3.6.1 纳米SiO2改性硼酚醛树脂
（1）改性方法及机理分析 有报道用纳米SiO2和桐油双改性硼酚醛树脂。
制备过程：首先是苯酚和硼酸进行酯化反应生成硼酸酯，然后再投入纳米SiO2粉体，超声波分散，最后加入多聚甲醛和桐油，进行缩聚反应，得到双改性硼酚醛树脂。桐油改性的硼酚醛树脂（TBPF）和SiO2/桐油双改性的硼酚醛树脂（NTBPF）红外光谱参见图3-18，NTBPF光谱在1033cm-1处、470cm-1处出现了SiO2特征峰，说明SiO2嵌入到基体树脂中。
图3-18 桐油/BPF和SiO2/桐油/BPF的红外光谱
1—桐油/BPF；2—SiO2/桐油/BPF
（2）热性能分析 桐油改性的硼酚醛树脂DSC/TG曲线见图3-19。热失重过程可分为三个阶段，即干燥固化、预碳化和碳化。第一陡坡为干燥固化阶段，主要是试样中游离的小分子释放出来。DSC曲线在70～130℃有1个明显的放热峰，此为试样固化反应放热峰；中间平缓的区域为预碳化阶段，失重速度减小，主要是由于硼杂化产生的化学键及次级键热稳定性强所致；第二陡坡为碳化阶段，失重速度加快。
图3-19 TBPF的DSC/TG曲线
SiO2/桐油改性的硼酚醛树脂DSC/TG曲线见图3-20。在250℃以前由于二者的缩合固化作用机理基本相同，因此两树脂的TG曲线基本相同。但在250℃以后，NTBPF树脂的TG曲线在每一个温度点上残炭率提高5％～8％，这可能是因为纳米SiO2粒子的表面与聚合物有机相极性节点存在较强的相互作用，从而提高聚合物分子链断裂的能量，提高了其耐热性，在残炭率为80％时，NTBPF树脂热失重温度为450℃，而TBPF树脂为400℃，高出50℃。
图3-20 NTBPF的DSC/TG曲线
（3）摩擦性能分析 将改性硼酚醛树脂制备的无石棉编织型制动带试样在D-MS定速式摩擦磨损机上按GB/T 11834—2000规范进行测试，结果见表3-15。
表3-15 改性硼酚醛树脂制备的无石棉编织型制动带摩擦系数
TBPF和NTBPF试样在各温度点上的摩擦系数、抗热衰退温度点和抗磨损能力都高于国家标准，且摩擦系数恢复性能良好。一般的，在摩擦材料的所有组分中，基体树脂的热稳定性最弱。但由于杂化改性使酚醛树脂内含硼三向交联结构和烷基链状结构形成互穿体型结构，增强了树脂耐热性，使得摩擦材料具有很好的热衰减性能。添加纳米SiO2的硼酚醛树脂在200℃时未见衰减，而TBPF已有衰减的迹象，这是由NTBPF耐热性较高所决定的，故具有更好的抗热衰减性能。NTBPF的抗磨损能力也有一定提高，尤其是200℃以前抗磨损性能显著，这主要是纳米SiO2粒子均匀分布于基体树脂长碳链的极性节点上，能够在树脂中起到填充补强、增加键能、强化界面黏结、减少自由体积作用，从而全面改善材料的摩擦性能。高于200℃时，由于有机物碳化加剧，纳米分布极性点被破坏而磨损率增大。