CN105418868A - 硼改性酚醛树脂、制备方法及摩擦材料 - Google Patents
硼改性酚醛树脂、制备方法及摩擦材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105418868A CN105418868A CN201510924941.9A CN201510924941A CN105418868A CN 105418868 A CN105418868 A CN 105418868A CN 201510924941 A CN201510924941 A CN 201510924941A CN 105418868 A CN105418868 A CN 105418868A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dihydroxymethyl
- phenolic resin
- modified phenolic
- boron modified
- dimethyl benzene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- -1 Boron modified phenolic resin Chemical class 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002783 friction material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229920003987 resole Polymers 0.000 claims description 22
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 12
- UZJQAPIBSXPJON-UHFFFAOYSA-N (2,3-dimethylphenyl)methanediol Chemical compound CC1=CC=CC(C(O)O)=C1C UZJQAPIBSXPJON-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- KDSNMBNNCZRNPP-UHFFFAOYSA-N [5-(hydroxymethyl)-2,4-dimethylphenyl]methanol Chemical compound CC1=CC(C)=C(CO)C=C1CO KDSNMBNNCZRNPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZQQIVMXQYUZKIQ-UHFFFAOYSA-N (2,3-dimethylphenyl)methanol Chemical compound CC1=CC=CC(CO)=C1C ZQQIVMXQYUZKIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 claims description 5
- HFEMEUJQAUJONY-UHFFFAOYSA-N [3-(hydroxymethyl)-2,4-dimethylphenyl]methanol Chemical compound CC1=CC=C(CO)C(C)=C1CO HFEMEUJQAUJONY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 claims description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VNMZUQPYTXUYJM-UHFFFAOYSA-N [4-(hydroxymethyl)-2,5-dimethylphenyl]methanol Chemical compound CC1=CC(CO)=C(C)C=C1CO VNMZUQPYTXUYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 claims description 2
- CASQRVMMWAYGHI-UHFFFAOYSA-N [4-(hydroxymethyl)-2,3-dimethylphenyl]methanol Chemical group CC1=C(C)C(CO)=CC=C1CO CASQRVMMWAYGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 6
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 abstract description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 4
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000005885 boration reaction Methods 0.000 description 4
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 4
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 4
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 4
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- ALFYPLYAFIEGRQ-UHFFFAOYSA-N (2,5-dimethylphenyl)methanediol Chemical compound CC1=CC=C(C)C(C(O)O)=C1 ALFYPLYAFIEGRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IVSZLXZYQVIEFR-UHFFFAOYSA-N 1,3-Dimethylbenzene Natural products CC1=CC=CC(C)=C1 IVSZLXZYQVIEFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001342 Bakelite® Polymers 0.000 description 2
- WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N Benzyl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ANDHMKAFIBKYRZ-UHFFFAOYSA-N [2-(hydroxymethyl)-3,5-dimethylphenyl]methanol Chemical compound CC=1C=C(C(=C(C1)C)CO)CO ANDHMKAFIBKYRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XZIJJWSDPKUXJQ-UHFFFAOYSA-N [3-(hydroxymethyl)-2,5-dimethylphenyl]methanol Chemical compound CC1=CC(CO)=C(C)C(CO)=C1 XZIJJWSDPKUXJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000004637 bakelite Substances 0.000 description 2
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001896 cresols Chemical class 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N resorcinol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1 GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MNAHQWDCXOHBHK-UHFFFAOYSA-N 1-phenylpropane-1,1-diol Chemical compound CCC(O)(O)C1=CC=CC=C1 MNAHQWDCXOHBHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOLVYUIAMRUBRK-UHFFFAOYSA-N 11',12',14',15'-Tetradehydro(Z,Z-)-3-(8-Pentadecenyl)phenol Natural products OC1=CC=CC(CCCCCCCC=CCC=CCC=C)=C1 JOLVYUIAMRUBRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYHGQTREHREIBC-UHFFFAOYSA-N 3,4-dimethylbenzene-1,2-diol Chemical compound CC1=CC=C(O)C(O)=C1C RYHGQTREHREIBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLKVIMNNMLKUGJ-UHFFFAOYSA-N 3-Delta8-pentadecenylphenol Natural products CCCCCCC=CCCCCCCCC1=CC=CC(O)=C1 YLKVIMNNMLKUGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- JOLVYUIAMRUBRK-UTOQUPLUSA-N Cardanol Chemical compound OC1=CC=CC(CCCCCCC\C=C/C\C=C/CC=C)=C1 JOLVYUIAMRUBRK-UTOQUPLUSA-N 0.000 description 1
- FAYVLNWNMNHXGA-UHFFFAOYSA-N Cardanoldiene Natural products CCCC=CCC=CCCCCCCCC1=CC=CC(O)=C1 FAYVLNWNMNHXGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N Nonylphenol Natural products CCCCCCCCCC1=CC=C(O)C=C1 IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CKYOUYSBIZYHNU-UHFFFAOYSA-N [2-(hydroxymethyl)-3,4-dimethylphenyl]methanol Chemical compound CC1=CC=C(CO)C(CO)=C1C CKYOUYSBIZYHNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LNSPFAOULBTYBI-UHFFFAOYSA-N [O].C#C Chemical group [O].C#C LNSPFAOULBTYBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- PTFIPECGHSYQNR-UHFFFAOYSA-N cardanol Natural products CCCCCCCCCCCCCCCC1=CC=CC(O)=C1 PTFIPECGHSYQNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000012761 high-performance material Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N nonylphenol Chemical compound CCCCCCCCCC1=CC=CC=C1O SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- MDCWDBMBZLORER-UHFFFAOYSA-N triphenyl borate Chemical compound C=1C=CC=CC=1OB(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 MDCWDBMBZLORER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 150000003739 xylenols Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G14/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with two or more other monomers covered by at least two of the groups C08G8/00 - C08G12/00
- C08G14/02—Condensation polymers of aldehydes or ketones with two or more other monomers covered by at least two of the groups C08G8/00 - C08G12/00 of aldehydes
- C08G14/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with two or more other monomers covered by at least two of the groups C08G8/00 - C08G12/00 of aldehydes with phenols
- C08G14/12—Chemically modified polycondensates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
- F16D69/025—Compositions based on an organic binder
- F16D69/026—Compositions based on an organic binder containing fibres
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)
Abstract
本发明涉及一种硼改性酚醛树脂，其中包含具有式I的结构的多种化合物。本发明还涉及制备该酚醛树脂的方法及使用该树脂作为粘结剂的摩擦材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型酚醛树脂及其制造方法，根据本发明制备的新型酚醛树脂具有耐热性好、强度高的特点，并能被应用作电木粉、摩擦材料等的粘合剂。
背景技术
酚醛树脂是世界上最早实现工业化的合成树脂，迄今已有近百年的历史，由于其原料易得，价格低廉，生产工艺和设备简单，更重要的是其优异的机械性能、耐热性能、耐烧蚀性能、电气绝缘性能、尺寸稳定性能、成型加工性以及阻燃性能，酚醛树脂已成为工业部门不可缺少的材料，但随着工业的发展，特别是航天航空和其他国防尖端技术的发展。传统的酚醛树脂脆性大、韧性差和较低的耐热性限制了其作为高性能材料的应用。为了适应在汽车工业、航空航天以及国防工业方面的应用，需要对酚醛树脂进行改性，提高其耐热性和韧性等。
为了提高酚醛树脂的性能，已经出现用硼改性的酚醛树脂，并且报导在耐热性、瞬时耐高温性、耐烧蚀性、力学性能方面有所提高，硼改性酚醛树脂用于火箭、导弹和空间飞行器等领域，作为优良的耐烧蚀材料。最常见的硼改进酚醛树脂方法是利用硼酸与苯酚反应生成硼酸苯酯，再与多聚甲醛或甲醛水溶液反应，生成1个含硼的酚醛树脂。硼酚醛树脂固化物在900℃的残碳率达到70％，分解峰温度高达625℃。此外硼酚醛分子结构中引进了柔性较大的-B-O-键，韧性和力学性能有所提高；固化产物中含硼的三向交联结构，使其耐烧蚀性能和耐中子辐射性能优于一般酚醛树脂。制得的碳布硼酚醛层压板的弯曲强度420MPa，剪切强度高达39.7MPa；氧—乙炔质量烧蚀率仅0.0364g/s，比碳/钡酚醛材料低20％。
发明内容
本发明的目的是提出一种新的技术方案，其采用不同的单体来合成硼改性的酚醛树脂，以提高酚醛树脂的耐热性和耐水性。
本发明的另一个目的是提出一种硼改性酚醛树脂的制备方法。
本发明提出的硼改性酚醛树脂包含具有式I的结构的多种化合物：
其中是n是1至30之间的整数，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30。该酚醛树脂的平均分子量在优选500～1500，更优选在800～1200，最优选1000～1100。最大分子量不超过20000。
本领域人员容易明了，式I的结构应该是本发明酚醛树脂的部分成分的结构，但是总体是这样。具体而言，不能确保根据本发明的酚醛树脂中所有分子链都有一个硼酸化苯酚的终端。由于聚合反应的不精确性，有的分子链两端可能皆没有被硼酸化，有的可能两端都被硼酸化，但是总体而言，它们并非主要成分，大多数分子链的其中一端被硼酸化。权利要求书中以“包含”来表达这种情形。
根据本发明，制备硼改性酚醛树脂的原料主要包括二羟甲基二甲苯、酚类和硼酸。
可以用于本发明的二羟甲基二甲苯包括二羟甲基邻二甲苯、二羟甲基对二甲苯、二羟甲基间二甲苯或他们的混合物。这些可以通过将二甲苯进行双羟甲基化而得到。二羟甲基邻二甲苯的实例包括1,4-二羟甲基-2,3-二甲基苯、1,2-二羟甲基-3,4-二甲基苯；二羟甲基对二甲苯的实例包括1,4-二羟甲基-2,5-二甲基苯、1,2-二羟甲基-3,5-二甲基苯、1,3-二羟甲基-2,5-二甲基苯；二羟甲基间二甲苯的实例包括1,3-二羟甲基-4,6-二甲基苯、1,3-二羟甲基-2,6-二甲基苯、1,2-二羟甲基-3,5-二甲基苯。其中优选1,4-二羟甲基-2,3-二甲基苯、1,4-二羟甲基-2,5-二甲基苯、1,4-二羟甲基-2,5-二甲基苯、1,3-二羟甲基-4,6-二甲基苯、1,3-二羟甲基-2,4-二甲基苯，最优选1,3-二羟甲基-4,6-二甲基苯。在由二甲苯经羟甲基化合成二羟甲基二甲苯时，得到的产品通常是混合物，混合物中有一种主产物和一种或者两种副产物。这些副产物也可以用于摩擦材料的粘结剂，因此在使用时无需分离。例如，用对二甲基苯合成1,3-二羟甲基-2,5-二甲基苯时，也会得到较少量的1,4-二羟甲基-2,5-二甲基苯和1,2-二羟甲基-3,6-二甲基苯。因此，当本发明提到使用某种二羟基二甲苯时，不排除其以该种物质为主要成分的混合物的方案，其中可能含有合成条件下产生的少量副产物。
可以用于本发明的酚包括但不限于苯酚、甲酚、二甲酚、壬基苯酚、双酚A、双酚F、间苯二酚、腰果酚或它们的混合物，其中优选使用苯酚、甲酚，该优选可以获得较高的耐热性。
本发明采用酸作为催化剂，现有技术中用于合成酚醛树脂的酸催化剂都可以使用，典型的例子包括盐酸、硫酸、磷酸、草酸和对甲苯磺酸等，其中优选对甲苯磺酸。
本发明中，在聚合单体仅包括酚与二羟甲基二甲苯的情况下，二者的摩尔比为1.0：0.5-0.9，过多的酚会导致树脂中游离酚含量增加。如果羟甲基二甲苯的含量过高，会导致树脂的分子量过高，导致产品易于凝胶。在本发明的另一种实施方式中，使用少量的甲醛参与链反应。引入甲醛使链反应变得容易，可以缩短产品使用时的凝胶花时间，从而降低下游产品的成型时间，提高生产效率。引入甲醛的量与酚的摩尔比在0.01～0.2的范围，优选0.05～0.1的范围。
本发明中，确定硼酸用量时主要考虑酚的摩尔数，硼酸的摩尔数可以是酚摩尔数的2～15％之间，优选3～10％之间。硼原子与酚羟基形成B-O键，在树脂链之间起交联剂的作用。
制备本发明的酚醛树脂的方法包括如下步骤：
1)使酚和羟甲基二甲苯在酸催化剂的存在下进行缩合反应。缩合通常在80-120℃的温度区间进行。本发明优选采用梯度升温的方法。在一个具体实施方式中，在80℃缩合1小时，然后在90℃反应1小时，最后升温到100℃保持恒温3小时，反应结束后进行蒸馏脱水。可以将所有酚和羟甲基二甲苯一次性投料，加入催化剂开始反应。作为优选方式，为了在反应的开始阶段抑制热的产生，可以先加入酚和催化剂，然后分批加入羟甲基二甲苯。
2)上述缩合反应完毕并脱去水之后，将硼酸按量加入到反应釜中。反应在更高的温度下进行，例如120～200℃，优选130～180℃，更优选140～160℃。反应完成后在减压下蒸馏脱水。作为优选方式，可以边反应边在减压下脱水，更优选在8000Pa的压力下脱水。
本发明制备方法的特点之一是，硼酸是在酚与羟甲基苯的缩合反应后加入，而不是先与酚反应，然后再与羟甲基苯聚合。
本发明的另一方面，提供一种摩擦材料，其中使用了前述新型酚醛树脂。如现有技术所熟知，摩擦材料包括树脂粘结剂、增强材料和填料。常用的增强纤维包括石棉、钢纤维、玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、矿物纤维。常用的填料例如石墨、二硫化钼、滑石粉、云母、硫酸钡、碳酸钙、氧化铝等。典型的制备方法是将各材料混合均匀，经热压成型，然后进行热处理即可。
根据本发明的摩擦材料可以制成盘式刹车片、鼓式刹车片片、刹车带、闸瓦、离合器片、异形摩擦片。
附图说明
图1至图4分别是实施例1、实施例2、比较例1和比较例2所得样品的600℃下热失重测量图。
具体实施方式
实施例1：
将苯酚445g、二甲苯为1,4-二羟甲基-2,3-二甲基苯358g、草酸4.45g投入到具有温度计、搅拌装置、回流冷凝器的1000ml反应容器中，加热升温到80℃恒温1小时，然后在升温到90℃，恒温1小时，最后升温到100℃，恒温3小时，结束反应进行常压蒸馏脱水，加热升温到150℃，加入20g硼酸，混合均匀然后在8000Pa压力下减压蒸馏脱水得758g新酚醛树脂。
实施2：
将苯酚450g、1,3-二羟甲基-4,6-二甲基苯250g、硫酸4.45g投入到具有温度计、搅拌装置、回流冷凝器的1000ml反应容器中，加热升温到80℃恒温1小时，然后在升温到90℃，恒温1小时，最后升温到100℃，恒温3小时，加入甲醛60克继续恒温反应2小时，结束反应进行常压蒸馏，加热升温到150℃，加入30g硼酸，混合均匀然后在8000Pa压力下减压蒸馏脱水，得718g新酚醛树脂。
比较例1：
将苯酚500g、37％的甲醛水溶液301g、草酸5g投入到具有温度计、搅拌装置、回流冷凝器的1000ml反应容器中，加热升温到80℃恒温1小时，然后在升温到90℃，恒温1小时，最后升温到100℃，恒温3小时，结束反应进行常压蒸馏，加热到150℃，然后在8000Pa压力下减压蒸馏，得530g酚醛树脂。
比较例2：
将苯酚500g、37％的甲醛水溶液301g、草酸5g投入到具有温度计、搅拌装置、回流冷凝器的1000ml反应容器中，加热升温到80℃恒温1小时，然后在升温到90℃，恒温1小时，最后升温到100℃，恒温3小时，结束反应进行常压蒸馏，加热到150℃，加入30g硼酸，混合均匀然后在8000Pa压力下减压蒸馏，得535g酚醛树脂。
在600℃和空气环境下测量各实施例和比较例样品的热失重，结果如表1所示。试验结果显示，根据本发明的硼改性酚醛树脂显示出明显低的热失重。其中，实施例2产品的热失重明显低于实施例1的产品说明，在使用了
表1.热失重测试数据对比表
以上述实施例的样品制备摩擦材料，制备原料以质量百分比计为：酚醛树脂15％、芳纶纤维10％、铜纤维10％、硫酸钙晶须10％、二硫化钼2％、石墨10％、氧化铝3％、粉煤灰20％、硫酸钡填至100％，其中，芳纶纤维和铜纤维的长度为100～300μm。
通过如下方法制备：
1.物料混和。将各组分原料按配比称量后，加入高速混合机中搅拌20min，得到组分均匀的混合原料。
2.热压成型。将混合好的物料放入模具，在150℃±5℃的温度和15MPa的压力下由热压机热压成型，热压过程中保压时间3～5min，保压前三分钟内需开模放气2～3次。
3.热处理。将热压成型的样片放入鼓风干燥箱中，缓慢升温至180℃，在180℃下保温12h进行热处理，冷却后得到摩擦材料成品。
表2给出了实施例和比较例产品的摩擦系数和磨损率。
表2.定速实验机测试数据对比
Claims (10)
1.一种硼改性酚醛树脂，其中包含具有式I的结构的多种化合物：
其中是n是1至30之间的整数。
2.权利要求1所述的硼改性酚醛树脂，其中制备原料主要包括二羟甲基二甲苯、酚类和硼酸。
3.根据权利要求2所述的硼改性酚醛树脂，其中，所述二羟甲基二甲苯为1,4-二羟甲基-2,3-二甲基苯、1,4-二羟甲基-2,5-二甲基苯、1,4-二羟甲基-2,5-二甲基苯、1,3-二羟甲基-4,6-二甲基苯、1,3-二羟甲基-2,4-二甲基苯。
4.根据权利要求3所述的硼改性酚醛树脂，其中，所述二羟甲基二甲苯为1,3-二羟甲基-4,6-二甲基苯。
5.根据权利要求2所述的硼改性酚醛树脂，其中，酚与二羟甲基二甲苯的摩尔比为1.0：0.5-0.9。
6.根据权利要求2所述的硼改性酚醛树脂，其中，硼酸的摩尔数是酚摩尔数的3～10％之间。
7.根据权利要求2所述的硼改性酚醛树脂，制备原料中含有甲醛，甲醛与酚的摩尔比在0.05～0.1的范围。
8.根据权利要求1所述的硼改性酚醛树脂，其中，该酚醛树脂的平均分子量在800～1200。
9.制备权利要求1-8所述硼改性酚醛树脂的方法，包括如下步骤：
1)使酚和羟甲基二甲苯在酸催化剂的存在下进行缩合反应；
2)上述缩合反应完毕并脱去水之后，加入硼酸进一步缩合。
10.一种摩擦材料，其含有权利要求1-9任一项所述的硼改性酚醛树脂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510924941.9A CN105418868B (zh) | 2015-12-10 | 2015-12-10 | 硼改性酚醛树脂、制备方法及摩擦材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510924941.9A CN105418868B (zh) | 2015-12-10 | 2015-12-10 | 硼改性酚醛树脂、制备方法及摩擦材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105418868A true CN105418868A (zh) | 2016-03-23 |
| CN105418868B CN105418868B (zh) | 2017-07-25 |
Family
ID=55497444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510924941.9A Active CN105418868B (zh) | 2015-12-10 | 2015-12-10 | 硼改性酚醛树脂、制备方法及摩擦材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105418868B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109270793A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-01-25 | 江苏艾森半导体材料股份有限公司 | 用于cis行业的正性厚膜光刻胶 |
| CN114561180A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-05-31 | 山东格润高分子材料有限公司 | 一种耐高温环保胶粘剂及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1817928A (zh) * | 2006-03-09 | 2006-08-16 | 同济大学 | 一种高硼含量硼改性酚醛树脂的制备方法 |
| CN101805435A (zh) * | 2010-04-19 | 2010-08-18 | 山东圣泉化工股份有限公司 | 一种硼改性酚醛树脂的制备方法 |
| CN103709348A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-09 | 湖南中野高科技特种材料有限公司 | 一种抗烧蚀耐温酚醛树脂的生产方法 |
-
2015
- 2015-12-10 CN CN201510924941.9A patent/CN105418868B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1817928A (zh) * | 2006-03-09 | 2006-08-16 | 同济大学 | 一种高硼含量硼改性酚醛树脂的制备方法 |
| CN101805435A (zh) * | 2010-04-19 | 2010-08-18 | 山东圣泉化工股份有限公司 | 一种硼改性酚醛树脂的制备方法 |
| CN103709348A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-09 | 湖南中野高科技特种材料有限公司 | 一种抗烧蚀耐温酚醛树脂的生产方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109270793A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-01-25 | 江苏艾森半导体材料股份有限公司 | 用于cis行业的正性厚膜光刻胶 |
| CN114561180A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-05-31 | 山东格润高分子材料有限公司 | 一种耐高温环保胶粘剂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105418868B (zh) | 2017-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103289033B (zh) | 含芳基硼酚醛树脂及其制备方法 | |
| CN101805435B (zh) | 一种硼改性酚醛树脂的制备方法 | |
| CN106317354B (zh) | 耐高温酚醛树脂及其制备方法 | |
| US4264671A (en) | Phenol formaldehyde resoles and laminates | |
| CN106589799A (zh) | 一种木质素改性的酚醛树脂基复合材料及其制备方法 | |
| CN104448176B (zh) | 一种改性酚醛树脂的制备方法及由该方法制备得到的改性酚醛树脂 | |
| CN103183907A (zh) | 耐高温的酚醛玻璃钢材料 | |
| CN106750062A (zh) | 一种腰果酚改性的酚醛树脂及酚醛模塑料的制备方法 | |
| CN105418868A (zh) | 硼改性酚醛树脂、制备方法及摩擦材料 | |
| JPWO2016159218A1 (ja) | レゾール型変性フェノール樹脂組成物、その製造方法および接着剤 | |
| CN106496476B (zh) | 一种有机硅改性酚醛树脂及其应用 | |
| CN105754058B (zh) | 木质素与硼双重改性的酚醛树脂及酚醛模塑料的制备方法 | |
| US3639658A (en) | Phenolic resin compositions modified with an epsilon caprolactone | |
| CN102993641A (zh) | 无卤阻燃的酚醛环氧玻璃钢成型材料的制备方法 | |
| CN102408531A (zh) | 热固性酚醛树脂及其制备方法 | |
| JPH05230439A (ja) | 摩擦材用熱硬化性樹脂組成物及び摩擦材 | |
| US3033823A (en) | Resinous compositions and process of preparing same | |
| CN103387669A (zh) | 苯并噁嗪树脂/含金属铝、钛或镁的倍半硅氧烷组合物 | |
| JP3147182B2 (ja) | 硬化性プリプレグ及びそれを硬化した成形品 | |
| CN103025795B (zh) | 液态酚醛树脂及其制造方法 | |
| EP0064055B1 (en) | Phenol formaldehyde resoles and laminates | |
| JPH0684414B2 (ja) | フエノ−ル変性芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂の製造方法 | |
| JPS62211131A (ja) | 繊維強化フエノ−ル樹脂成形物の製造方法 | |
| Jiao et al. | Effect of boron content of high-ortho phenolic fibers on thermal property | |
| US2552025A (en) | Phenol-aldehyde-amine condensation products |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |