有机碱作用于硼酸酯型制动液中的影响探究

廖辉云++陈炳耀++杨善杰++潘津炼

摘 要：随着汽车性能不断提高和车辆制动系统结构的不断完善，对汽车制动液性能要求也越来越高。本文分别介绍脂肪胺类二正丁胺、醇胺类二乙醇胺、酰胺类二甲基甲酰胺三类调节剂对硼酸酯型制动液各性能的影响。

关键字：醇醚硼酸酯制动液；有机碱；硼酸酯；醇醚

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

0 前言

以目前汽车行业的快速发展对制动液性能推到新高度，传统工艺的制动液已满足不了大多数车辆的使用要求。汽车制动液可以按照其生产原料的不同分为三种类型：醇型、矿物油型和合成型制动液[1]，合成硼酸酯型制动液是当前市场占有率较高的一类制动液，各项质量指标要求较醇型、矿物油型更加严苛。其优越的性能表现在具有更高的干、湿平衡回流沸点，不易产生气阻而造成刹车滞后；更低的低温运动粘度，在温度低的环境下硼酸酯型制动液流动性具佳，避免行车制动过程中刹车失灵；对制动系统中各种金属配件的腐蚀性小，橡胶适应性强，处于整个制动系统中不会影响配件的正常工作；抗氧化性能优越，高温下合成硼酸酯型制动液难以被氧化，原有的基本性能不易发生改变；蒸发损失小，合成硼酸酯型制动液长时间处于行车制动工作状态下，高温蒸发量小保证了制动液长期工作下不需要频繁添加。

现以硼酸酯为主体，醇醚为稀释剂和各种添加剂调和而成的合成硼酸酯型制动液，满足以上优越性能还需进行原材料筛选实验，市场上现有的硼酸酯、醇醚、复合剂复配调和后的制动液，在其它指标合格的前提下PH值不达标，将在本文讨论筛选出合适的PH调节剂以满足合成硼酸酯型制动液各项质量指标。

1 试验部分

1.1 试样

实验所需材料有：（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）复合剂；（5）二正丁胺、二乙醇胺、二甲基甲酰胺，除以上主要材料外还需辅助材料有蒸馏水、无水乙醇、PH缓冲溶液、0.1mol/L氢氧化钠溶液。

1.2 试验条件

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、复合剂依次测出其干、湿平衡回流沸点、-40℃低温运动粘度以及PH值这三项重要基本指标，筛选出质量指标较优的硼酸酯和醇醚稀释剂。复合剂的加量在2-5%范围内，二正丁胺、二乙醇胺、二甲基甲酰胺的加量为0，0.1%，0.25%，0.4%，0.55%，0.7%，0.85%，1%。

1.3 试验设备

试验所采用的仪器有低温运动粘度测定器，平衡回流沸点测定器，数显PH计，天平（精确度0.1mg），数显磁力搅拌器，玻璃干燥室，烘箱。

1.4 试验方法

制动液指标测定按GB/T265《石油产品运动粘度测定法和动力粘度》[2]，SH/T 0430《刹车液平衡回流沸点测定法》[3]，GB 12981《制动液PH值测定法》、《制动液湿平衡回流沸点测定法》、《制动液金属叠片腐蚀检验法》、《制动液蒸发损失检验法》、《制动液橡胶适应性检验法》[4]。

2 试验结果与分析

试验所需原材料硼酸酯与醇醚稀释剂的平衡回流沸点、低温运动粘度、PH值如下表1所示。

由实验结果表明，可直观看出各种硼酸酯和醇醚稀释剂的质量指标数据，该把握选择原材料的两个方向，一是选择干濕平衡回流沸点高的主体材料，二是选择低温运动粘度小的主体材料，同类材料之间的PH值变化比较小，不影响材料的选择。上表显示结果可得出以下结论，多丁醚硼酸酯与四乙二醇甲醚数据可满足沸点高、低温运动粘度低等质量要求。确定主体材料之后，通过配方小试实验确定合适的配比，同时满足平衡回流沸点、低温运动粘度两指标要求的前提下调整PH值，以下讨论如何选择合适的有机碱作用于醇醚硼酸酯制动液中。

2.1 复合剂影响DOT3、DOT4、DOT5.1制动液PH变化趋势

在不加PH调节剂之前体系的PH变化，由复合剂的加量来调节体系的PH值，取合适基础配比作为实验小样探究随着复合剂的加量0、1%、2%、3%、4%、5%整体PH的变化趋势如下图1所示。

随着增加复合剂的占比体系PH值有明显的增加趋势，针对硼酸酯型制动液配方配比的差异，所构成的DOT3、DOT4、DOT5.1基础液之间的PH值也有所差异，不同牌号的制动液随着质量级别的提升其基础液的PH值随之降低，在不加复合剂的情况下基础液的PH值是不达标的，加入复合剂一方面可以改善基础液的性能或者赋于基础液新的性能，另一方面就是调节体系的PH值使体系呈中强碱性，避免制动液长期使用过程中氧化PH值呈酸性后腐蚀制动系统金属部件。由上图表明复合剂的加量一般在3-5%左右，控制复合剂的加量可适当降低成本。

由上图1曲线图可知，加入复合剂来调节PH值成本比较高，结合复合剂的基本参数指标如表1所示，由于复合剂的低温性能受限，对复合剂的加量需要控制在一个范围内，若加量过高会影响制动液体系的低温性能，使得体系的某些质量指标不合格。现考虑加入有机碱来适当调节体系的PH值，针对不同种类的有机碱PH调节剂来考察其对不同体系制动液的影响，现挑选具有代表性的以下几种来进行实验证明，有脂肪胺类二正丁胺、醇胺类二乙醇胺、酰胺类二甲基甲酰胺三类。

2.2 二正丁胺影响DOT3、DOT4、DOT5.1制动液PH变化趋势

在控制复合剂加量的前提下DOT3、DOT4、DOT5.1体系的PH值都在中性左右，为了提高体系的PH值可加入有机碱二正丁胺来调节体系呈中强碱性，二正丁胺的加量依次为0，0.1%，0.25%，0.4%，0.55%，0.7%，0.85%，1%整体PH的变化趋势如下图2所示。endprint

三种体系加入复合剂后仍不能有效的解决体系的PH值，现加入有机碱二正丁胺来调节体系PH值。由上图2表明，DOT3体系的初始PH值在中性偏上，随着加入二正丁胺PH值有所提升，少量的二正丁胺对DOT3体系有较显著的影响；DOT4体系的初始PH值在中性偏下，二正丁胺的加入量要比DOT3体系高才能达到同一个PH值水平；DOT5.1体系的初始PH值也在中性偏下，比DOT4体系的初始PH值要低一些，随着加大二正丁胺的加量也能达到预期的PH值。

2.3 二乙醇胺影響DOT3、DOT4、DOT5.1制动液PH变化趋势

在控制复合剂加量的前提下DOT3、DOT4、DOT5.1体系的PH值都在中性左右，为了提高体系的PH值可加入有机碱二乙醇胺来调节体系呈中强碱性，二乙醇胺的加量依次为0，0.1%，0.25%，0.4%，0.55%，0.7%，0.85%，1%整体PH的变化趋势如图3所示。

图2经实验表明加入二正丁胺能达到调节三种体系制动液PH值的目的，现分析二乙醇胺调节剂对三种体系制动液PH值影响。对总体PH调节效果来说，二乙醇胺的调节效果不如二正丁胺，随着提高二乙醇胺的加量体系的PH值上升的幅度较慢，不能以较少的加入量达到调节PH值的目的，PH调节剂加量过大会影响到制动液体系的其它质量指标，平衡回流沸点与低温运动粘度这两个常规指标就会直接受到影响，因而调节剂的加量需适当引入。

2.4 二甲基甲酰胺影响DOT3、DOT4、DOT5.1制动液PH变化趋势

在控制复合剂加量的前提下DOT3、DOT4、DOT5.1体系的PH值都在中性左右，为了提高体系的PH值可加入有机碱二甲基甲酰胺来调节体系呈中强碱性，二甲基甲酰胺的加量依次为0，0.1%，0.25%，0.4%，0.55%，0.7%，0.85%，1%整体PH的变化趋势如下图4所示。

图3经实验表明加入二乙醇胺不能有效调节三种体系制动液的PH值，由图4呈现出的结果也不符合达到调节PH值的目的，二甲基甲酰胺的加量对体系PH的影响也不敏感，需要较大的加入量才能达到调节体系PH值，这也将会影响到体系的其它质量指标，体系的变化趋势与二乙醇胺体系相当。三种调节剂碱性最佳的需属二正丁胺，适当的加量能达到调节体系PH的目的，最终的加量不会影响到其它参数指标，考虑达标的同时也需要注重节约成本，实现利用最大化。

3 结论

（1）单纯靠复合剂来调节制动液体系的PH值达不到所需目标值，需要外加PH调节剂才能够很好的调整。若是强制增加复合剂的量来提高体系的PH值，将会影响其它质量指标，另一不足就是加大生产成本。

（2）通过加入有机碱来调节不同体系制动液的PH值从数据显示可以很好的得到调整，从三种不同类型的PH调节剂得出的结论可以看出，二正丁胺的碱性最强，具有较好调节体系PH值的优势，很好的赋予主体材料一些新的性能。

参考文献：

[1]李霞.DOT5.1汽车制动液的研制[J].汽车工艺与材料，2000（10）：59-60.

[2]GB/T265.石油产品运动粘度测定法和动力粘度[S].

[3]SH/T 0430.刹车液平衡回流沸点测定法[S].

[4]GB 12981.机动车辆制动液[S].

作者简介：廖辉云（1993-），男，江西赣州人，研究方向：润滑剂。endprint