CN101121773B - 聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂及其制备方法。本发明采用新型耐高温的聚苯硫醚树脂粉末在合成酚醛树脂的同时对酚醛树脂进行共混改性。该改性酚醛树脂中含有占改性酚醛树脂总质量1％～9％的聚苯硫醚树脂分散体。该改性酚醛树脂比未改性的同类酚醛树脂具有更高的耐热性，从而可用于制造摩擦材料，提高摩擦材料的高温摩擦系数，抗热衰退性和使用寿命。

Description

聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂及其制备方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种改性酚醛树脂及其制备方法。具体地说，本发明是一种聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂及其制备方法。

背景技术

酚醛树脂是最重要的合成树脂之一，由于其原料来源丰盛，生产工艺简单，树脂综合性能较好，所以在很多工业领域都被广泛应用，甚至是必须采用的一类原材料，其中也包括在汽车工业中用于制作刹车片。近年来汽车工业在世界各国都获得快速发展，汽车拥有量大幅增加，制作汽车刹车片的摩擦材料消耗量也随之猛增，并且对摩擦材料制品的使用寿命提出了更长的要求。但作为摩擦材料这类复合材料的粘结剂的酚醛树脂，其耐热性不足一直是造成刹车片和离合器面片高温摩擦性能衰退和使用寿命短的主要因素，因为刹车片和离合器面片在应用过程中，往往会因摩擦导致工作面温度升高，使作为刹车片和离合器面片内部各组分粘结剂的酚醛树脂热解而破坏，继而使刹车片和离合器面片磨损加剧，甚至被破坏。所以提高酚醛树脂耐热性，一直是改善摩擦材料及其制品(刹车片、离合器面片)抗热衰退性、延长使用寿命的努力方向。

利用不同树脂进行共混的共混改性法是一种新颖、方便、有效的方法，在聚乙烯，聚氯乙烯等合成树脂的改性方面已获得良好效果和广泛应用。但在酚醛树脂与其他树脂共混改性方面已有的成果多为改善酚醛树脂的粘结性和韧性，尚未有与聚苯硫醚共混改性并提高耐热性的报道与成果。

发明内容

本发明提出了一种聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂及其制备方法，改善了普通酚醛树脂耐热性不足的缺点。聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂尤其适用于汽车刹车片及离合器面片的制造。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂，该改性酚醛树脂为热塑性酚醛树脂，该改性酚醛树脂体系中含有占体系总质量1％～9％的、均匀分散的聚苯硫醚树脂分散体。

所述的聚苯硫醚树脂是用溶剂法生产的线形分子结构的白色粉末，熔点280～285℃，熔体流动指数50～500克/10分钟，细度100～200目。

上述的聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂的制备方法是采用共混法，将聚苯硫醚树脂粉末与酚类化合物、醛类化合物、酸催化剂按加料比例加入反应器中，并在搅拌下加热进行反应，本发明的改进在于：

所述的聚苯硫醚树脂是用溶剂法生产的线形分子结构的白色粉末，熔点280～285℃，熔体流动指数50～500克/10分钟，细度100～200目；

加料顺序依次为酚类化合物、醛类化合物、酸催化剂、聚苯硫醚树脂；

所述的加料比例是：酚与醛的摩尔比为1∶0.8～0.9，酸催化剂用量以将酚、醛混合液的pH值调至＜3为准，聚苯硫醚树脂加入量以占此改性酚醛树脂质量的1％～9％计算；

加料完毕后进行充分搅拌，使聚苯硫醚树脂粉末均匀分散在反应物系中，在酚醛树脂合成的同时，生成聚苯硫醚改性酚醛树脂。

所述的酚类化合物优选采用苯酚。

所述的醛类化合物优选采用甲醛。

所述的酸催化剂优选采用草酸。

聚苯硫醚是一种新型耐高温树脂，其熔点高达280℃以上，初始热解温度为405℃，而酚醛树脂初始热解温度为200℃，至405℃时已失重10％～15％。聚苯硫醚树脂与酚醛树脂有较好的相容性，本发明将耐热性高的聚苯硫醚树脂与酚醛树脂共混，制得了一类耐热性高的改性酚醛树脂。

任意两种不同树脂共混改性的通常方法是将它们分别合成后，再于高剪切混炼设备中熔融共混，或在一般混拌设备中进行简单共混。前一方法因聚苯硫醚熔点高达280℃以上，在此温度下酚醛树脂已发生分解，故不可采用；后一方法达不到均匀混合的目标，所以改性效果不好。

本发明的具体工艺是：

(1)按原料技术指标要求备好各种原材料；

(2)按原料配比要求分别称取各种原材料；

(3)依次向树脂合成反应器中加入酚、醛，搅拌均匀后测混合物pH值，据此pH值计算应加入的酸催化剂的量，使加酸后反应混合物的pH值＜3，继续搅拌；

(4)向树脂合成反应器中加入聚苯硫醚树脂粉末；

(5)关闭反应器，搅拌下逐步升温反应，在约96～100℃区间沸腾回流反应30～45分钟取样在涂料4号杯中测黏度，控制黏度为50～70秒为合格，缩聚反应结束，改真空脱水操作；

(6)反应器内真空度随水份逐步脱出而逐渐升高，反应物温度相应先降至60～80℃，后升至140～160℃，直至取样测鸟比洛德滴点在95～105℃之间，即停止加热，消除真空，放料，冷却，制得固体聚苯硫醚改性酚醛树脂。

本发明的优点如下：

(1)本发明的改性酚醛树脂的耐热性优于同类的未改性酚醛树脂，其熔点提高5～20℃，400℃以下的热失重率下降5％～10％；

(2)共混法对于制备树脂共混物，尤其对于将高熔点树脂与低熔点且易热分解树脂的共混改性具有广泛的意义；

(3)本发明的聚苯硫醚改性酚醛树脂适用于要求耐热性优良的酚醛树脂领域，尤其适用于制造摩擦材料及其制品(刹车片和离合器面片)，制成的半金属摩擦材料试样，按GB/T 5763-1998测定，摩擦系数在各温度点都符合标准，且在最高测定温度350℃下可达0.35～0.4，高于未改性酚醛树脂制成的对比试样20％左右；相应各温度点的磨损率不仅符合标准，而且比未改性酚醛树脂制成的对比试样有所下降，尤其在最高测定温度350℃下的磨损率低于未改性酚醛树脂制成的对比试样10％以上，从而起到延长刹车片和离合器面片使用寿命的效果；

(4)汽车用刹车片及离合器面片热稳定性的提高，有利于行车安全；磨损率低，使用寿命长有利于运行成本的降低和环境保护。

具体实施方式

实施例1

(1)按原料技术指标要求备好苯酚、甲醛水溶液、草酸、聚苯硫醚树脂；聚苯硫醚树脂是用溶剂法生产的线形分子结构的白色粉末，熔点280～285℃，熔体流动指数50～500克/10分钟，细度100～200目。

(2)按原料配比要求分别称取各种原材料，原料配比为：苯酚∶甲醛＝1∶0.9(摩尔比)，催化剂草酸加入量为将苯酚与甲醛混合液的pH值调至2.5左右为准，聚苯硫醚树脂粉为酚醛树脂生成量的6％；

(3)加料完毕，关闭反应器，充分搅拌后，逐步升温反应，在约96～100℃区间沸腾回流反应30～45分钟，取样，在涂料4号杯中测黏度，控制黏度为50～70秒为合格，缩聚反应结束，改真空脱水操作；

(4)反应器内水分的脱除操作是，先在常压加热沸腾状态下蒸发出总脱水量的10％～30％，随后改减压脱水，真空度随水份逐步脱出而逐渐升高，最高真空度以余压计应＜1kPa。反应物温度相应先降至60～80℃，最后升至140～160℃，直至取样测鸟比洛德滴点为95～105℃之间，即停止加热，消除真空，放料，冷却，制得固体聚苯硫醚改性酚醛树脂。

以上对本发明所提供的聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂，该改性酚醛树脂为热塑性酚醛树脂，其特征在于：所述聚苯硫醚树脂改性树脂是通过将聚苯硫醚树脂粉末与酚类化合物、醛类化合物、酸催化剂按加料比例加入反应器中，并在搅拌下加热进行反应制备而成的，

所述的聚苯硫醚树脂是用溶剂法生产的线形分子结构的白色粉末，熔点280～285℃，熔体流动指数50～500克/10分钟，细度100～200目；

加料顺序依次为酚类化合物、醛类化合物、酸催化剂、聚苯硫醚树脂；

所述的加料比例是：酚与醛的摩尔比为1∶0.8～0.9，酸催化剂用量以将酚、醛混合液的pH值调至＜3为准，聚苯硫醚树脂加入量以占改性酚醛树脂体系总质量的1％～9％计算；

加料完毕后进行充分搅拌，使聚苯硫醚树脂粉末均匀分散在反应物系中，在酚醛树脂合成的同时，生成聚苯硫醚改性酚醛树脂。

2.根据权利要求1所述的聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂的制备方法，将聚苯硫醚树脂粉末与酚类化合物、醛类化合物、酸催化剂按加料比例加入反应器中，并在搅拌下加热进行反应，其特征在于：

所述的聚苯硫醚树脂是用溶剂法生产的线形分子结构的白色粉末，熔点280～285℃，熔体流动指数50～500克/10分钟，细度100～200目；

加料顺序依次为酚类化合物、醛类化合物、酸催化剂、聚苯硫醚树脂；

所述的加料比例是：酚与醛的摩尔比为1∶0.8～0.9，酸催化剂用量以将酚、醛混合液的pH值调至＜3为准，聚苯硫醚树脂加入量以占改性酚醛树脂体系总质量的1％～9％计算；

加料完毕后进行充分搅拌，使聚苯硫醚树脂粉末均匀分散在反应物系中，在酚醛树脂合成的同时，生成聚苯硫醚改性酚醛树脂。

3.根据权利要求2所述的聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于：所述的酚类化合物是苯酚。

4.根据权利要求2所述的聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于：所述的醛类化合物是甲醛。

5.根据权利要求2所述的聚苯硫醚树脂改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于：所述的酸催化剂是草酸。