納米粒子懸浮液中，充分?jǐn)?拌后進(jìn)入超聲反應(yīng)器處理，處理結(jié)束后，經(jīng)真空烘干和粉碎后，得到超耐磨納米材料改性酚 醛樹脂。
[0008] 上述方案中，所述納米粒子為球形結(jié)構(gòu)。
[0009] 上述方案中，所述表面活性劑為硅烷偶聯(lián)劑、鋯類偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、聚乙二 醇、單烯烴丁亞胺、油酸、十二烷基苯磺酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種。
[0010] 上述方案中，所述酚醛樹脂、納米粒子和表面活性劑的質(zhì)量份比為100:10~ 25:10 ~100〇
[0011] 上述方案中，步驟（1)所述機(jī)械攪拌的時(shí)間為0. 5~3h，所述球磨的轉(zhuǎn)速為300~ lOOOrmp，球料比3:2~4:1 ;步驟（1)所述進(jìn)入超聲反應(yīng)器處理的處理時(shí)間為0.5~2h，超 聲功率為0. 5~3KW。
[0012] 上述方案中，步驟（2)所述攪拌的攪拌時(shí)間為0. 1~I. 5h，步驟（2)所述進(jìn)入超聲 反應(yīng)器處理的處理時(shí)間為0. 1~2h，超聲功率為0. 5~3KW。
[0013] 上述方案中，所述有機(jī)溶劑的質(zhì)量為酚醛樹脂質(zhì)量的0. 1~10倍。
[0014] 本發(fā)明中，所述有機(jī)溶劑為可以溶解表面活性劑的常用有機(jī)溶劑，如乙醇、甲苯、 丙酮。
[0015] 針對(duì)傳統(tǒng)納米改性酚醛樹脂中，納米粒子在高分子基體中的分散和分布及其與基 體的界面相容性不佳，從而導(dǎo)致材料的力學(xué)性能和摩擦性能較差等問題，本發(fā)明根據(jù)高分 子基體的特征針對(duì)性選擇合適的納米粒子，并修飾納米粒子的表面，抑制納米粒子的團(tuán)聚 并改善納米粒子在基體中的分布，提高納米粒子表面與基體之間的界面相互作用，實(shí)現(xiàn)納 米復(fù)合材料體系耐磨和力學(xué)性能的全面提升；本發(fā)明所述以納米粒子改性酚醛樹脂為基體 的摩擦材料能促進(jìn)摩擦對(duì)偶面形成薄而均勻且粘著力強(qiáng)的轉(zhuǎn)移膜，能顯著提高材料的承載 能力和摩擦學(xué)性能。
[0016] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0017] (1)本發(fā)明針對(duì)采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行納米粒子的表面修飾時(shí)存在表面修飾效果差的 問題，采用有機(jī)表面活性劑對(duì)納米粒子進(jìn)行表面修飾，在納米粒子表面修飾過程中，通過機(jī) 械攪拌、球磨研磨和超聲處理，形成機(jī)械攪拌、球磨（宏觀尺度）、超聲反應(yīng)器處理（介觀尺 度和微觀尺度）集成應(yīng)用的精細(xì)化分散技術(shù)，可以有效提升表面活性劑對(duì)納米粒子的修飾 效果。
[0018] ⑵本發(fā)明針對(duì)納米粒子與酚醛樹脂相容性差的問題，采用精細(xì)的集成分散技術(shù)， 通過機(jī)械攪拌、超聲反應(yīng)器處理等過程，有效解決了納米粒子在高分子基體分散不均勻、穩(wěn) 定性差的難題。
[0019] (3)采用本發(fā)明所述制備方法制備得到的納米材料改性酚醛樹脂的力學(xué)性能和熱 穩(wěn)定性能均有較大幅度提升，具有優(yōu)異的耐磨性，磨損率極低，可廣泛應(yīng)用于制備高性能摩 擦材料。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中改性酚醛樹脂TG圖。
[0021 ] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中改性酚醛樹脂TG圖。
[0022] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中改性酚醛樹脂TG圖。
[0023] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例4中改性酚醛樹脂TG圖。
[0024] 圖5為普通2123酚醛樹脂TG圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0026] 以下實(shí)施例中，所述有機(jī)溶劑為可以溶解表面活性劑的常用有機(jī)溶劑，如乙醇、甲 苯、丙酮。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] -種超耐磨納米材料改性酚醛樹脂，通過如下方法制備得到：按質(zhì)量份加入10份 的有機(jī)溶劑、10份的硅烷偶聯(lián)劑、25份的納米ZrO 2到攪拌釜中，室溫下，機(jī)械攪拌I. 5h后， 加入到球磨機(jī)中球磨（球磨轉(zhuǎn)速300rpm，球料比4:1)，最后進(jìn)入超聲反應(yīng)器處理0. 5h (超 聲功率為3KW)，得到經(jīng)過表面修飾的納米ZrO2懸浮液，將100份酚醛樹脂加入到此懸浮液 中，充分?jǐn)嚢?. 5h后，進(jìn)入超聲反應(yīng)器處理0.1 h (超聲功率3KW)，真空干燥、物料粉碎至 200目，即得到一種超耐磨納米ZrO2改性酚醛樹脂。本實(shí)施例中制備得到的改性酚醛樹脂 的TG圖見圖1。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 一種超耐磨納米材料改性酚醛樹脂，通過如下方法制備得到：按質(zhì)量份加入1000 份的有機(jī)溶劑，20份的鈦酸酯偶聯(lián)劑，20份的聚乙二醇，10份油酸，10份的納米ZnO到攪拌 爸中，室溫下，機(jī)械攪拌0. 5h后，加入到球磨機(jī)中球磨（轉(zhuǎn)速500rpm，球料比3:1)，最后進(jìn) 入超聲反應(yīng)器處理Ih (超聲功率為2K