正丁醇醚化酚醛树脂在汽车刹车片胶黏剂上的应用研究*

于伟民，乔明书，眭时月

（1.黑龙江省科学院 石油化学研究院，黑龙江 哈尔滨 150040;2.黑龙江省科学院 高技术研究院,黑龙江 哈尔滨 150020）

正丁醇醚化酚醛树脂在汽车刹车片胶黏剂上的应用研究*

于伟民1，2，乔明书1，眭时月1，2

（1.黑龙江省科学院 石油化学研究院，黑龙江 哈尔滨 150040;2.黑龙江省科学院 高技术研究院,黑龙江 哈尔滨 150020）

介绍了正丁醇醚化酚醛树脂的制备方法，考察了正丁醇醚化酚醛树脂在汽车刹车片胶黏剂上的应用。结果表明：正丁醇醚化酚醛树脂能够提高汽车刹车片胶黏剂的工艺和技术性能。

正丁醇醚化酚醛树脂；胶黏剂；汽车刹车片

前言

汽车刹车片胶黏剂主要用于汽车刹车片、火车合成闸瓦、拖拉机离合器片、转向磨片、摩托车刹车片等各种磨擦片的粘接及各类机械设备的制动器的胶接。汽车刹车片的种类主要有两种，一种是盘式刹车片，其主要用在小轿车或轻型车上，一种是鼓式刹车片，主要用在中型或重型车上。盘式刹车片所用的胶黏剂有盘片胶（用来粘接刹车片和摩擦材料）、盘式刹车片减震胶黏剂（刹车片蹄铁涂层胶、刹车片的减震、防腐等用途）、浸胶或底胶（刹车片蹄铁涂层胶，刹车片的涂色、防腐等用途）。鼓式刹车片所用的胶黏剂有鼓片黏胶（用来粘接刹车片和摩擦材料）、浸胶或底胶（刹车片蹄铁涂层胶，作为刹车片的涂色、防腐等）。

汽车刹车片胶黏剂的成分主要为酚醛树脂系胶黏剂，根据各种汽车刹车片胶黏剂的不同种类和用途，采用不同催化体系、不同分子结构形式以及不同种类改性的酚醛树脂作为主体成分。通常为了减少胶层的脆性，增强胶层的内聚强度及柔韧性，采用丁腈橡胶、聚乙烯缩丁醛、尼龙等不同的增韧材料对酚醛树脂进行改性。

正丁醇醚化酚醛树脂是通过丁醇醚化酚醛树脂的酚羟基，在酚醛树脂分子上引入柔性支链的分子内增韧改性酚醛树脂，醚化后的酚醛树脂在溶剂中的溶解性及与其他树脂、橡胶等的混溶性均得到改进。

1 实验部分

1.1 原料

工业苯酚，蓝星化工哈尔滨公司；工业甲醛，哈尔滨巨业化工；氧化锌，分析纯；工业乙酸乙酯，山东金沂蒙集团有限公司；工业酒精，吉林石化；工业正丁醇，哈尔滨德阳化工；丁腈橡胶-40，兰化公司；尼龙548，美国杜邦；聚乙烯醇缩乙醛，天津光大冰峰新材料；有机硅氧烷酚醛树脂，自制；热固性酚醛树脂，自制。

1.2 正丁醇醚化酚醛树脂的制备

称取定量的苯酚、甲醛和氧化锌搅拌加热到99℃，恒温反应5.5h，降温到60℃左右，减压蒸馏脱水，脱水完成后加入过量的正丁醇，在反应装置上连接一回流分水器，搅拌加热到反应溶液微沸，共沸冷凝分水，通过计量生成的水量（可通过质量或体积测量生成水的分子数占投料苯酚分子数比），控制醚化反应进程（醚化度），醚化反应完成后减压蒸馏脱出回收未反应的正丁醇。加入定量的乙酸乙酯搅拌均匀，得到正丁醇醚化酚醛树脂溶液。

1.3 分析测试仪器

NDJ-1旋转黏度计、GT-AI-7000L10伺服控制电脑系统拉力试验机、阿贝折光仪（2WAJ）、天平等。

2 结果与讨论

2.1 正丁醇醚化酚醛树脂对汽车刹车片粘胶的影响

那么，如何进行反思呢？科顿等1993年提出了一个反思框架和反思过程：选择反思问题——理解反思问题——建立解决假设——实施行动计划。布鲁巴奇等1994年提出了四种反思的方法：反思日记、详细描述、交流讨论、行动研究。

取热固性酚醛树脂120g、有机硅氧烷酚醛树脂120g、丁腈橡胶50g和乙酸乙酯320g，再加入促进剂、活化剂、固化剂和骨架填料等配制成汽车刹车片胶黏剂。作为对比试验将其中的60g热固性酚醛树脂用60g正丁醇醚化酚醛树脂替换，其他成分不变。

2.1.1 酚醛树脂的醚化度对胶黏剂粘接强度的影响

酚醛树脂的酚羟基与正丁醇醚化反应的程度，即参与醚化反应的酚羟基占酚醛树脂中酚羟基总量的百分比，定义为酚醛树脂的醚化度。

考察了加入不同醚化度酚醛树脂的胶黏剂，在常温和250℃下的试片的粘接强度，结果见图1。

图1 不同醚化度树脂对胶黏剂强度的影响Fig.1 Effect of different etherification degree of resin on adhesive strength

从对比试验可发现，酚醛树脂的醚化度低达不到对酚醛树脂的分子内增韧改性作用，酚醛树脂的醚化度太高，即引入的支链太多时会影响胶黏剂与蹄铁和摩擦材料的粘接效果。当酚醛树脂的醚化度为35%～40%时，配制胶黏剂的剪切强度较高，因此在酚醛树脂的醚化改性过程中，控制酚羟基的醚化度为35%～40%

2.1.2 正丁醇醚化酚醛树脂胶黏剂和普通胶黏剂的性能对比

考察了37%的正丁醇醚化酚醛树脂配制胶黏剂与普通胶黏剂的试片和实片粘接强度对比，具体见表1。

表1 两种胶黏剂的试片剪切强度实验Table 1 Shear strength test on blocks of two adhesives

试验结果表明，加入醚化酚醛树脂配制胶黏剂的室温剪切强度略有提高，而250℃高温剪切强度有较大的提高。

通过实片粘接的破坏性实验，考察对比两种胶黏剂的实际使用效果，通过剪切破坏，说明最好的粘接效果是摩擦材料破坏，而不是胶层破坏。摩擦材料的破坏面积越大，说明胶黏剂的粘接效果越好，具体见表2。

表2 两种胶黏剂的试片破坏性实验Table 2 Destructive test on blocks of two adhesives

试验结果表明，加入醚化酚醛树脂配制胶黏剂的试片破坏试验效果好于不加醚化树脂的胶黏剂，也就是说加入醚化酚醛树脂后，能够提高胶黏剂对蹄铁和摩擦材料的键合力，提高粘接效果。

2.2 正丁醇醚化酚醛树脂对汽车刹车片浸胶的影响

选取150g热固性酚醛树脂、100g有机硅氧烷酚醛树脂、10g尼龙66、10g聚乙烯醇缩乙醛、900g乙酸乙酯和300g工业酒精，再加入增塑剂、消光剂和黑颜料等配制成汽车刹车片黑色亚光浸胶。作为对比试验将其中的70g热固性酚醛树脂用70g正丁醇醚化酚醛树脂替换，其他成分不变。

2.2.1 醚化酚醛树脂的加入对黑色亚光浸胶工艺性能的影响

为了增加胶液的稳定性，改善胶液使用工艺性能，我们选择性加入正丁醇醚化酚醛树脂，对黑色亚光浸胶进行改性，具体见表3。

表3 醚化酚醛树脂对胶黏剂性能的影响Table 3 Effect of etherification phenolic resin on properties of adhesive

从对比试验可以看出加入正丁醇醚化酚醛树脂大大改善了黑色亚光浸胶的贮存稳定性和应用工艺性能。

2.2.2 耐盐雾试验对比测试

将配制的两种浸胶样品分别浸渍刹车片蹄铁，预热挥发溶剂，固化后同时进行盐雾对比试验。

盐雾试验的条件：盐雾室温度为27℃，盐水浓度5%，空压机压力3MPa,间歇10s喷雾。

未加入正丁醇醚化酚醛树脂的黑色亚光浸胶的耐盐雾时间可达到200h，而加入正丁醇醚化酚醛树脂的黑色亚光浸胶的耐盐雾时间能够达到300h。正丁醇醚化酚醛树脂改性后的黑色亚光浸胶的耐盐雾能力有了极大的提高。

2.3 浸胶和黏胶配合使用后的粘接对比试验

处理好的试片和实片分别用黑色亚光浸胶和加入醚化酚醛树脂的黑色亚光浸胶浸渍，预热后，再分别用对应的黏胶和加入醚化酚醛树脂的黏胶，涂片粘接试片和实片，测试剪切强度和实片破坏试验，结果见表4。

Study on Application of N-butylated Phenolic Resin in Adhesive for Automobiles Brake Pad

YU Wei-min1,2,QIAO Ming-shu1and SUI Shi-yue1,2
（1.Institute of Petrochemistry,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040,China;2.Insistitute of Advanced Technology,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040,China）

The preparation of n-butylated phenolic resin was introduced.The application of n-butylated phenolic resin on automobiles brake pad was investigated.The result showed that the n-butylated phenolic resin could improve the process and technical performances of adhesive for automobiles brake pad.

N-butylated phenolic resin;adhesive;automobiles brake pad

TQ437.4

B

101-0017（2015）03-0222-03

2015-02-03 *基金项目：哈尔滨市科技中小企业创新基金项目（编号：2013FB5CJ009）；黑龙江省院所基本应用技术研究专项课题

于伟民（1970-），男，黑龙江海伦人，副研究员，主要从事精细化工产品与胶黏剂的研究。