3.6.1 納米SiO2改性硼酚醛樹脂
（1）改性方法及機理分析 有報道用納米SiO2和桐油雙改性硼酚醛樹脂。
制備過程：首先是苯酚和硼酸進行酯化反應生成硼酸酯，然后再投入納米SiO2粉體，超聲波分散，最后加入多聚甲醛和桐油，進行縮聚反應，得到雙改性硼酚醛樹脂。桐油改性的硼酚醛樹脂（TBPF）和SiO2/桐油雙改性的硼酚醛樹脂（NTBPF）紅外光譜參見圖3-18，NTBPF光譜在1033cm-1處、470cm-1處出現了SiO2特征峰，說明SiO2嵌入到基體樹脂中。
圖3-18 桐油/BPF和SiO2/桐油/BPF的紅外光譜
1—桐油/BPF；2—SiO2/桐油/BPF
（2）熱性能分析 桐油改性的硼酚醛樹脂DSC/TG曲線見圖3-19。熱失重過程可分為三個階段，即干燥固化、預碳化和碳化。第一陡坡為干燥固化階段，主要是試樣中游離的小分子釋放出來。DSC曲線在70～130℃有1個明顯的放熱峰，此為試樣固化反應放熱峰；中間平緩的區域為預碳化階段，失重速度減小，主要是由于硼雜化產生的化學鍵及次級鍵熱穩定性強所致；第二陡坡為碳化階段，失重速度加快。
圖3-19 TBPF的DSC/TG曲線
SiO2/桐油改性的硼酚醛樹脂DSC/TG曲線見圖3-20。在250℃以前由于二者的縮合固化作用機理基本相同，因此兩樹脂的TG曲線基本相同。但在250℃以后，NTBPF樹脂的TG曲線在每一個溫度點上殘炭率提高5％～8％，這可能是因為納米SiO2粒子的表面與聚合物有機相極性節點存在較強的相互作用，從而提高聚合物分子鏈斷裂的能量，提高了其耐熱性，在殘炭率為80％時，NTBPF樹脂熱失重溫度為450℃，而TBPF樹脂為400℃，高出50℃。
圖3-20 NTBPF的DSC/TG曲線
（3）摩擦性能分析 將改性硼酚醛樹脂制備的無石棉編織型制動帶試樣在D-MS定速式摩擦磨損機上按GB/T 11834—2000規范進行測試，結果見表3-15。
表3-15 改性硼酚醛樹脂制備的無石棉編織型制動帶摩擦系數
TBPF和NTBPF試樣在各溫度點上的摩擦系數、抗熱衰退溫度點和抗磨損能力都高于國家標準，且摩擦系數恢復性能良好。一般的，在摩擦材料的所有組分中，基體樹脂的熱穩定性最弱。但由于雜化改性使酚醛樹脂內含硼三向交聯結構和烷基鏈狀結構形成互穿體型結構，增強了樹脂耐熱性，使得摩擦材料具有很好的熱衰減性能。添加納米SiO2的硼酚醛樹脂在200℃時未見衰減，而TBPF已有衰減的跡象，這是由NTBPF耐熱性較高所決定的，故具有更好的抗熱衰減性能。NTBPF的抗磨損能力也有一定提高，尤其是200℃以前抗磨損性能顯著，這主要是納米SiO2粒子均勻分布于基體樹脂長碳鏈的極性節點上，能夠在樹脂中起到填充補強、增加鍵能、強化界面黏結、減少自由體積作用，從而全面改善材料的摩擦性能。高于200℃時，由于有機物碳化加劇，納米分布極性點被破壞而磨損率增大。