CN110214237A - 用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物和由该树脂组合物制成的制动衬块摩擦材料 - Google Patents
用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物和由该树脂组合物制成的制动衬块摩擦材料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物以及由该树脂组合物制成的制动衬块摩擦材料。根据本发明的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物具有高的耐热性和优异的可加工性，因此使得能够制备能够确保改善的耐久性和稳定的制动性能的制动衬块摩擦材料。
Description
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年5月22日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0063090号和于2018年5月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0056587号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物以及由该树脂组合物制成的制动衬块摩擦材料。
背景技术
通常，制动器或制动系统意指对高速行驶或旋转的对象施加摩擦以通过摩擦力使其停止的装置。汽车配备有用于控制行驶速度的制动系统，并且在制动系统中，安装有通过驾驶员的控制与摩擦表面接触的制动衬块。
在正常制动条件下，即使在制动衬块中产生预定温度的热，制动衬块也不会受到明显损坏。然而，在持续高速条件或下坡条件下，由摩擦产生的热增加。
例如，在常见的行驶条件下，在制动衬块中产生约100℃至200℃的热，但在下坡行驶期间，摩擦热可能升高到超过1000℃的温度。制动衬块中这样的热量产生可能引起其中发生摩擦系数快速减小的现象，从而在安全性方面引起显著问题。
通常，使用包含填料、增强剂和粘合剂树脂的组合物来制备制动衬块摩擦材料，其中，粘合剂树脂是具有相对低的耐热性的材料。
通常，作为粘合剂树脂，使用酚树脂、丙烯酸橡胶改性的酚树脂、NBR(丁腈橡胶)改性的酚树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、丙烯酸橡胶等。然而，大多数粘合剂树脂不具有超过150℃水平的耐热性，因此，存在极端情况下无法确保制动衬块摩擦材料的可靠性和行驶安全性的限制。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供具有高耐热性和优异可加工性的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物。
本发明的另一个目的是提供制动衬块摩擦材料，其由所述树脂组合物制成并因此可以确保改善的耐久性和稳定的制动性能。
技术方案
根据本发明，提供了用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物，其包含由含有邻苯二甲腈化合物的组合物固化的树脂粘合剂、增强纤维、填料、磨料和润滑剂。
此外，根据本发明，提供了由所述树脂组合物制成的制动衬块摩擦材料。
在下文中，将详细说明根据本发明的实施方案的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物和由所述树脂组合物制成的制动衬块摩擦材料。
本说明书中的技术术语仅用于说明特定实施方案，并且除非特别提及，否则其不旨在限制本发明。
除非上下文中不同地表达，否则本文中使用的单数表达可以包括复数表达。
本说明书中使用的术语“包括”的含义体现了特定特征、区域、本质、步骤、动作、要素和/或组分，并且不排除存在或添加其他特定特征、区域、本质、步骤、动作、要素、组分和/或组。
I.用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物
根据本发明的一个实施方案，提供了用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物，其包含由含有邻苯二甲腈化合物的组合物固化的树脂粘合剂、增强纤维、填料、磨料和润滑剂。
作为持续研究的结果，本发明人确定，如果将由含有邻苯二甲腈化合物的组合物固化的树脂粘合剂应用于制动衬块摩擦材料用树脂组合物，则可以提供不仅可以表现出优异的可加工性而且确保改善的耐热性和稳定的制动性能的制动衬块摩擦材料。
特别地，由于本发明中提供的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物包含该树脂粘合剂，其可以使由于摩擦热引起的制动衬块摩擦材料的热分解或热损坏最小化，从而实现耐久性和寿命的改善并确保制动衬块摩擦材料的稳定制动性能。
在下文中，将更详细地说明用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物中可以包含的组分。
用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物包含由含有邻苯二甲腈化合物的组合物固化的树脂粘合剂。
添加树脂粘合剂以便为用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物提供可模制性并将添加剂稳定地固定至制动衬块摩擦材料。添加剂是包括包含在用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物中的增强纤维、填料、磨料和润滑剂的组分。
用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物以其中添加剂分散在树脂粘合剂基体中的状态提供。
与现有的具有高耐热性的聚酰亚胺树脂相比，树脂粘合剂使得能够通过与常规热固性或热塑性树脂粘合剂一样的简单工艺来制备制动衬块摩擦材料，而不需要复杂的加工工艺。
树脂粘合剂是由含有邻苯二甲腈化合物的组合物固化的化合物，其可以是邻苯二甲腈化合物和固化剂的混合物，或者是通过该混合物的反应形成的预聚物。
预聚物状态是这样的状态：其中在用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物中邻苯二甲腈化合物与固化剂的反应已发生至一定程度(例如，已发生A阶段或B阶段的聚合)，但是没有达到完全聚合的状态，因而表现出适当的可流动性，从而可以加工成例如下面描述的制动衬块摩擦材料。
此外，预聚物状态对应于其中可聚合组合物的聚合已进行至一定程度的状态，并且其可以意指其中在约150℃至250℃范围内测量的熔体粘度为100Pa·秒至50000Pa·秒、100Pa·秒至10000Pa·秒、或100Pa·秒至5000Pa·秒的状态。因此，与用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物一样，预聚物也可以表现出优异的可固化性、低的熔化温度和宽的加工窗口。
例如，预聚物的加工温度可以为150℃至350℃。加工温度意指预聚物以可加工状态存在的温度。这样的加工温度可以为例如熔化温度(Tm)或玻璃化转变温度(Tg)。在这种情况下，预聚物的加工窗口即预聚物的加工温度(Tp)与固化温度(Tc)之差(Tc-Tp)的绝对值可以为30℃或更大、50℃或更大、或者100℃或更大。
例如，固化温度(Tc)可以高于加工温度(Tp)。这样的范围可以有利于在使用预聚物制备下面描述的制动衬块摩擦材料的过程期间确保适当的可加工性。加工窗口的上限没有特别限制，但是例如，加工温度(Tp)与固化温度(Tc)之差(Tc-Tp)的绝对值可以为400℃或更小、或者300℃或更小。
同时，可以应用于树脂粘合剂的邻苯二甲腈化合物的种类没有特别限制，但是例如，作为邻苯二甲腈化合物，可以使用能够通过与固化剂的反应形成邻苯二甲腈树脂的包含2或更多个、2至20个、2至16个、2至12个、2至8个、或者2至4个邻苯二甲腈结构的化合物。
存在已知适用于形成邻苯二甲腈树脂的各种化合物，并且在本发明中，可以使用所有已知的化合物。例如，可以提及美国专利第4,408,035号、美国专利第5,003,039号、美国专利第5,003,078号、美国专利第5,004,801号、美国专利第5,132,396号、美国专利第5,139,054号、美国专利第5,208,318号、美国专利第5,237,045号、美国专利第5,292,854号、美国专利第5,350,828号等中描述的化合物，并且除了所述文献中描述的那些之外，也可以包括本领域已知的各种化合物。
此外，树脂粘合剂可以通过使含有邻苯二甲腈化合物的组合物通过选自基于胺的化合物、基于羟基的化合物和基于酰亚胺的化合物中的一种或更多种固化剂固化来形成。基于胺的化合物、基于羟基的化合物和基于酰亚胺的化合物分别意指分子中包含至少一个氨基、羟基和酰亚胺基的化合物。
优选地，固化剂可以为由以下化学式1表示的化合物：
[化学式1]
其中，在化学式1中，
M为衍生自脂肪族化合物、脂环族化合物或芳族化合物的四价基团，
X1和X2各自独立地为亚烷基、烷叉基或衍生自芳族化合物的二价基团，以及
n为等于或大于1的数。
这样的由化学式1表示的基于酰亚胺的化合物为树脂粘合剂提供优异的耐热性，因为其在分子中包含酰亚胺结构，因此，即使用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物在高温下进行加工或固化，其也不会引起缺陷，例如可能对特性具有负面影响的空隙。
在化学式1中，M可以为衍生脂肪族、脂环族或芳族化合物的四价基团，并且其可以具有这样的结构：其中通过脂肪族、脂环族或芳族化合物的分子中的4个氢原子的脱氢形成的基团分别与化学式1的羰基的碳原子连接。
作为脂肪族化合物，可以提及线性或支化的烷烃、烯烃或炔烃。作为脂肪族化合物，可以使用C2至C20、C2至C16、C2至C12、C2至C8或C2至C4烷烃、烯烃或炔烃。烷烃、烯烃或炔烃可以任选地经一个或更多个取代基取代。
作为脂环族化合物，可以提及包含C3至C20、C3至C16、C3至C12、C3至C8或C3至C4非芳族环结构的烃化合物。这样的脂环烃化合物可以包含至少一个杂原子如氧或氮作为环成员，并且如果需要，其可以任选地经一个或更多个取代基取代。
此外，作为芳族化合物，可以提及苯、含苯化合物、或其衍生物。含苯化合物意指其中两个或更多个苯环在共用一个或两个或更多个碳原子的同时稠合、或者直接连接、或者通过适当的连接基团连接的化合物。
作为用于连接两个苯环的连接基团，可以提及亚烷基、烷叉基、-O-、-S-、-C(＝O)-、-S(＝O)-、-S(＝O)2-、-C(＝O)-O-L1-O-C(＝O)-、-L2-C(＝O)-O-L3-、-L4-O-C(＝O)-L5-、-L6-Ar1-L7-Ar2-L8-等。L1至L8各自可以独立地为单键、-O-、亚烷基或烷叉基，以及Ar1和Ar2各自可以独立地为亚芳基。
芳族化合物可以包含例如6至30个、6至28个、6至27个、6至25个、6至20个或6至12个碳原子，并且如果需要，可以经一个或更多个取代基取代。如果芳族化合物包含上述连接基团，则芳族化合物的碳原子数是包括存在于连接基团中的碳原子的数。
具体地，例如，在化学式1中，M可以为衍生自烷烃、烯烃或炔烃的四价基团，或者衍生自由以下化学式2至7中的任一者表示的化合物的四价基团：
[化学式2]
其中，在化学式2中，R1至R6各自独立地为氢、烷基、烷氧基或芳基，
[化学式3]
其中，在化学式3中，R1至R8各自独立地为氢、烷基、烷氧基或芳基，以及
[化学式4]
其中，在化学式4中，
R1至R10各自独立地为氢、烷基、烷氧基或芳基，
X为单键、亚烷基、烷叉基、-O-、-S-、-C(＝O)-、-S(＝O)-、-S(＝O)2-、-C(＝O)-O-L1-O-C(＝O)-、-L2-C(＝O)-O-L3-、-L4-O-C(＝O)-L5-或-L6-Ar1-L7-Ar2-L8-，L1至L8各自独立地为单键、-O-、亚烷基或烷叉基，以及Ar1和Ar2各自独立地为亚芳基。
在此，单键意指该部分不存在原子。因此，在化学式4中，如果X为单键，则意指在由X表示的部分不存在原子，并且在这种情况下，X两侧的苯环可以直接连接以形成联苯结构。
在化学式4中的X中，在-C(＝O)-O-L1-O-C(＝O)-、-L2-C(＝O)-O-L3-或-L4-O-C(＝O)-L5-中，L1至L5各自可以独立地为C1至C12、C1至C8或C1至C4亚烷基或烷叉基，并且亚烷基或烷叉基可以是经取代或未经取代的。
此外，在化学式4中的X中，在-L6-Ar1-L7-Ar2-L8-中，L6和L8可以为-O-，L7可以为C1至C12、C1至C8或C1至C4亚烷基或烷叉基，并且亚烷基或烷叉基可以是经取代或未经取代的。Ar1和Ar2可以为亚苯基，并且在这种情况下，基于L7，L6和L8各自可以连接在亚苯基的邻位、间位或对位。
[化学式5]
其中，在化学式5中，
R1至R4各自独立地为氢、烷基或烷氧基，并且R1至R4中的两者可以彼此连接以形成亚烷基，以及
A为亚烷基或亚烯基，并且亚烷基或亚烯基可以包含一个或更多个氧原子作为杂原子，
[化学式6]
其中，在化学式6中，R1至R4各自独立地为氢、烷基或烷氧基，以及A为亚烷基，以及
[化学式7]
其中，在化学式7中，R1至R10各自独立地为氢、烷基或烷氧基。
衍生自由化学式2至7中的任一者表示的化合物的四价基团可以通过直接消除化学式2至7的取代基R1至R10来形成，或者可以通过可以存在于R1至R10中的烷基、烷氧基、芳基、亚烷基或亚烯基的氢原子的脱氢来形成。
例如，如果四价基团衍生自化学式3的化合物，则化学式3的R1至R6中的一者或更多者、两者或更多者、三者或更多者、或者四者可以形成基团，或者可以使R1至R6中存在的烷基、烷氧基或芳基的氢原子离开以形成基团。基团的形成意指该部分如上所述与化学式1的羰基的碳原子连接。
此外，如果四价基团衍生自化学式4的化合物，则R1至R10各自独立地为氢、烷基、烷氧基或芳基，并且R1至R10中的一者或更多者、两者或更多者、三者或更多者、或者四者可以形成与化学式1连接的基团。R1至R10中未形成基团的每一者可以为氢、烷基或烷氧基，或者可以为氢或烷基。例如，在化学式4中，R7至R9中的两者和R2至R4中的两者可以形成基团，并且另外的取代基可以独立地为氢、烷基、烷氧基或芳基，可以为氢、烷基或烷氧基，或者可以为氢或烷基。
更具体地，例如，由化学式2表示的化合物可以为苯、1,2,4,5-四烷基苯等，但不限于此。
此外，由化学式4表示的化合物可以为联苯、或由以下化学式A至F中的任一者表示的化合物，但不限于此。
[化学式A]
[化学式B]
[化学式C]
[化学式D]
[化学式E]
[化学式F]
此外，由化学式5表示的化合物可以为C4至C8环烷烃如环己烷等、可以经一个或更多个烷基取代的C4至C8环烯烃如环己烯等、或者由以下化学式G至I中的任一者表示的化合物，但不限于此。
[化学式G]
[化学式H]
[化学式I]
由化学式6表示的化合物可以为由以下化学式J表示的化合物、或其中至少一个氢被烷基取代的由以下化学式J表示的化合物，但不限于此。
[化学式J]
在化学式1中，X1和X2各自可以独立地为衍生自芳族化合物的二价基团。例如，X1和X2各自可以独立地为衍生自C6至C40芳族化合物的二价基团。衍生自芳族化合物的二价基团可以为衍生自上述芳族化合物的二价基团。
具体地，例如，X1和X2各自可以独立地为衍生自由以下化学式8至10中的任一者表示的化合物的二价基团：
[化学式8]
其中，在化学式8中，R11至R16各自独立地为氢、烷基、烷氧基、芳基、羟基或羧基。
[化学式9]
其中，在化学式9中，
R11至R20各自独立地为氢、烷基、烷氧基、芳基、羟基或羧基，
X'为单键、亚烷基、烷叉基、-O-、-S-、-C(＝O)-、-NR21-、-S(＝O)-、-S(＝O)2-、-L9-Ar3-L10-或-L11-Ar4-L12-Ar5-L13-，R21为氢、烷基、烷氧基或芳基，L9至L13各自独立地为单键、-O-、亚烷基或烷叉基，以及Ar3至Ar5各自独立地为亚芳基，以及
[化学式10]
其中，在化学式10中，R11至R20各自独立地为氢、烷基、烷氧基、芳基、羟基或羧基。
衍生自由化学式8至10中的任一者表示的化合物的二价基团可以通过直接消除化学式8至10的取代基R11至R20来形成，或者可以通过可以存在于R11至R20中的烷基、烷氧基、芳基、亚烷基或亚烯基的氢原子的脱氢来形成。
例如，如果二价基团衍生自化学式8的化合物，例如亚苯基，则基于与化学式1的X1处的N连接的部分，胺基的取代位置可以是邻位、间位或对位，并且基于与化学式1的X2处的N连接的部分，胺基的取代位置也可以是邻位、间位或对位。
如果二价基团衍生自化学式9的化合物，则化学式9的R7至R9中的一者和化学式9的R2至R4中的一者可以形成与化学式1的氮原子连接的基团。除形成基团的取代基之外的另外的取代基可以独立地为氢、烷基、烷氧基或芳基，氢、烷基或烷氧基，或者氢或烷基。
更具体地，由化学式8表示的化合物可以为可以经至少一个羟基或羧基取代的苯，但不限于此。
由化学式9表示的化合物可以为可以经至少一个羟基或羧基取代的联苯、可以经至少一个羟基或羧基取代的由化学式A至F中的任一者表示的化合物、或者可以经至少一个羟基或羧基取代的由以下化学式K或M表示的化合物，但不限于此。
[化学式K]
[化学式L]
[化学式M]
由化学式10表示的化合物可以为由以下化学式N表示的化合物、或者其中至少一个氢被羟基或羧基取代的由以下化学式N表示的化合物，但不限于此：
[化学式N]
在整个本说明书中，除非另有说明，否则烷基可以为C1至C20、C1至C16、C1至C12、C1至C8或C1至C4烷基。烷基可以为线性、支化或环状的，并且如果需要，可以经一个或更多个取代基取代。
除非另有说明，否则烷氧基可以为C1至C20、C1至C16、C1至C12、C1至C8或C1至C4烷氧基。烷氧基可以为线性、支化或环状的，并且如果需要，可以经一个或更多个取代基取代。
除非另有说明，否则芳基意指衍生自上述芳族化合物的一价残基。
除非另有说明，否则亚烷基和烷叉基可以为C1至C20、C1至C16、C1至C12、C1至C8或C1至C4亚烷基或烷叉基。亚烷基和烷叉基可以为线性、支化或环状的，并且如果需要，可以任选地经一个或更多个取代基取代。
在整个本说明书中，作为可以任选地取代脂肪族化合物、脂环族化合物、芳族化合物、烷基、烷氧基、芳基、亚烷基、烷叉基等的取代基，可以提及卤素，例如氯、氟等；环氧基，例如缩水甘油基、环氧烷基、缩水甘油氧基烷基、脂环族环氧基等；以及丙烯酰基；甲基丙烯酰基；异氰酸酯基；硫醇基；烷基；烷氧基；芳基；等等，但不限于此。
同时，在化学式1中，n意指酰亚胺重复单元的数量，并且其为等于或大于1的数。具体地，n可以为1或更大或者2或更大，并且为200或更小、150或更小、100或更小、80或更小、70或更小、60或更小、50或更小、40或更小、30或更小、20或更小、10或更小、5或更小。
特别地，可以更优选的是，固化剂为这样的化学式1的化合物：其中n为2或更大或者3或更大，并且优选为2至200，因为其使得能够实现高的热稳定性和耐热性。
同时，由化学式1表示的化合物可以通过已知的有机化合物合成方法合成，并且具体方法没有特别限制。例如，由化学式1表示的化合物可以通过二酐化合物和二胺化合物的脱水缩合等形成。
由于高沸点，由化学式1表示的化合物在高温下不会挥发或分解，因此稳定地保持用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的可固化性，并且在高温加工或固化过程期间不形成可能对特性具有负面影响的空隙。
例如，由化学式1表示的化合物的分解温度可以为300℃或更高、350℃或更高、400℃或更高、或者500℃或更高。分解温度意指使由化学式1表示的化合物的分解速率保持在10％或更小、5％或更小、或者1％或更小的范围内的温度。分解温度的上限没有特别限制，但是例如其可以为约1000℃或更低。
由化学式1表示的化合物通过核M或者连接基团X1或X2的选择，可以容易地控制用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物本身的加工窗口，即，用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的熔化温度与固化温度之差，因此根据用途用作具有各种特性的固化剂。
如上所述，树脂粘合剂通过使含有邻苯二甲腈化合物的化合物通过固化剂固化而形成，并且基于1摩尔的邻苯二甲腈化合物，固化剂可以以0.02摩尔至1.5摩尔的比例使用。
优选固化剂以每1摩尔邻苯二甲腈化合物0.02摩尔的量使用，以使邻苯二甲腈化合物可以充分地固化以形成树脂粘合剂。然而，如果过量使用固化剂，则包含树脂粘合剂的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的加工窗口可能变窄，因此优选固化剂以每1摩尔邻苯二甲腈化合物1.5摩尔的量使用。
此外，树脂粘合剂的含量可以根据磨料颗粒和填料的含量、摩擦对象材料的种类等而改变，并且优选地，基于用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的总重量，其可以为5重量％至30重量％。具体地，基于用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的总重量，树脂粘合剂可以以5重量％或更大、10重量％或更大、15重量％或更大或者20重量％或更大、且30重量％或更小或者25重量％或更小的量包含在内。
优选树脂粘合剂的含量为5重量％或更大，使得制动衬块摩擦材料可以表现出期望的耐热性，并且同时，摩擦材料的强度可以得到改善，并且添加剂可以充分地粘合至制动衬块摩擦材料。然而，如果过量添加树脂粘合剂，则摩擦阻力可能变低，从而使制动衬块的摩擦性能劣化，因此优选树脂粘合剂以30重量％或更小的含量包含在内。
同时，用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物可以包含本发明所属技术领域中公知的添加剂，而没有特别限制。
优选地，用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物包含增强纤维、填料、磨料和润滑剂作为添加剂。
作为增强纤维、填料、磨料和润滑剂，可以使用本发明所属技术领域中公知的那些而没有特别限制。可以根据制动衬块摩擦材料中所需的特性适当地控制增强纤维、填料、磨料和润滑剂的具体种类。
例如，增强纤维可以为选自金属纤维、碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、钛酸钾纤维、赛璐珞(celluloid)纤维、海泡石(sepiolite)纤维、陶瓷纤维和丙烯酸纤维中的一种或更多种。
根据目标增强特性，基于用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的总重量，增强纤维的含量可以为15重量％至45重量％。
具体地，基于用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的总重量，增强纤维可以以15重量％或更大、20重量％或更大或者25重量％或更大、且45重量％或更小、40重量％或更小、35重量％或更小或者30重量％或更小的含量包含在内。优选地增强纤维的含量可以为15重量％或更大，以改善摩擦材料的强度并充分表现出与粘合剂的增强效果。然而，如果过量添加增强纤维，则未与粘合剂粘合的增强纤维可能在高温下容易脱离，并且制动噪声产生的频率可能增加，从而使制动衬块的摩擦性能劣化，因此优选增强纤维以45重量％或更小的含量包含在内。
填料可以为选自硫酸钡和碳酸钙中的一种或更多种化合物，但不限于此。
基于用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的总重量，填料的含量可以为10重量％至40重量％，以便获得期望的特性例如成本降低和摩擦材料的密度增加，同时保持制动衬块材料的基本特性例如刚度、抗压强度、弯曲模量、耐磨性、导热性、延展性等。
具体地，基于用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的总重量，填料可以以10重量％或更大或者15重量％或更大、且40重量％或更小或者35重量％或更小的含量包含在内。如果填料添加不足，则摩擦材料的密度可能降低，从而降低耐磨性，因此优选填料的含量为10重量％或更大以便充分实现填充效果。然而，如果过量添加填料，则制动衬块的摩擦性能可能劣化，或者未与粘合剂粘合的填料可能容易从制动衬块摩擦材料的表面脱离，因此优选填料以40重量％或更小的含量包含在内。
磨料可以为选自氧化锆、氧化铝、硅酸锆和碳化硅中的一种或更多种化合物，但不限于此。
根据待为制动衬块摩擦材料提供的摩擦特性，基于用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的总重量，磨料的含量可以为5重量％至20重量％。
具体地，基于用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的总重量，磨料可以以5重量％或更大或者10重量％或更大、且20重量％或更小或者15重量％或更小的含量包含在内。优选磨料的含量为5重量％或更大，以便控制制动衬块摩擦材料的摩擦力并充分实现除去制动盘表面上的热变形摩擦膜。然而，如果过量添加磨料，则制动盘可能过度磨损而增加扭矩振幅并增加振动和噪音例如颤动的产生频率，从而使制动性能劣化，因此优选磨料以20重量％或更小的含量包含在内。
润滑剂可以为选自石墨、焦炭、氧化锑、硫化钼、六方氮化硼、石墨烯、碳纳米管和金属硫化物中的一种或更多种化合物，但不限于此。
根据待为制动衬块摩擦材料提供的润滑特性，基于用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的总重量，润滑剂的含量可以为5重量％至30重量％。具体地，基于用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的总重量，润滑剂可以以5重量％或更大、10重量％或更大或者15重量％或更大、且30重量％或更小、25重量％或更小或者20重量％或更小的含量包含在内。优选润滑剂的含量为5重量％或更大，以便通过形成适当的摩擦膜实现润滑效果。然而，如果过量添加润滑剂，则制动衬块的摩擦性能可能劣化，因此优选润滑剂以30重量％或更小的含量包含在内。
用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物还可以包含碳复合材料、金属合金、烧结合金、摩擦改性剂等作为添加剂。例如，作为摩擦改性剂，可以应用有机填料，例如腰果粉、橡胶粉、未硫化橡胶颗粒、硫化橡胶颗粒等。
II.制动衬块摩擦材料
根据本发明的另一个实施方案，提供了由上述用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物制成的制动衬块摩擦材料。
特别地，由于制动衬块摩擦材料由上述用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物制成，因此可以使由于制动操作过程期间的摩擦热引起的制动衬块摩擦材料的热分解或热损坏最小化，因此可以表现出改善的耐久性和寿命，并且可以确保稳定的制动性能。
制动衬块摩擦材料可以通过本发明所属技术领域中公知的方法使用上述用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物制备。
例如，在用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物的组分中，将增强纤维、填料、磨料和润滑剂均匀混合，然后在预定的温度和压力条件下添加树脂粘合剂以制备捏合混合物。在预定的温度和压力条件下对混合物进行预模制，然后干燥并预热以形成预模制产品。随后，在预定的温度和压力条件下以衬块的形式对预模制产品进行模制以形成压模制产品。然后在预定温度下对压模制产品进行热处理以制备制动衬块摩擦材料的最终产品。
有益效果
根据本发明的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物具有高的耐热性和优异的可加工性，因此使得能够制备能够确保改善的耐久性和稳定的制动性能的制动衬块摩擦材料。
附图说明
图1示出了根据本发明的制备例1的化合物(PN1)的1H-NMR谱。
图2示出了根据本发明的制备例2的化合物(PN2)的1H-NMR谱。
图3示出了根据本发明的制备例3的化合物(CA1)的1H-NMR谱。
图4示出了根据本发明的制备例4的化合物(CA2)的1H-NMR谱。
具体实施方式
在下文中，为了更好地理解本发明而提供了优选实施例。然而，这些实施例仅作为本发明的举例说明而提供，并且本发明的范围不限于此。
制备例1.邻苯二甲腈化合物(PN1)的合成
如下合成以下化学式11的化合物(PN1)。
将32.7g以下化学式12的化合物和120g DMF(二甲基甲酰胺)引入3颈圆底烧瓶中，并在室温下搅拌以进行溶解。随后，添加51.9g以下化学式13的化合物，并添加50g DMF，然后搅拌混合物以进行溶解。然后，将62.2g碳酸钾和50g DMF一起引入，并在搅拌的同时将温度升至85℃。反应约5小时之后，将溶液冷却至室温。
将冷却的反应溶液倒入0.2N盐酸水溶液中以使其中和并沉淀，并在过滤之后，用水洗涤反应物。此后，将经过滤的反应物在真空烘箱中在100℃下干燥一天，使得除去水和残留的溶剂，然后以约80重量％的产率获得以下化学式11的化合物(PN1)。所获得的化学式11的化合物(PN1)的1H-NMR分析结果示于图1中。
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
制备例2.邻苯二甲腈化合物(PN2)的合成
如下合成以下化学式14的化合物(PN2)。
将28.0g 4,4'-双(羟基苯基)甲烷和150mL DMF(二甲基甲酰胺)引入500mL3颈圆底烧瓶中，并在室温下搅拌以进行溶解。随后，添加48.5g 4-硝基邻苯二甲腈，并添加50gDMF，然后搅拌混合物以进行溶解。随后，将58.1g碳酸钾和50g DMF一起引入，并在搅拌的同时将温度升至85℃。反应约5小时之后，将溶液冷却至室温。
将冷却的反应溶液倒入0.2N盐酸水溶液中以使其中和并沉淀，并在过滤之后，将其用水洗涤。此后，将经过滤的反应物在真空烘箱中在100℃下干燥一天，使得除去水和残留的溶剂，然后以约83重量％的产率获得目标化合物(PN2)。所获得的化学式14的化合物(PN2)的1H-NMR分析结果示于图2中。
[化学式14]
制备例3.固化剂化合物(CA1)的合成
通过二胺和二酐的脱水缩合合成以下化学式15的化合物(CA1)。
将24g 4,4'-氧化二苯胺和40g NMP(N-甲基-吡咯烷酮)引入3颈圆底烧瓶中，并在室温下搅拌以进行溶解。将溶液用水浴冷却，并将8.7g以下化学式16的化合物分成三部分并与40g NMP一起逐渐引入。在引入的化合物完全溶解时，向反应物中添加16g甲苯以形成共沸物。安装Dean-Stark装置和回流冷凝器，并在Dean-Stark装置中装入甲苯。引入4.2mL吡啶作为脱水缩合催化剂，将温度升至170℃，并将溶液搅拌3小时。在用Dean Stark装置除去通过形成酰亚胺环而产生的水的同时，将溶液另外搅拌2小时，并除去残留的甲苯和吡啶。
将反应产物冷却至室温，并在甲醇中沉淀以将其回收。用甲醇萃取回收的沉淀物以除去残留的反应物，并在真空烘箱中干燥，以约85重量％的产率获得化学式15的化合物(CA1)。所获得的化学式15的化合物(CA1)的1H-NMR分析结果示于图3中。
[化学式15]
[化学式16]
制备例4.固化剂化合物(CA2)的合成
通过二胺和二酐的脱水缩合合成以下化学式17的化合物(CA2)。
将8.1g间苯二胺和50g NMP(N-甲基-吡咯烷酮)引入3颈圆底烧瓶中，并在室温下搅拌以进行溶解。将溶液用水浴冷却，并将26g以下化学式18的化合物分成三部分并与60gNMP一起逐渐引入。在引入的化合物完全溶解时，向反应物中添加23g甲苯以形成共沸物。安装Dean Stark装置和回流冷凝器，并在Dean Stark装置中装入甲苯。引入5.2mL吡啶作为脱水缩合催化剂，将温度升至170℃，并将溶液搅拌3小时。在用Dean-Stark装置除去通过形成酰亚胺环而产生的水的同时，将溶液另外搅拌2小时，并除去残留的甲苯和吡啶。
将反应产物冷却至室温，并在甲醇中沉淀以将其回收。用甲醇索氏(Soxhlet)萃取回收的沉淀物以除去残留的反应物，并在真空烘箱中干燥，以约93重量％的产率获得化学式17的化合物(CA2)。所获得的化学式17的化合物(CA2)的1H-NMR分析结果示于图4中。
[化学式17]
在化学式17中，n为约3。
[化学式18]
实施例1
将制备例1的邻苯二甲腈化合物(PN1)和制备例3的固化剂(CA1)以每1摩尔邻苯二甲腈化合物(PN1)0.2摩尔的比例混合以制备树脂粘合剂。
将作为增强纤维的5重量％的芳族聚酰胺纤维、5重量％的岩棉和15重量％的钛酸钾纤维，
作为填料的25重量％的硫酸钡，
作为磨料的15重量％的氧化锆，
作为润滑剂的5重量％的石墨和10重量％的硫化钼，以及
20重量％的树脂粘合剂
引入混合器中，并混合5分钟以制备用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物。
将树脂组合物引入热成型模具中，在200℃至250℃的模制温度和30MPa的模制压力的条件下加热并进行加压模制5分钟以获得模制产品。将模制产品在350℃下热处理6小时以使其固化，然后进行涂漆、涂瓷漆和磨光以制备制动衬块摩擦材料的测试试样。
实施例2
将制备例1的邻苯二甲腈化合物(PN1)和制备例4的固化剂(CA2)以每1摩尔邻苯二甲腈化合物(PN1)0.2摩尔的比例混合以制备树脂粘合剂。
将作为增强纤维的5重量％的芳族聚酰胺纤维、5重量％的岩棉和15重量％的钛酸钾纤维，
作为填料的25重量％的硫酸钡，
作为磨料的15重量％的氧化锆，
作为润滑剂的5重量％的石墨和10重量％的硫化钼，以及
20重量％的树脂粘合剂
引入混合器中，并混合5分钟以制备用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物。
通过与实施例1中相同的方法使用树脂组合物制备制动衬块摩擦材料的测试试样。
实施例3
将制备例2的邻苯二甲腈化合物(PN2)和制备例3的固化剂(CA1)以每1摩尔邻苯二甲腈化合物(PN2)0.2摩尔的比例混合以制备树脂粘合剂。
将作为增强纤维的5重量％的芳族聚酰胺纤维、5重量％的岩棉和15重量％的钛酸钾纤维，
作为填料的25重量％的硫酸钡，
作为磨料的15重量％的氧化锆，
作为润滑剂的5重量％的石墨和10重量％的硫化钼，以及
20重量％的树脂粘合剂
引入混合器中，并混合5分钟以制备用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物。
通过与实施例1中相同的方法使用树脂组合物制备制动衬块摩擦材料的测试试样。
实施例4
将制备例2的邻苯二甲腈化合物(PN2)和制备例4的固化剂(CA2)以每1摩尔邻苯二甲腈化合物(PN2)0.2摩尔的比例混合以制备树脂粘合剂。
将作为增强纤维的5重量％的芳族聚酰胺纤维、5重量％的岩棉和15重量％的钛酸钾纤维，
作为填料的25重量％的硫酸钡，
作为磨料的15重量％的氧化锆，
作为润滑剂的5重量％的石墨和10重量％的硫化钼，以及
20重量％的树脂粘合剂
引入混合器中，并混合5分钟以制备用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物。
通过与实施例1中相同的方法使用树脂组合物制备制动衬块摩擦材料的测试试样。
比较例1
将作为增强纤维的5重量％的芳族聚酰胺纤维、5重量％的岩棉和15重量％的钛酸钾纤维，
作为填料的25重量％的硫酸钡，
作为磨料的15重量％的氧化锆，
作为润滑剂的5重量％的石墨和10重量％的硫化钼，以及
作为树脂粘合剂的20重量％的直链结构的酚树脂
混合以制备树脂组合物。
通过与实施例1中相同的方法使用树脂组合物制备制动衬块摩擦材料的测试试样。
比较例2
将作为增强纤维的5重量％的芳族聚酰胺纤维、5重量％的岩棉和15重量％的钛酸钾纤维，
作为填料的25重量％的硫酸钡，
作为磨料的15重量％的氧化锆，
作为润滑剂的5重量％的石墨和10重量％的硫化钼，以及
作为树脂粘合剂的20重量％的聚酰亚胺树脂
混合以制备树脂组合物。
将树脂组合物引入热成型模具中，并在将温度升至250℃至350℃的同时在30MPa的模制压力下通过重复加压和减压来进行加热和加压模制3小时，从而获得模制产品。将模制产品在350℃下热处理3小时以使其固化，然后进行涂漆、涂瓷漆和磨光以制备制动衬块摩擦材料的测试试样。
实验例1.NMR分析
对于制备例1至4中获得的PN1、PN2、CA1和CA2化合物，使用Agilent Inc.的500MHzNMR设备根据制造公司的手册进行1H-NMR分析。通过将化合物溶于DMSO(二甲基亚砜)-d6中来制备用于NMR测量的样品。各化合物的1H-NMR分析结果示于图1至4中。
实验例2.热稳定性的评估
通过TGA(热重量分析)评估制动衬块摩擦材料的测试试样的热稳定性(热分解程度)，结果示于下表1中。
具体地，使用Mettler-Toledo公司的TGA e850设备进行分析，并且在以10℃/分钟的速度将温度从约25℃升至800℃的同时在N2流条件下进行分析。
实验例3.耐热性的评估
通过HDT(热变形温度)测量来评估用于制动衬块摩擦材料的树脂粘合剂的耐热性，结果示于下表1中。
具体地，根据ASTM D648-16(方法B)标准的测试方法测量耐热性。
实验例4.抗衰减特性的评估
将制动衬块摩擦材料应用于汽车制动器，评估和比较制动性能和抗衰减特性，结果示于下表1中。
具体地，对于评估制动性能，根据JASO C406的官方批准测试方法进行测功器试验(dynamometer test)，并将制动器基本性能条件(车速：50km/小时，减速：0.1G至0.6G)和制动器高速性能条件(车速：100km/小时，减速：0.5G)下的平均摩擦系数与高温性能测试期间的最小摩擦系数进行比较。此外，对于测量抗衰减特性，在制动性能测试中，将平均摩擦系数与在高速性能测试期间因衰减而减小的摩擦系数(衰减量＝平均摩擦系数-最小摩擦系数)进行比较。
实验例5.高温耐磨性的评估
将制动衬块摩擦材料应用于汽车制动器，并比较根据制动的高温耐磨性，结果示于下表1中。
具体地，如下进行磨损测试：使用Krauss型摩擦试验机，在保持7kgf/cm2的压力和350℃的制动盘温度的同时行进25km的制动距离，从而评估高温下的耐磨性。此外，对于测量耐磨性，将制动测试之前和之后的制动摩擦材料的厚度进行比较。
[表1]
根据实验例1至5，确定实施例1至4的制动衬块摩擦材料的测试试样与比较例1的测试试样相比具有相对高的耐热性，同时表现出改善的耐久性和稳定的制动性能。此外，与比较例2的测试试样相比，实施例1至4的制动衬块摩擦材料的测试试样表现出更高的生产率，因为它们可以容易地制备。
Claims (10)
1.一种用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物，包含：由含有邻苯二甲腈化合物的组合物固化的树脂粘合剂、增强纤维、填料、磨料和润滑剂。
2.根据权利要求1所述的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物，其中所述树脂粘合剂通过使所述含有邻苯二甲腈化合物的组合物通过选自基于胺的化合物、基于羟基的化合物和基于酰亚胺的化合物中的一种或更多种固化剂固化来形成。
3.根据权利要求2所述的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物，其中所述固化剂为由以下化学式1表示的化合物：
[化学式1]
其中，在化学式1中，
M为衍生自脂肪族化合物、脂环族化合物或芳族化合物的四价基团，
X1和X2各自独立地为亚烷基、烷叉基或衍生自芳族化合物的二价基团，以及
n为等于或大于1的数。
4.根据权利要求3所述的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物，其中所述固化剂为其中n为2至200范围内的数的化学式1的化合物。
5.根据权利要求1所述的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物，其中所述增强纤维包括选自金属纤维、碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、钛酸钾纤维、赛璐珞纤维、海泡石纤维、陶瓷纤维和丙烯酸纤维中的一种或更多种。
6.根据权利要求1所述的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物，其中所述填料包括选自硫酸钡和碳酸钙中的一种或更多种。
7.根据权利要求1所述的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物，其中所述磨料包括选自氧化锆、氧化铝、硅酸锆和碳化硅中的一种或更多种。
8.根据权利要求1所述的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物，其中所述润滑剂包括选自石墨、焦炭、氧化锑、硫化钼、六方氮化硼、石墨烯、碳纳米管和金属硫化物中的一种或更多种。
9.根据权利要求1所述的用于制动衬块摩擦材料的树脂组合物，其中所述组合物包含：
5重量％至30重量％的所述树脂粘合剂；
15重量％至45重量％的所述增强纤维；
10重量％至40重量％的所述填料；
5重量％至20重量％的所述磨料；和
5重量％至30重量％的所述润滑剂。
10.一种制动衬块摩擦材料，由根据权利要求1所述的树脂组合物制成。
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