一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂及其制備方法，所述的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂是通過腰果殼油和鉬酸對酚醛樹脂進行聯(lián)合改性而得。所得的改性后的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂沖擊強度為4.7-6.3KJ/m2，熱分解溫度為495-520℃，因此本發(fā)明的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂具有較好的耐高溫性和柔韌性，延長制動閘瓦的使用壽命和更換周期，保證軌道交通穩(wěn)定、安全和長期運行的可靠性，并降低運行成本。
【專利說明】一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軌道交通車輛用的閘瓦的粘合劑的制備方法，特別是涉及一種采用金屬鉬化合物和腰果殼油對酚醛樹脂聯(lián)合改性制備的軌道交通車輛用的閘瓦粘結樹脂。
【背景技術】
[0002]合成地鐵專用閘瓦是以高摩擦系數(shù)為特征的功能性高分子復合材料，是軌道交通車輛制動裝置主要部件，直接影響列車運行舒適、平穩(wěn)和制動安全、有效?；w樹脂是閘瓦生產(chǎn)中關鍵粘合劑，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)該類產(chǎn)品時一般采用通用型酚醛樹脂，其缺點是耐高溫性能較差，熱分解溫度僅為420°C ;且脆性較大，沖擊強度為2.4KJ/m2，制品易因高速列車緊急制動時的巨大沖擊力，并由此產(chǎn)生瞬間高溫引起樹脂熱衰退分解、閘瓦片碎裂并導致制動裝置失效，給列車安全運行產(chǎn)生隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的之一是為了解決上述的通用型酚醛樹脂耐高溫性能較差，熱分解溫度僅為420°C，脆性較大，沖擊強度僅為2.4KJ/m2等技術問題而提供一種高韌性、耐高溫的軌道交通 車輛用閘瓦粘結樹脂，其最終的熱分解溫度可達495-520°C，沖擊強度為
4.7-6.3KJ/m2。
[0004]本發(fā)明的目的之二是提供上述的一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂的制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術原理
腰果殼油(CNSL)是一種重要的天然苯酚類化合物，來源于主要生長在印度南部的漆樹果實殼中，是從成熟的腰果殼中萃取而得的粘稠性液體，其主要結構是間位上帶一個15個碳的單烯或雙烯烴長鏈的酚，因此CNSL既有酚類化合物的特征，又有脂肪族化合物的柔性，可起內(nèi)增塑作用，改進酚醛樹脂的韌性。腰果殼油改性酚醛樹脂用于摩擦材料，摩擦性能優(yōu)良，摩擦過程中表面形成的炭化膜柔軟而又有韌性不易脫落，使摩擦材料表面的組成和發(fā)熱狀態(tài)均勻，保證穩(wěn)定的摩擦性能，但是CNSL脂肪側鏈對樹脂的耐熱性有一定影響。
[0006]在普通酚醛樹脂中引入鑰，可提高樹脂的耐熱性，尤其是瞬時耐高溫性能，熱分解溫度達550°C，比氨酚醛、鋇酚醛要好，其成炭率也高。隨著樹脂中鑰含量的增加，樹脂熱分解溫度提高，可作為高溫燒蝕材料、摩擦材料和膠黏劑等。
[0007]本發(fā)明旨在制備一種腰果殼油和鑰酸雙改性酚醛樹脂，利用腰果殼油的高強度、高韌性和鑰酸的耐高溫、耐燒蝕性能，以滿足現(xiàn)代軌道交通車輛合成閘瓦粘結樹脂的各項性能要求。
[0008]本發(fā)明的技術方案
一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，即采用鑰酸和腰果殼油對酚醛樹脂進行聯(lián)合改性而得。
[0009]上述的一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂的制備方法，具體包括如下步驟:
(I)、將腰果殼油、苯酚、鑰酸加入到容器中，控制攪拌轉速為300-800r/min，溫度為65-70°C進行反應30-60min，得到反應液I ;
(2)、在步驟(1)得到的反應液I中加入甲醛和催化劑1，在攪拌狀態(tài)下升溫至95-100°C進行回流反應110-120min，得到反應液2 ；
所述的催化劑I為H2SO4和H3PO4的混合物，H2SO4和H3PO4的質(zhì)量比為1:3;
(3)、將步驟(2)所得的反應液2冷卻至70-80°C，加入催化劑2，攪拌20_30min，然后升溫至100°C，常壓脫水30-40min ;接著升溫至125_130°C，進行真空脫水40_60min，真空度控制為3-5mmHg，趁熱出料，即得軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂；
所述的催化劑2為NaOH和BaSO4的混合物，NaOH和BaSO4的質(zhì)量比為1:1;
上述制備過程中所用的腰果殼油、苯酚、鑰酸、甲醛、催化劑I和催化劑2的量，按質(zhì)量百分比計算，即腰果殼油:苯酚:鑰酸:甲醛:催化劑1:催化劑2為22.4-27.8%:
33.4-38.6%:4.8-6.1%:30.3-32.7%:1.0-1.2%:1.2%-1.4% ；
其中苯酚與甲醛的量按 摩爾比計算，即苯酚:甲醛為1: 0.82-0.87。
[0010]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明涉及一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，由于采用金屬鉬化合物和腰果殼油對酚醛樹脂聯(lián)合改性，由于采用的腰果殼油對酚醛樹脂進行內(nèi)增韌作用，改進了酚醛樹脂的韌性，改性后的酚醛樹脂沖擊強度由2.4KJ/m2提高到4.7-6.3KJ/m2 ;同時，采用的鑰酸化合物，將鑰原子引入酚醛樹脂結構中提高了最終所得的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂的耐熱性，尤其是瞬時耐高溫性能，因此熱分解溫度由420°C提高到495-520°C。
[0011]綜上所述，本發(fā)明采用一種采用金屬鉬化合物和腰果殼油對酚醛樹脂聯(lián)合改性制備的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，其具有較高的韌性和耐高溫性能，可延長制動閘瓦的使用壽命和更換周期，保證軌道交通穩(wěn)定、安全和長期運行的可靠性，并降低運行成本，可以滿足現(xiàn)代軌道交通車輛閘瓦對粘結劑的要求。
具體實施方案
[0012]下面通過具體的實施例對本發(fā)明進一步闡述，但其并不限制本發(fā)明的保護范圍。
[0013]實施例1
一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，通過具體包括如下步驟的方法制備而成:
(1)、將22.4g腰果殼油、38.6g苯酚、4.8g鑰酸加入到容器中，控制攪拌轉速為300r/min，反應溫度為65°C，反應30min，得到反應液I ;
(2)、在步驟(1)得到的反應液I中加入31.Sg甲醛和1.2g催化劑1，在攪拌狀態(tài)下升溫至98°C，回流反應llOmin，得到反應液2 ；
所述的催化劑I為催化劑I為H2SO4和H3PO4的混合物，其中H2SO4和H3PO4的質(zhì)量比為
1:3 ；
(3)、將步驟(2)所得的反應液2冷卻至75°C，加入1.2g催化劑2，攪拌20min，然后升溫至100°C,常壓脫水40min ;接著升溫至130°C,進行真空脫水40min,真空度控制為3mmHg,趁熱出料，即得閘瓦粘結樹脂；
所述的催化劑2為NaOH和BaSO4的混合物，NaOH和BaSO4的質(zhì)量比為1:1;
上述制備過程中所用的腰果殼油、苯酚、鑰酸、甲醛、催化劑I和催化劑2的量，按質(zhì)量百分比計算，即腰果殼油:苯酚:鑰酸:甲醛:催化劑1:催化劑2為22.4%:38.6%:4.8%:31.8%:1.2%:1.2% ；
其中苯酚與甲醛的量按摩爾比計算，即苯酚:甲醛為1: 0.82。
[0014]上述所得的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，經(jīng)擺錘式?jīng)_擊強度試驗機(深圳新三思材料檢測有限公司、型號ZBC-1400-2)進行測定，其沖擊強度為5.4KJ/m2。
[0015]上述所得的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，經(jīng)熱失重分析儀(美國PerkinElmer儀器公司生產(chǎn)的Pyris Diamond TG-DSC)，在升溫速率為10°C/min，氮氣氣氛，流量為20mL/min的條件下進行測定，其熱分解溫度為495°C。
[0016]因此，上述所得的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂具有優(yōu)良綜合性能，其韌性和耐高溫性能適應軌道列車高速重載的制動要求。
[0017]實施例2
一種軌道交通車輛用閘 瓦粘結樹脂，通過具體包括如下步驟的方法制備而成:
(1)、將22.4g腰果殼油、37.3g苯酚、5.2g鑰酸加入到容器中，控制攪拌轉速為500r/min,反應溫度為70°C,反應45min,得到反應液I ;
(2)、在步驟(1)得到的反應液I中加入32.7g甲醛和1.0g催化劑1，在攪拌狀態(tài)下升溫至100°C，回流反應120min，得到反應液2 ；
所述的催化劑I為催化劑I為H2SO4和H3PO4的混合物，其中H2SO4和H3PO4的質(zhì)量比為
1:3 ；
(3)、將步驟(2)所得的反應液2冷卻至70°C，加入1.4g催化劑2，攪拌30min，然后升溫至100°C,常壓脫水30min ;接著升溫至125°C,進行真空脫水60min,真空度控制為3mmHg,趁熱出料，即得閘瓦粘結樹脂；
所述的催化劑2為NaOH和BaSO4的混合物，NaOH和BaSO4的質(zhì)量比為1:1;
上述制備過程中所用的腰果殼油、苯酚、鑰酸、甲醛、催化劑I和催化劑2的量，按質(zhì)量百分比計算，即腰果殼油:苯酚:鑰酸:甲醛:催化劑1:催化劑2為22.4%:37.3%:5.2%:
32.7%:1.0%:1.4% ；
其中苯酚與甲醛的量按摩爾比計算，即苯酚:甲醛為1: 0.87。
[0018]上述所得的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，經(jīng)擺錘式?jīng)_擊強度試驗機(深圳新三思材料檢測有限公司、型號ZBC-1400-2)進行測定，其沖擊強度為4.7KJ/m2。
[0019]上述所得的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂,經(jīng)熱失重分析儀(美國PerkinElmer儀器公司生產(chǎn)的Pyris Diamond TG-DSC)，在升溫速率為10°C/min，氮氣氣氛，流量為20mL/min的條件下進行測定，其熱分解溫度為510°C。
[0020]因此，上述所得的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂具有優(yōu)良綜合性能，其韌性和耐高溫性能適應軌道列車高速重載的制動要求。
[0021]實施例3
一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，通過具體包括如下步驟的方法制備而成:
(1)、將27.8g腰果殼油、33.4g苯酚、6.1g鑰酸加入到容器中，控制攪拌轉速為800r/min,反應溫度為70°C，反應60min，得到反應液I ;
(2)、在步驟(1)得到的反應液I中加入30.3g甲醛和1.1g催化劑1，在攪拌狀態(tài)下升溫至100°C，回流反應120min，得到反應液2 ；
所述的催化劑I為催化劑I為H2SO4和H3PO4的混合物，其中H2SO4和H3PO4的質(zhì)量比為1:3 ；
(3)、將步驟(2)所得的反應液2冷卻至80°C，加入1.3g催化劑2，攪拌30min，然后升溫至100°C,常壓脫水30min ;接著升溫至125°C,進行真空脫水60min,真空度控制為5mmHg,趁熱出料，即得閘瓦粘結樹脂；
所述的催化劑2為NaOH和BaSO4的混合物，NaOH和BaSO4的質(zhì)量比為1:1;
上述制備過程中所用的腰果殼油、苯酚、鑰酸、甲醛、催化劑I和催化劑2的量，按質(zhì)量百分比計算，即腰果殼油:苯酚:鑰酸:甲醛:催化劑1:催化劑2為27.8%:33.4%:6.1%:30.3%:1.1%:1.3% ；
其中苯酚與甲醛的量按摩爾比計算，即苯酚:甲醛為1: 0.85。
[0022]上述所得的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，經(jīng)擺錘式?jīng)_擊強度試驗機(深圳新三思材料檢測有限公司、型號ZBC-1400-2)進行測定，其沖擊強度為6.3KJ/m2。
[0023]上述所得的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，經(jīng)熱失重分析儀(美國PerkinElmer儀器公司生產(chǎn)的Pyris Diamond TG-DSC)，在升溫速率為10°C/min，氮氣氣氛，流量為20mL/min的條件下進行測定，其熱分解溫度為520°C。
[0024]因此，上述所得的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂具有優(yōu)良綜合性能，其韌性和耐高溫性能適應軌道列車高速重載的制動要求。
[0025] 以上所述僅是本發(fā)明的實施方式的具體舉例，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，其特征在于所述的軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂是通過腰果殼油和鑰酸對酚醛樹脂進行聯(lián)合改性，其改性過程具體包括如下步驟: (1)、將腰果殼油、苯酚、鑰酸加入到容器中，控制攪拌轉速為300-800r/min，溫度為65-70°C進行反應30-60min，得到反應液I ; (2)、在步驟(1)得到的反應液I中加入甲醛和催化劑1，在攪拌狀態(tài)下升溫至95-100°C進行回流反應110-120min，得到反應液2 ； 所述的催化劑I為H2SO4和H3PO4的混合物，H2SO4和H3PO4的質(zhì)量比為1:3; (3)、將步驟(2)所得的反應液2冷卻至70-80°C，加入催化劑2，攪拌20_30min，然后升溫至100°C，常壓脫水30-40min ;接著升溫至125_130°C，進行真空脫水40_60min，真空度控制為3-5mmHg，趁熱出料，即得軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂； 所述的催化劑2為NaOH和BaS O4的混合物，NaOH和BaSO4的質(zhì)量比為1:1; 上述改性過程中所用的腰果殼油、苯酚、鑰酸、甲醛、催化劑I和催化劑2的量，按質(zhì)量百分比計算，即腰果殼油:苯酚:鑰酸:甲醛:催化劑1:催化劑2為22.4-27.8%:33.4-38.6%:4.8-6.1%:30.3-32.7%:1.0-1.2%:1.2%-1.4% ； 其中苯酚與甲醛的量按摩爾比計算，即苯酚:甲醛為1: 0.82-0.87。
2.如權利要求1所述的一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，其特征在于所述的改性過程具體包括如下步驟: (1)、將腰果殼油、苯酚、鑰酸加入到容器中，控制攪拌轉速為800r/min，反應溫度為70°C，反應60min，得到反應液I ; (2)、在步驟(1)得到的反應液I中加入甲醛和催化劑1，在攪拌狀態(tài)下升溫至100°C，回流反應120min,得到反應液2 ； (3)、將步驟(2)所得的反應液2冷卻至80°C，加入催化劑2，攪拌30min，然后升溫至100°C,常壓脫水30min ;接著升溫至125°C,進行真空脫水60min,真空度控制為5mmHg,趁熱出料，即得閘瓦粘結樹脂； 上述制備過程中所用的腰果殼油、苯酚、鑰酸、甲醛、催化劑I和催化劑2的量，按質(zhì)量百分比計算，即腰果殼油:苯酚:鑰酸:甲醛:催化劑1:催化劑2為27.8%:33.4%:6.1%:30.3%:1.1%:1.3% ； 其中苯酚與甲醛的量按摩爾比計算，即苯酚:甲醛為1: 0.85。
3.如權利要求1所述的一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，其特征在于所述的改性過程具體包括如下步驟: (1)、將腰果殼油、苯酚、鑰酸加入到容器中，控制攪拌轉速為300r/min，反應溫度為65。。，反應30min，得到反應液I ； (2)、在步驟(1)得到的反應液I中加入甲醛和催化劑1，在攪拌狀態(tài)下升溫至98°C，回流反應IIOmin,得到反應液2 ； (3)、將步驟(2)所得的反應液2冷卻至75°C，加入催化劑2，攪拌20min，然后升溫至100°C,常壓脫水40min ;接著升溫至130°C,進行真空脫水40min,真空度控制為3mmHg,趁熱出料，即得閘瓦粘結樹脂； 上述改性過程中所用的腰果殼油、苯酚、鑰酸、甲醛、催化劑I和催化劑2的量，按質(zhì)量百分比計算，即腰果殼油:苯酚:鑰酸:甲醛:催化劑1:催化劑2為22.4%:38.6%:4.8%:.31.8%:1.2%:1.2% ； 其中苯酚與甲醛的量按摩爾比計算，即苯酚:甲醛為1: 0.82。
4.如權利要求1所述的一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂，其特征在于所述的改性過程具體包括如下步驟: (1)、將腰果殼油、苯酚、鑰酸加入到容器中，控制攪拌轉速為500r/min，反應溫度為700C，反應45min，得到反應液I ; (2)、在步驟(1)得到的反應液I中加入甲醛和催化劑1，在攪拌狀態(tài)下升溫至100°C，回流反應120min,得到反應液2 ； (3)、將步驟(2)所得的反應液2冷卻至70°C，加入催化劑2，攪拌30min，然后升溫至IOO0C，常壓脫水30min ;接著升溫至125°C，進行真空脫水60min，真空度控制為3mmHg，趁熱出料，即得閘瓦粘結樹脂； 上述改性過程中所用的腰果殼油、苯酚、鑰酸、甲醛、催化劑I和催化劑2的量，按質(zhì)量百分比計算，即腰果殼油:苯酚:鑰酸:甲醛:催化劑1:催化劑2為22.4%:37.3%:5.2%:.32.7%:1.0%:1.4% ； 其中苯酚與甲醛的量按摩爾比計算，即苯酚:甲醛為1: 0.87。
5.如權利要求1所述的一種軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂的制備方法，其特征在于具體包括如下步驟: (1)、將腰果殼油、苯酚、鑰酸加入到容器中，控制攪拌轉速為300-800r/min，溫度為.65-70°C進行反應30-60min，得到反應液I ; (2)、在步驟(1)得到的反應液I中加入甲醛和催化劑1，在攪拌狀態(tài)下升溫至95-100°C進行回流反應110-120min，得到反應液2 ； 所述的催化劑I為H2SO4和H3PO4的混合物，按質(zhì)量比計算，其中H2SO4 =H3PO4為1:3 ; (3)、將步驟(2)所得的反應液2冷卻至70-80°C，加入催化劑2，攪拌20_30min，然后升溫至100°C，常壓脫水30-40min ;接著升溫至125_130°C，進行真空脫水40_60min，真空度控制為3-5mmHg，趁熱出料，即得軌道交通車輛用閘瓦粘結樹脂； 所述的催化劑2為NaOH和BaSO4的混合物，NaOH和BaSO4的質(zhì)量比為1:1; 上述改性過程中所用的腰果殼油、苯酚、鑰酸、甲醛、催化劑I和催化劑2的量，按質(zhì)量百分比計算，即腰果殼油:苯酚:鑰酸:甲醛:催化劑1:催化劑2為22.4-27.8%:.33.4-38.6%:4.8-6.1%:30.3-32.7%:1.0-1.2%:1.2%-1.4% ； 其中苯酚與甲醛的量按摩爾比計算，即苯酚:甲醛為1: 0.82-0.87。
【文檔編號】C09J161/14GK103980851SQ201310482678
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權日:2013年10月16日
【發(fā)明者】陳財根, 金立平, 劉全林, 周權, 顧澄中, 吳愛椿 申請人:上海華信摩擦材料有限公司