有機堿作用于硼酸酯型制動液中的影響探究

廖輝云++陳炳耀++楊善杰++潘津煉

摘 要：隨著汽車性能不斷提高和車輛制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷完善，對汽車制動液性能要求也越來越高。本文分別介紹脂肪胺類二正丁胺、醇胺類二乙醇胺、酰胺類二甲基甲酰胺三類調(diào)節(jié)劑對硼酸酯型制動液各性能的影響。

關(guān)鍵字：醇醚硼酸酯制動液；有機堿；硼酸酯；醇醚

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.241

0 前言

以目前汽車行業(yè)的快速發(fā)展對制動液性能推到新高度，傳統(tǒng)工藝的制動液已滿足不了大多數(shù)車輛的使用要求。汽車制動液可以按照其生產(chǎn)原料的不同分為三種類型：醇型、礦物油型和合成型制動液[1]，合成硼酸酯型制動液是當前市場占有率較高的一類制動液，各項質(zhì)量指標要求較醇型、礦物油型更加嚴苛。其優(yōu)越的性能表現(xiàn)在具有更高的干、濕平衡回流沸點，不易產(chǎn)生氣阻而造成剎車滯后；更低的低溫運動粘度，在溫度低的環(huán)境下硼酸酯型制動液流動性具佳，避免行車制動過程中剎車失靈；對制動系統(tǒng)中各種金屬配件的腐蝕性小，橡膠適應性強，處于整個制動系統(tǒng)中不會影響配件的正常工作；抗氧化性能優(yōu)越，高溫下合成硼酸酯型制動液難以被氧化，原有的基本性能不易發(fā)生改變；蒸發(fā)損失小，合成硼酸酯型制動液長時間處于行車制動工作狀態(tài)下，高溫蒸發(fā)量小保證了制動液長期工作下不需要頻繁添加。

現(xiàn)以硼酸酯為主體，醇醚為稀釋劑和各種添加劑調(diào)和而成的合成硼酸酯型制動液，滿足以上優(yōu)越性能還需進行原材料篩選實驗，市場上現(xiàn)有的硼酸酯、醇醚、復合劑復配調(diào)和后的制動液，在其它指標合格的前提下PH值不達標，將在本文討論篩選出合適的PH調(diào)節(jié)劑以滿足合成硼酸酯型制動液各項質(zhì)量指標。

1 試驗部分

1.1 試樣

實驗所需材料有：（1）多丁醚硼酸酯、四乙二醇甲醚硼酸酯、三乙二醇甲醚硼酸酯；（2）四乙二醇甲醚、三乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚；（3）聚醚、二甘醇；（4）復合劑；（5）二正丁胺、二乙醇胺、二甲基甲酰胺，除以上主要材料外還需輔助材料有蒸餾水、無水乙醇、PH緩沖溶液、0.1mol/L氫氧化鈉溶液。

1.2 試驗條件

取上述材料中的多丁醚硼酸酯、四乙二醇甲醚硼酸酯、三乙二醇甲醚硼酸酯、四乙二醇甲醚、三乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、聚醚、二甘醇、復合劑依次測出其干、濕平衡回流沸點、-40℃低溫運動粘度以及PH值這三項重要基本指標，篩選出質(zhì)量指標較優(yōu)的硼酸酯和醇醚稀釋劑。復合劑的加量在2-5%范圍內(nèi)，二正丁胺、二乙醇胺、二甲基甲酰胺的加量為0，0.1%，0.25%，0.4%，0.55%，0.7%，0.85%，1%。

1.3 試驗設備

試驗所采用的儀器有低溫運動粘度測定器，平衡回流沸點測定器，數(shù)顯PH計，天平（精確度0.1mg），數(shù)顯磁力攪拌器，玻璃干燥室，烘箱。

1.4 試驗方法

制動液指標測定按GB/T265《石油產(chǎn)品運動粘度測定法和動力粘度》[2]，SH/T 0430《剎車液平衡回流沸點測定法》[3]，GB 12981《制動液PH值測定法》、《制動液濕平衡回流沸點測定法》、《制動液金屬疊片腐蝕檢驗法》、《制動液蒸發(fā)損失檢驗法》、《制動液橡膠適應性檢驗法》[4]。

2 試驗結(jié)果與分析

試驗所需原材料硼酸酯與醇醚稀釋劑的平衡回流沸點、低溫運動粘度、PH值如下表1所示。

由實驗結(jié)果表明，可直觀看出各種硼酸酯和醇醚稀釋劑的質(zhì)量指標數(shù)據(jù)，該把握選擇原材料的兩個方向，一是選擇干濕平衡回流沸點高的主體材料，二是選擇低溫運動粘度小的主體材料，同類材料之間的PH值變化比較小，不影響材料的選擇。上表顯示結(jié)果可得出以下結(jié)論，多丁醚硼酸酯與四乙二醇甲醚數(shù)據(jù)可滿足沸點高、低溫運動粘度低等質(zhì)量要求。確定主體材料之后，通過配方小試實驗確定合適的配比，同時滿足平衡回流沸點、低溫運動粘度兩指標要求的前提下調(diào)整PH值，以下討論如何選擇合適的有機堿作用于醇醚硼酸酯制動液中。

2.1 復合劑影響DOT3、DOT4、DOT5.1制動液PH變化趨勢

在不加PH調(diào)節(jié)劑之前體系的PH變化，由復合劑的加量來調(diào)節(jié)體系的PH值，取合適基礎配比作為實驗小樣探究隨著復合劑的加量0、1%、2%、3%、4%、5%整體PH的變化趨勢如下圖1所示。

隨著增加復合劑的占比體系PH值有明顯的增加趨勢，針對硼酸酯型制動液配方配比的差異，所構(gòu)成的DOT3、DOT4、DOT5.1基礎液之間的PH值也有所差異，不同牌號的制動液隨著質(zhì)量級別的提升其基礎液的PH值隨之降低，在不加復合劑的情況下基礎液的PH值是不達標的，加入復合劑一方面可以改善基礎液的性能或者賦于基礎液新的性能，另一方面就是調(diào)節(jié)體系的PH值使體系呈中強堿性，避免制動液長期使用過程中氧化PH值呈酸性后腐蝕制動系統(tǒng)金屬部件。由上圖表明復合劑的加量一般在3-5%左右，控制復合劑的加量可適當降低成本。

由上圖1曲線圖可知，加入復合劑來調(diào)節(jié)PH值成本比較高，結(jié)合復合劑的基本參數(shù)指標如表1所示，由于復合劑的低溫性能受限，對復合劑的加量需要控制在一個范圍內(nèi)，若加量過高會影響制動液體系的低溫性能，使得體系的某些質(zhì)量指標不合格。現(xiàn)考慮加入有機堿來適當調(diào)節(jié)體系的PH值，針對不同種類的有機堿PH調(diào)節(jié)劑來考察其對不同體系制動液的影響，現(xiàn)挑選具有代表性的以下幾種來進行實驗證明，有脂肪胺類二正丁胺、醇胺類二乙醇胺、酰胺類二甲基甲酰胺三類。

2.2 二正丁胺影響DOT3、DOT4、DOT5.1制動液PH變化趨勢

在控制復合劑加量的前提下DOT3、DOT4、DOT5.1體系的PH值都在中性左右，為了提高體系的PH值可加入有機堿二正丁胺來調(diào)節(jié)體系呈中強堿性，二正丁胺的加量依次為0，0.1%，0.25%，0.4%，0.55%，0.7%，0.85%，1%整體PH的變化趨勢如下圖2所示。endprint

三種體系加入復合劑后仍不能有效的解決體系的PH值，現(xiàn)加入有機堿二正丁胺來調(diào)節(jié)體系PH值。由上圖2表明，DOT3體系的初始PH值在中性偏上，隨著加入二正丁胺PH值有所提升，少量的二正丁胺對DOT3體系有較顯著的影響；DOT4體系的初始PH值在中性偏下，二正丁胺的加入量要比DOT3體系高才能達到同一個PH值水平；DOT5.1體系的初始PH值也在中性偏下，比DOT4體系的初始PH值要低一些，隨著加大二正丁胺的加量也能達到預期的PH值。

2.3 二乙醇胺影響DOT3、DOT4、DOT5.1制動液PH變化趨勢

在控制復合劑加量的前提下DOT3、DOT4、DOT5.1體系的PH值都在中性左右，為了提高體系的PH值可加入有機堿二乙醇胺來調(diào)節(jié)體系呈中強堿性，二乙醇胺的加量依次為0，0.1%，0.25%，0.4%，0.55%，0.7%，0.85%，1%整體PH的變化趨勢如圖3所示。

圖2經(jīng)實驗表明加入二正丁胺能達到調(diào)節(jié)三種體系制動液PH值的目的，現(xiàn)分析二乙醇胺調(diào)節(jié)劑對三種體系制動液PH值影響。對總體PH調(diào)節(jié)效果來說，二乙醇胺的調(diào)節(jié)效果不如二正丁胺，隨著提高二乙醇胺的加量體系的PH值上升的幅度較慢，不能以較少的加入量達到調(diào)節(jié)PH值的目的，PH調(diào)節(jié)劑加量過大會影響到制動液體系的其它質(zhì)量指標，平衡回流沸點與低溫運動粘度這兩個常規(guī)指標就會直接受到影響，因而調(diào)節(jié)劑的加量需適當引入。

2.4 二甲基甲酰胺影響DOT3、DOT4、DOT5.1制動液PH變化趨勢

在控制復合劑加量的前提下DOT3、DOT4、DOT5.1體系的PH值都在中性左右，為了提高體系的PH值可加入有機堿二甲基甲酰胺來調(diào)節(jié)體系呈中強堿性，二甲基甲酰胺的加量依次為0，0.1%，0.25%，0.4%，0.55%，0.7%，0.85%，1%整體PH的變化趨勢如下圖4所示。

圖3經(jīng)實驗表明加入二乙醇胺不能有效調(diào)節(jié)三種體系制動液的PH值，由圖4呈現(xiàn)出的結(jié)果也不符合達到調(diào)節(jié)PH值的目的，二甲基甲酰胺的加量對體系PH的影響也不敏感，需要較大的加入量才能達到調(diào)節(jié)體系PH值，這也將會影響到體系的其它質(zhì)量指標，體系的變化趨勢與二乙醇胺體系相當。三種調(diào)節(jié)劑堿性最佳的需屬二正丁胺，適當?shù)募恿磕苓_到調(diào)節(jié)體系PH的目的，最終的加量不會影響到其它參數(shù)指標，考慮達標的同時也需要注重節(jié)約成本，實現(xiàn)利用最大化。

3 結(jié)論

（1）單純靠復合劑來調(diào)節(jié)制動液體系的PH值達不到所需目標值，需要外加PH調(diào)節(jié)劑才能夠很好的調(diào)整。若是強制增加復合劑的量來提高體系的PH值，將會影響其它質(zhì)量指標，另一不足就是加大生產(chǎn)成本。

（2）通過加入有機堿來調(diào)節(jié)不同體系制動液的PH值從數(shù)據(jù)顯示可以很好的得到調(diào)整，從三種不同類型的PH調(diào)節(jié)劑得出的結(jié)論可以看出，二正丁胺的堿性最強，具有較好調(diào)節(jié)體系PH值的優(yōu)勢，很好的賦予主體材料一些新的性能。

參考文獻：

[1]李霞.DOT5.1汽車制動液的研制[J].汽車工藝與材料，2000（10）：59-60.

[2]GB/T265.石油產(chǎn)品運動粘度測定法和動力粘度[S].

[3]SH/T 0430.剎車液平衡回流沸點測定法[S].

[4]GB 12981.機動車輛制動液[S].

作者簡介：廖輝云（1993-），男，江西贛州人，研究方向：潤滑劑。endprint