水分對(duì)制動(dòng)液原材料平衡回流沸點(diǎn)的影響

蘇 俊，楊善杰，高君保，陳炳耀,2,3

(1 廣東三和控股有限公司油品研究所，廣東 中山 528429；2 廣東三和化工科技有限公司技術(shù)中心，廣東 中山 528429；3 廣東阜和實(shí)業(yè)有限公司技術(shù)中心，廣東 中山 528434)

制動(dòng)液[1]是汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)中重要的組成部分，它承擔(dān)著制動(dòng)系統(tǒng)傳遞力的作用，影響汽車(chē)的安全性能。因部分制動(dòng)液原材料中含有能吸收水分的親水基團(tuán)，因此制動(dòng)液從原料的運(yùn)輸、到成品的生產(chǎn)、再到產(chǎn)品的使用的過(guò)程中，易吸收空氣中的水分從而降低沸點(diǎn)[2]。沸點(diǎn)是制動(dòng)液的重要指標(biāo)之一，當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)溫度高于制動(dòng)液沸點(diǎn)時(shí)，制動(dòng)液部分汽化，在制動(dòng)系統(tǒng)中產(chǎn)生氣阻，從而延緩制動(dòng)效果甚至使制動(dòng)系統(tǒng)失靈。

目前制動(dòng)液的配方中，主要以醇醚型制動(dòng)液以及硼酸酯型制動(dòng)液為主，醇醚類物質(zhì)結(jié)構(gòu)中含有羥基，易吸收空氣中的水分，從而影響相關(guān)的性能指標(biāo)。本文通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)探究水分對(duì)醇醚型制動(dòng)液的不同原材料平衡回流沸點(diǎn)的影響，通過(guò)測(cè)試其不同水分含量下的平衡回流沸點(diǎn)探究不同材料對(duì)水分的敏感程度。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 制動(dòng)液原材料

表1 制動(dòng)液原材料列表Table 1 List of brake fluid raw materials

按照不同類型分別選用了如表1所示的三種不同制動(dòng)液原材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖1 二乙二醇甲醚

圖2 二甘醇

圖3 聚醚Fig.3 Polyether

1.1.2 儀器設(shè)備

BF-52剎車(chē)液平衡回流沸點(diǎn)測(cè)定器，卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀，85-2數(shù)顯恒溫磁力攪拌器、溫度計(jì)，濕度計(jì)，電子天平等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

NB/SH/T 0430-2019制動(dòng)液平衡回流沸點(diǎn)測(cè)定法[3]；GB/T 6283-2008 化工產(chǎn)品中水分含量的測(cè)定卡爾·費(fèi)休法(通用方法)[4]。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

按照卡爾·費(fèi)休水分測(cè)定方法測(cè)試表1中四種不同制動(dòng)液原材料的水分。按照蒸餾水的占比為0%、1%、2%、3%、6%、9%分別稱取0 g、1 g、2 g、3 g、6 g、9 g蒸餾水，然后按比例分別加入制動(dòng)液原材料，精確至0.001 g，密封并在相同的攪拌速度下，攪拌20～30 min，待攪拌結(jié)束取出，并在室溫的條件下靜置1 h。待含有水分的制動(dòng)液原材料靜置結(jié)束，按照制動(dòng)液平衡回流沸點(diǎn)測(cè)定法[3]往燒瓶中分別加入3～4顆沸石，以及60 mL與水混合的制動(dòng)液原材料，在相同室溫及大氣壓下測(cè)定含水量不同的制動(dòng)液原材料的平衡回流沸點(diǎn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 卡爾費(fèi)休水分測(cè)試結(jié)果

按照化工產(chǎn)品中水分含量的測(cè)定卡爾·費(fèi)休法(通用方法)測(cè)出四種不同制動(dòng)液原材料水分含量如表2所示。

表2 制動(dòng)液原材料含水量表Table 2 Water content table of brake fluid raw materials

如表2所示，四種制動(dòng)液原材料的含水量均小于0.1%，可忽略材料本身含水量對(duì)本實(shí)驗(yàn)造成的影響。

2.2 水分對(duì)原材料平衡回流沸點(diǎn)的影響

按照制動(dòng)液平衡回流沸點(diǎn)測(cè)定法[3]測(cè)出四種不同制動(dòng)液原材料平衡回流沸點(diǎn)如表3所示。

從表3可以看出在水分加入量為0～9%的情況下，制動(dòng)液原材料平衡回流沸點(diǎn)隨水分的降低而降低。原因：①水分與制動(dòng)液原材料互溶，蒸餾水與制動(dòng)液原材料相溶形成沸點(diǎn)較低的共沸物，因此，少量的水也能影響制動(dòng)液的平衡回流沸點(diǎn)；②對(duì)于互溶的雙液體或多液體體系，沸點(diǎn)與其組成有關(guān)，蒸餾水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)為100 ℃，而制動(dòng)液原材料的平衡回流沸點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下高于100 ℃，因此制動(dòng)液原材料隨水分含量的增加，沸點(diǎn)降低[5]。

表3 蒸餾水比例與制動(dòng)液原材料平衡回流沸點(diǎn)表Table 3 Ratio of distilled water and boiling point of brake fluid raw materials

從表3可看出，制動(dòng)液原材料平衡回流沸點(diǎn)降低值隨加水量的增加而降低。聚醚的沸點(diǎn)降低值大于二甘醇與二乙二醇甲醚，說(shuō)明水分對(duì)聚醚的影響比其它兩個(gè)制動(dòng)液原材料大。水分對(duì)三種醇醚型材料的影響大小：聚醚>二甘醇>二乙二醇甲醚；結(jié)構(gòu)中含有的羥基數(shù)量對(duì)比：聚醚>二甘醇>二乙二醇甲醚。材料結(jié)構(gòu)中羥基數(shù)量越多，越容易吸收空氣中的水分，與水的溶解度也越大，更容易形成沸點(diǎn)低的共沸物。

3 制動(dòng)液原材料的防吸水

3.1 根據(jù)原材料結(jié)構(gòu)改變防吸水措施

以材料的結(jié)構(gòu)以及成本，應(yīng)對(duì)不同的材料采取不同的措施。對(duì)于羥基個(gè)數(shù)不同的醇醚類原材料，羥基個(gè)數(shù)多的材料需做更完善的防吸水措施；對(duì)于羥基個(gè)數(shù)相同的醇醚類原材料，需對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量較小的物質(zhì)做更完善的防水措施，儲(chǔ)存質(zhì)量相同的儲(chǔ)罐中，相對(duì)分子質(zhì)量越小的材料，分子數(shù)量越多，儲(chǔ)罐中的羥基含量也越多。

3.2 根據(jù)原材料生產(chǎn)、儲(chǔ)存及運(yùn)輸環(huán)境改變防吸水措施

上游材料主要由乙二醇等含有羥基的物質(zhì)，對(duì)上游原材料的水分進(jìn)行把控，嚴(yán)格控制生產(chǎn)過(guò)程中的濕度。根據(jù)季節(jié)的變化、材料儲(chǔ)存以及運(yùn)輸位置的變化對(duì)防吸水措施進(jìn)行調(diào)整，濕度大的地方可適當(dāng)擺放吸濕劑、或者進(jìn)行物理吸濕。

4 結(jié) 論

水分降低制動(dòng)液原材料的平衡回流沸點(diǎn)，且隨水分含量增加，材料的沸點(diǎn)降低，沸點(diǎn)降低值減小。對(duì)于醇醚型制動(dòng)液原材料，羥基個(gè)數(shù)越多，越容易吸收空氣中的水分，水分對(duì)沸點(diǎn)的影響越大。羥基個(gè)數(shù)相同的情況下，儲(chǔ)存質(zhì)量相同的制動(dòng)液原材料，相對(duì)分子質(zhì)量越小的物質(zhì)，越容易吸收空氣中的水分。為保證原材料性能的同時(shí)考慮防吸水措施的成本，需根據(jù)制動(dòng)液原材料結(jié)構(gòu)、存放環(huán)境等的不同，準(zhǔn)備不同的防吸水措施。