CN101368076B - 汽车刹车片高效胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车刹车片高效胶粘剂及其制备方法，其配方由下列组分按所述重量份制成：苯并噁嗪中间体20—27份，硼酚醛树脂15—20份，丁腈橡胶18—25份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5—2份，纳米二氧化硅5—7份，纳米氧化锌1—1.5份，乙酸乙酯90—125份，甲苯70—80份，三聚氰胺5—8份，过氧化二异丙苯0.3—0.5份，甲苯磺酸1—1.5份。本发明具有良好的耐热性能和较高的胶接强度，可以在200～400℃的高温环境中保持有效的粘合，同时，也具有良好的耐冲击韧性，耐疲劳和耐老化性能，适用于各种汽车刹车材料的胶合。

Description

汽车刹车片高效胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车刹车片的粘合底胶，尤其是涉及一种汽车刹车片高效胶粘剂及其制备方法。

背景技术

中、小型汽车刹车片一般由钢背、粘接层和摩擦块构成，其中摩擦块由增强材料、粘粘剂及填料粘合而成；钢背起承载、支撑摩擦块的作用，由钢板冲压制成。刹车时，钢背受刹车钳推动，其摩擦块与刹车盘或鼓接触磨擦，通过磨擦达到车辆减速刹车之目的。

在汽车的刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，其刹车效果的好坏都是刹车片起决定性作用。由此可见，用于摩擦材料与钢背粘合的胶粘剂的性能是影响刹车片质量的最重要的因素之一，如果胶粘剂耐热性能、力学性能差，则在刹车产生的高温易导致摩擦块脱落，造成严重事故。目前在用于摩擦材料与钢背的胶粘剂中，应用较多的是酚醛树脂类胶粘剂，如酚醛-缩醛胶、酚醛-丁腈胶等。随着汽车工业的进步，对汽车刹车片的性能要求也日益提高，要求胶粘剂具有更好的耐热性能和稳定的力学性能。由于传统的酚醛树脂类胶粘剂长期使用温度低于250℃，而超过300℃后，热分解就相当严重，最终造成摩擦材料解体。因此现有酚醛树脂类胶粘剂的性能指标难以跟上汽车刹车片发展的形势，尤其难以满足高端产品的要求。

发明内容

本发明提供一种汽车刹车片高效胶粘剂，以解决传统粘合剂用于钢背与摩擦材料互粘时，耐热性能较差，耐冲击韧性较弱，耐老化性能不够理想等技术问题。

本发明主要是通过下述技术方案来解决的上述技术问题的：其配方主要由下列组分按所述重量份制成：

苯并噁嗪中间体20—27份，硼酚醛树脂15—20份，丁腈橡胶18—25份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550硅烷偶联剂)1.5—2份，纳米二氧化硅5—7份，纳米氧化锌1—1.5份，乙酸乙酯90—125份，甲苯70—80份，三聚氰胺5—8份，过氧化二异丙苯0.3—0.5份，甲苯磺酸1—1.5份。

为了制备上述汽车刹车片高效胶粘剂，特提供一种制备的方法，该方法包括以下步骤：

a.将γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂按1：4的比例溶于乙酸乙酯中制成偶联剂溶液，在搅拌状态下，将纳米二氧化硅粉体和纳米氧化锌粉体加到偶联剂溶液中，用超声波处理30分钟，得到活化填充剂；

b.将硼酚醛树脂粉碎后溶解于甲苯溶液中，然后加入苯并噁嗪中间体，再加入步骤a得到的活化填充剂，混匀，制成开环聚合酚醛树脂溶液备用；

c.将丁腈橡胶放入炼胶机，于50-80℃低温塑炼10～15分钟，然后加入三聚氰胺，甲苯磺酸，过氧化二异丙苯，混炼均匀后下片，薄片厚度为1—2mm，剪碎后迅速溶解于乙酸乙酯中，得到丁腈橡胶溶液；

d.将丁腈橡胶溶液、开环聚合酚醛树脂溶液倒入真空分散机的反应釜中搅拌均匀，将温度控制在65—70℃；以800—1000rpm的转速，搅拌30分钟，得到汽车刹车片高效胶粘剂。

本发明配方中，硼酚醛树脂的耐热性、瞬时耐高温性、耐烧蚀性和力学性能比普通酚醛树脂好得多，其分解温度高达500℃以上，而900℃下的重量保留率在60％以上。

苯并噁嗪是以酚类化合物、胺类化合物和甲醛为原料合成的一类含杂环结构的中间体。加热后，苯并噁嗪中间体发生开环聚合，在开环聚合过程中，无低分子放出，生成含氮且类似酚醛树脂的网状结构。本发明结合硼酚醛树脂与苯并噁嗪的优点，将苯并噁嗪中间体与硼酚醛树脂以一定比例混合使用，制成耐热性非常优异的高性能开环聚合酚醛树脂，在胶粘剂固化过程中，该开环聚合酚醛树脂可避免了传统酚醛树脂缩聚时放出大量水分子的缺点，大大降低了刹车片制品的孔隙率。

丁腈橡胶可提高胶粘剂的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性，而且令胶粘剂加工成型性能良好。三聚氰胺参与胶粘剂中开环聚合酚醛树脂的聚合反应，可进一步促进胶粘剂耐候、耐热及稳定性能的提高。

纳米二氧化硅和纳米氧化锌因其颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大，因此具有优良的物理和化学特性。纳米二氧化硅、纳米氧化锌分散胶体中后，具有优良的补强、增韧，抗老化作用，同时还可增加胶剂的贮存稳定性，提高开环聚合酚醛树脂的耐热能力。除此之外，纳米氧化锌还可以做胶粘剂的催化剂，与过氧化二异丙苯、甲苯磺酸合用能缩短胶粘剂的固化时间，提高胶粘剂的中丁腈橡胶的耐热能力。

为了克服纳米材料易团聚的弱点，本发明采用超声分散和氨基硅烷偶联剂处理方法，将纳米二氧化硅和纳米氧化锌制成活性填充剂后与开环聚合酚醛树脂混合，因此大大提高了纳米材料分散度。当γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量处于本发明配比范围内时，除了能改善填料的分散性外，还可提高胶体与钢铁的粘接力。这是因为氨基硅烷通常带有两种基团。一种基团(含硅部分)可以和无机的金属材料结合，而另一种基团(胺官能团)则可以与有机的树脂材料结合，从而在粘合界面形成强力较高的化学键。

本发明具有良好的耐热性能和较高的胶接强度，可以在200～400℃的高温环境中保持有效的粘合，同时，也具有良好的耐冲击韧性，耐疲劳和耐老化性能，适用于各种汽车刹车材料的胶合。

具体实施方式

实施例1：将1.5份(每份为200g，下同)γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂按1：4的比例溶于6份乙酸乙酯中制成偶联剂溶液，在搅拌状态下，将7份纳米二氧化硅粉体和1.5份纳米氧化锌粉体加到偶联剂溶液中，用超声波处理30分钟，得到活化填充剂备用；将15份硼酚醛树脂粉碎后溶解于80份甲苯溶液中，然后加入20份苯并噁嗪中间体和活化填充剂，混匀，制成开环聚合酚醛树脂溶液备用；将25份丁腈橡胶放入炼胶机，于80℃低温塑炼10分钟，然后加入5份三聚氰胺，1份甲苯磺酸，0.3份过氧化二异丙苯，混炼均匀后下片，薄片厚度为1—2mm，剪碎后迅速溶解于119份乙酸乙酯中，得到丁腈橡胶溶液；最后将丁腈橡胶溶液、开环聚合酚醛树脂溶液倒入真空分散机的反应釜中搅拌均匀，将温度控制在65℃；以1000rpm的转速，搅拌30分钟，得到本汽车刹车片高效胶粘剂。

实施例2：将2份(每份为200g，下同)γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂按1：4的比例溶于8份乙酸乙酯中制成偶联剂溶液，在搅拌状态下，将5份纳米二氧化硅粉体和1份纳米氧化锌粉体加到偶联剂溶液中，用超声波处理30分钟，得到活化填充剂备用；将20份硼酚醛树脂粉碎后溶解于70份甲苯溶液中，然后加入27份苯并噁嗪中间体和活化填充剂，混匀，制成开环聚合酚醛树脂溶液备用；将20份丁腈橡胶放入炼胶机，于50℃低温塑炼15分钟，然后加入6份三聚氰胺，1.5份甲苯磺酸，0.5份过氧化二异丙苯，混炼均匀后下片，薄片厚度为1—2mm，剪碎后迅速溶解于82份乙酸乙酯中，得到丁腈橡胶溶液；最后将丁腈橡胶溶液、开环聚合酚醛树脂溶液倒入真空分散机的反应釜中搅拌均匀，将温度控制在70℃；以800rpm的转速，搅拌30分钟，得到本汽车刹车片高效胶粘剂。

实施例3：将1.7份(每份为200g，下同)γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂按1：4的比例6.8份溶于乙酸乙酯中制成偶联剂溶液，在搅拌状态下，将6份纳米二氧化硅粉体和1.2份纳米氧化锌粉体加到偶联剂溶液中，用超声波处理30分钟，得到活化填充剂备用；将18份硼酚醛树脂粉碎后溶解于75份甲苯溶液中，然后加入25份苯并噁嗪中间体和活化填充剂，混匀，制成开环聚合酚醛树脂溶液备用；将18份丁腈橡胶放入炼胶机，于60℃低温塑炼17分钟，然后加入8份三聚氰胺，1.2份甲苯磺酸，0.4份过氧化二异丙苯，混炼均匀后下片，薄片厚度为1—2mm，剪碎后迅速溶解于103.2份乙酸乙酯中，得到丁腈橡胶溶液；最后将丁腈橡胶溶液、开环聚合酚醛树脂溶液倒入真空分散机的反应釜中搅拌均匀，将温度控制在65℃；以900rpm的转速，搅拌30分钟，得到本汽车刹车片高效胶粘剂。

对上述实施例1—3所制得的胶粘剂进行检测表明：胶粘剂的外观为淡黄色粘稠液体，固体含量为25.3～30.1％；热分解温度均在512℃以上，聚合速度为60—89S。

对比例：将18份(每份为200g)酚醛树脂、18份聚乙烯醇缩丁醛、165份乙醇混合在一起，搅拌均匀后制成酚醛-缩醛胶。现将实施例3制备的高效胶粘剂与对比例制备的酚醛-缩醛胶进行应用对比试验，

为了验证本发明的效果，分别以实施例1所制的本发明胶粘剂和对比例制得的酚醛-缩醛胶为胶粘材料，采用同样的摩擦粉料、同样的钢背，以相同的工艺(入硫化机中于180℃热压20min，再入电烘箱中于210℃热处理8小时)制造相同规格的刹车片，对这两种刹车片进行性能测试，其试验数据见表1。

表1：两种刹车片性能对比试验。

上述试验数据表明：在较高温度段200——350℃，以发明胶粘剂为胶粘材料制备的刹车片摩擦系数一直很稳定，均在0.49附近浮动，并且磨损量非常小，显示胶粘剂具有非常优异的耐热性、柔韧性、抗衰退性。

Claims (1)

1.一种汽车刹车片高效胶粘剂，其特征是它主要由下列重量份的组分制成：

苯并噁嗪中间体20—27份，硼酚醛树脂15—20份，丁腈橡胶18—25份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5—2份，纳米二氧化硅5—7份，纳米氧化锌1—1.5份，乙酸乙酯90—125份, 甲苯70—80份，三聚氰胺5—8份，过氧化二异丙苯0.3—0.5份，甲苯磺酸1—1.5份；制备上述高效胶粘剂的方法包括以下步骤：a．将γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂按1：4的比例溶于乙酸乙酯中制成偶联剂溶液，在搅拌状态下，将纳米二氧化硅粉体和纳米氧化锌粉体加到偶联剂溶液中，用超声波处理30分钟，得到活化填充剂；

b．将硼酚醛树脂粉碎后溶解于甲苯中，然后加入苯并噁嗪中间体，再加入步骤a得到的活化填充剂，混匀，制成开环聚合酚醛树脂溶液备用；

c．将丁腈橡胶放入炼胶机，于50-80℃低温塑炼10～15分钟，然后加入三聚氰胺，甲苯磺酸，过氧化二异丙苯，混炼均匀后下片，薄片厚度为1—2mm，剪碎后迅速溶解于乙酸乙酯中，得到丁腈橡胶溶液；

d．将丁腈橡胶溶液、开环聚合酚醛树脂溶液倒入真空分散机的反应釜中搅拌均匀，将温度控制在65—70℃；以800—1000rpm的转速，搅拌30分钟，得到汽车刹车片高效胶粘剂。