馬 麗

（濟(jì)南市萊蕪安康安全培訓(xùn)中心，山東濟(jì)南 250000)

酚醛樹脂是汽車剎車片生產(chǎn)材料的膠黏劑，其性能直接關(guān)系到了汽車剎車片應(yīng)用質(zhì)量。隨著我國汽車行業(yè)的發(fā)展，對(duì)汽車剎車片質(zhì)量要求不斷提高，這使得很多生產(chǎn)企業(yè)和研究單位針對(duì)酚醛樹脂性能進(jìn)行了進(jìn)一步研究和改善分析，因此進(jìn)行了酚醛樹脂改性，并形成了專門的生產(chǎn)工藝，以完善汽車剎車片性能。

1 改性酚醛樹脂在汽車剎車片中的應(yīng)用現(xiàn)狀

汽車剎車片分為盤式剎車片和鼓式剎車片兩種，前者主要應(yīng)用在輕型車和小型車上，應(yīng)用的膠黏劑主要有盤片膠、浸膠、底膠等；后者主要應(yīng)用在重型車和中、大型車上，應(yīng)用的膠黏劑主要有鼓片黏膠、浸膠、底膠等。汽車剎車片膠黏劑主要成分為酚醛樹脂，由于每種類型汽車剎車片膠黏劑的性能和用途不同，為此，需要對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行改性。

2 改性酚醛樹脂生產(chǎn)工藝分析

2.1 生產(chǎn)材料及性能測(cè)試

本次改性酚醛樹脂生產(chǎn)材料有濃度為99%的工業(yè)級(jí)苯酚、濃度為37%的工業(yè)級(jí)甲醛、工業(yè)級(jí)腰果殼油、工業(yè)級(jí)三聚氰胺、濃度為96.8%的工業(yè)級(jí)氫氧化鈉。

軟化點(diǎn)測(cè)試應(yīng)用環(huán)球法，測(cè)試介質(zhì)為甘油；聚合速度測(cè)試應(yīng)用熱板法；揮發(fā)度測(cè)試：在烘箱內(nèi)放置10g測(cè)試樹脂粉，將烘箱調(diào)節(jié)到120℃后烘烤2h，隨后計(jì)算器揮發(fā)酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)；熱性能測(cè)試應(yīng)用島津熱分析儀。

2.2 改性酚醛樹脂生產(chǎn)

2.2.1 加料

將真空泵打開，使其處于真空狀態(tài)，在2t釜內(nèi)放置480kg熔融苯酚，并進(jìn)行均勻攪拌；隨后放入80kg腰果殼油、30kg三聚氰胺、60kg甲醛，并進(jìn)行均勻攪拌；確保上述物質(zhì)得到充分混合之后，對(duì)其進(jìn)行pH檢測(cè)，使混合物質(zhì)的pH保持在2左右。

2.2.2 反應(yīng)

關(guān)閉真空泵和真空閥；在冷凝器內(nèi)放置冷水；打開回流閥和排空閥；在夾套內(nèi)通蒸汽，將其內(nèi)氣壓控制在0.15～0.2MPa，隨后將其加熱到80℃，停止通蒸汽；此時(shí)，2t釜內(nèi)的溫度會(huì)逐漸提高，其內(nèi)溫度達(dá)到97～100℃便會(huì)出現(xiàn)沸騰回流現(xiàn)象，此時(shí)距離開始在夾套內(nèi)通蒸汽的時(shí)間基本過去了30～40min之間；沸騰回流現(xiàn)象發(fā)生10～15min左右，便會(huì)逐漸穩(wěn)定，此時(shí)加入復(fù)合催化劑；加入5min后，需要再次在夾套內(nèi)通蒸汽，此時(shí)其內(nèi)氣壓大致為0.6MPa；此時(shí)反應(yīng)物質(zhì)依然保持沸騰狀態(tài)，自此時(shí)開始計(jì)算回流反應(yīng)時(shí)間，為2～3h之間；回流反應(yīng)結(jié)束后，停止放置蒸汽，打開2t釜的蓋子，加入一定劑量的氫氧化鈉，使回流反應(yīng)完全停止。

2.2.3 脫水

關(guān)閉回流閥和排空閥；將回流液排放到廢液池中；打開2t釜上的通氣閥，使其與外界空氣相連接，隨后抽真空；在夾套內(nèi)通蒸汽，將氣壓控制在0.6MPa左右；使反應(yīng)物質(zhì)保持6h的脫水；當(dāng)2t釜內(nèi)部溫度達(dá)到142℃，其內(nèi)部氣壓超過了0.07MPa，此時(shí)反應(yīng)物質(zhì)中的水分基本被脫出，便可以停止脫水操作。

3 汽車剎車片應(yīng)用改性酚醛樹脂生產(chǎn)工藝及性能分析

3.1 改性酚醛樹脂綜合性能分析

通過上述生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出來的改性酚醛樹脂顏色為深褐色，表面光澤，為固體形態(tài)，其綜合性能如下：軟化點(diǎn)為106℃、聚合速度為70S°（150℃）、揮發(fā)酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%、揮發(fā)度為1.24%。

汽車剎車片應(yīng)用改性酚醛樹脂綜合性能如下：軟化點(diǎn)為98～118℃、聚合速度為60～90S°（150℃）、揮發(fā)酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于5%、揮發(fā)度低于2%。由此可以得知，上述生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的改性酚醛樹脂的綜合性能，能夠滿足汽車剎車片應(yīng)用改性酚醛樹脂的需求。

在熱性能方面，對(duì)比的是改性酚醛樹脂與非改性酚醛樹脂的差別，具體測(cè)試方式：在同樣的測(cè)試條件下（10℃、100μV），非改性酚醛樹脂存在2個(gè)放熱峰，分別對(duì)應(yīng)230℃、470℃，此時(shí)表示樹脂正在進(jìn)行氧化分解反應(yīng)；改性酚醛樹脂同樣存在2個(gè)放熱峰，分別對(duì)應(yīng)340℃、530℃，這表示改性酚醛樹脂的熱分解溫度更高，熱穩(wěn)定性更好。

3.2 改性酚醛樹脂制備汽車剎車片綜合性能分析

改性酚醛樹脂在制備汽車剎車片的綜合性能更加良好，具體表現(xiàn)如下：改性酚醛樹脂制備汽車剎車片的沖擊強(qiáng)度為0.53J/cm2，酚醛樹脂制備汽車剎車片的沖擊強(qiáng)度為0.42J/cm2；在不同溫度條件下，改性酚醛樹脂制備汽車剎車片的摩擦性能均優(yōu)于酚醛樹脂制備汽車剎車片的摩擦性能；改性酚醛樹脂制備汽車剎車片的磨損率低于酚醛樹脂制備汽車剎車片的磨損率。這表示，改性酚醛樹脂制備汽車剎車片的安全性提高，應(yīng)用壽命延長。

3.3 改性酚醛樹脂制備汽車剎車片綜合性能影響因素分析

3.3.1 反應(yīng)物配制比例

在酸性環(huán)境中，羥甲基與酚環(huán)氫原子、羥甲基與羥甲基的反應(yīng)速度均大于醛與酚的反應(yīng)速度。熱塑性酚醛樹脂的生成基于羥甲基衍生物的生成，具體來講，在縮聚反應(yīng)過程中，讓甲醛量不足，能夠生成線型熱塑性酚醛樹脂，此時(shí)，醛與酚的配置比例為1∶0.875；如果甲醛量過少，會(huì)導(dǎo)致酚醛樹脂分子鏈較短，這會(huì)降低酚醛樹脂的軟化點(diǎn)、減慢酚醛樹脂的聚合速度；如果甲醛量過多，會(huì)導(dǎo)致酚醛樹脂分子鏈較長，這會(huì)提高酚醛樹脂的軟化點(diǎn)、加快酚醛樹脂的聚合速度，嚴(yán)重情況下會(huì)直接生成固型熱塑性酚醛樹脂，導(dǎo)致反應(yīng)物質(zhì)不能從釜內(nèi)流出。

3.3.2 改性酚醛樹脂反應(yīng)時(shí)間

如果反應(yīng)時(shí)間過長，會(huì)增加酚醛樹脂的平均摩爾質(zhì)量，進(jìn)而提高酚醛樹脂的軟化點(diǎn)、加快酚醛樹脂的聚合速度。在實(shí)際的改性酚醛樹脂生產(chǎn)過程中，影響反應(yīng)時(shí)間的因素較多，有蒸汽壓力穩(wěn)定程度、反應(yīng)器形式和材質(zhì)等，為此，操作人員需要在生產(chǎn)過程中結(jié)合反應(yīng)物質(zhì)的黏稠程度來判斷反應(yīng)情況，進(jìn)而掌握好反應(yīng)時(shí)間，避免反應(yīng)物質(zhì)出現(xiàn)回流反應(yīng)時(shí)間過長的問題。具體來講，需要從回流反應(yīng)時(shí)間進(jìn)入到2h之后，便開始反復(fù)取樣測(cè)試，以此來判斷反應(yīng)物質(zhì)需要繼續(xù)進(jìn)行回流反應(yīng)的時(shí)間；將取樣反應(yīng)物導(dǎo)入到冷水中，如果反應(yīng)物質(zhì)呈現(xiàn)為膏狀物質(zhì)，并且能夠拉長、不沾手、能夠扯斷、擠壓時(shí)有水分排出，便表示反應(yīng)物質(zhì)的回流反應(yīng)時(shí)間已經(jīng)足夠，此時(shí)便可以結(jié)束回流反應(yīng)。

4 結(jié)束語

改性酚醛樹脂在汽車剎車片生產(chǎn)中的應(yīng)用，能夠切實(shí)提高汽車剎車片應(yīng)用質(zhì)量和性能，顯著表現(xiàn)是提高了汽車剎車片摩擦性能和抗沖擊性能。改性酚醛樹脂生產(chǎn)工藝較為完善，能夠確保改性酚醛樹脂生產(chǎn)過程的可靠性和穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)過程的可操作性和可控制性。并且改性酚醛樹脂生產(chǎn)成本較低。