制動液對不同橡膠的適應性及其顏色變化的分析

呂 娜

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制動液對不同橡膠的適應性及其顏色變化的分析

呂 娜

（北京汽車股份有限公司汽車研究院，北京 101300）

文章以丁腈橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠、三元乙丙橡膠材料汽車制動系統(tǒng)橡膠件為研究，在一定的溫度不同時間下，將四種不同材料的橡膠件分別浸入同種型號制動液中，試驗完成后檢測試液外觀顏色（色度）、試液元素分析、橡膠材料的體積膨脹率以及樣件外觀。試驗結(jié)果表明，同種制動液，對不同橡膠的適應性是不一樣的，主要取決于橡膠材料種類的不同，通過本試驗研究可以為汽車制動系統(tǒng)橡膠密封件選材提供技術參數(shù)。

制動液；色度；體積變化率；橡膠

前言

當今，汽車已經(jīng)成為人們無可替代的交通工具之一，制動液用于汽車液壓制動或離合器系統(tǒng)中，是保證汽車制動系統(tǒng)穩(wěn)定、靈敏操作和汽車行駛安全的重要物質(zhì)。制動系統(tǒng)中裝配有許多橡膠密封件，在高溫條件下長期浸置于制動液中，制動液對橡膠材料的適應性不但影響橡膠材料的機械強度、體積變化，而且影響制動液性能，直接關系到制動系統(tǒng)的安全可靠性。[1]

以丁苯橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠、三元乙丙橡膠等汽車制動系統(tǒng)橡膠件為研究，四種不同材料的橡膠件分別浸入同種型號制動液中，在120℃恒定的溫度下保持一定的時間，浸泡時間為0h，24h，48h，70h，完成后檢測試液外觀顏色（色度）、試液元素分析、橡膠材料的體積膨脹率。

對于同一制動液而言，因不同橡膠材料與其適應性不同[2]。通過對試驗后橡膠試樣的體積變化及外觀、制動液試液外觀、色度、元素含量進行分析研究，選定出與制動液適應性良好的橡膠材料，為汽車設計提供更高制動安全性。

1 試驗設計

1.1 試樣

試驗選用制動液（DOT4），橡膠樣件材料為丁腈橡膠（NBR）、丁苯橡膠（SBR）、天然橡膠(NR)、三元乙丙橡膠(EPDM)；

1.2 試驗方法概要

制作橡膠試樣，分別浸入制動液（DOT4）中,在120℃溫度下分別保持24h、48h、70h后，取出橡膠樣件并檢測橡膠樣件的體積膨脹率（%）、樣件外觀，試液的色度、外觀以及試液中元素分析。

1.3 試驗設備

試驗設備明細：分析天平（0.1mg）、比色管、比色、儀、油品元素分析儀、高溫試驗箱。

1.4 試驗方法

1.4.1 試驗標準

制動液橡膠適應性試驗按GB 12981-2012《機動車輛制動液-附錄K制動液橡膠適應性檢驗法》；試液色度按照SH/T 0168 《石油產(chǎn)品色度測定法》進行檢測；試液成分分析（元素含量）按照GB/T 17476《使用過的潤滑油中添加劑元素、磨損金屬和污染物以及基礎油中某些元素測定法》進行檢測。

1.4.2 制動液不同橡膠適應性檢測

制作3組丁腈橡膠（NBR）、三元乙丙橡膠(EPDM)橡膠、丁苯橡膠（SBR）、天然橡膠(NR)材料試樣，用乙醇清洗，濾紙吸干，綢布擦凈并吹干后，分別稱量其質(zhì)量，再在室溫下的蒸餾水中稱量其質(zhì)量。

分別將試樣放入到試驗杯內(nèi)，加入75ml制動液試樣保證淹沒橡膠試樣，另準備一只試驗燒杯倒入相同體積的制動液，試驗杯加蓋鍍錫鐵皮蓋后放到120℃的高溫試驗箱中，分別經(jīng)過24h，48h，70h之后，取出用橡膠樣件，用乙醇清洗，用吸水濾紙擦拭干凈，觀察記錄試樣外觀及檢測橡膠試樣的體積膨脹率，并對試液外觀及色度、成分分析（元素含量）進行檢測。

2 試驗結(jié)果分析

2.1 不同橡膠材料對制動液顏色及外觀的影響

在120℃溫度下，浸泡各橡膠的制動液顏色外觀及顏色（色度）的變化如表1中所示：）

如表1中試驗結(jié)果所示，在恒定溫度120℃的試驗條件下，隨著浸泡時間的增加，浸泡丁腈橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠的試液外觀均出現(xiàn)由清亮透明變?yōu)闇啙幔以囈和庥^顏色隨著浸泡時間的增加而變深，色度值顯著增加。未浸泡橡膠的試液及浸泡三元乙丙橡膠的試液外觀顏色則變化較小且呈清亮透明；說明制動液對三元乙丙橡膠有良好的適應性。

表1 制動液試液外觀及顏色變化

在120℃恒定溫度下，浸泡各橡膠試樣的制動液中元素含量的變化如表2所示。隨著浸泡時間增長，浸泡丁腈橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠的試液中Zn、S元素的含量分別顯著增加，其他元素含量沒有異常變化；而浸泡三元乙丙橡膠試液中Zn和S元素的含量，隨著浸泡時間增長則變化不大，其他元素無異常變化；未浸樣件試液試驗前后均不含Zn、S等非制動液組成元素。試樣中Zn、S元素含量增加值以及色度增加值按照從高到低的順序是：丁腈橡膠試液＞丁苯橡膠試液＞天然橡膠試液＞三元乙丙橡膠試液＞未浸橡膠件試液

結(jié)合表1及表2可以看出，試液中因溶解了橡膠中的少量物質(zhì)，導致制動液中非制動液組成元素增加。在120℃恒定溫度下，隨著浸泡時間增長，試液中Zn和S元素的含量增加，試液溶解橡膠中含硫含鋅物質(zhì)增多，則試液顏色越深（色度值越大）。隨著浸泡時間的增加，橡膠材料對制動液的適應性影響越大，因此，針對汽車制動系統(tǒng)中密封件的選材我們應選用與制動液適應性良好的三元乙丙橡膠材料。

表2 試液中元素含量的變化

2.2 制動液對橡膠相容性的影響

在高溫下，隨著浸泡時間的增加，橡膠對制動液的適應性影響增大，同樣，橡膠因為溶脹體積及外觀也會發(fā)生變化。

如表3所示，在120℃恒定溫度的條件下，隨著浸泡時間的增加丁腈橡膠和丁苯橡膠材料的體積變化率明顯增加，丁腈橡膠材料的體積變化率達到117.69%，而三元乙丙橡膠的體積變化率最小。橡膠體積變化率由大到小排序為丁腈橡膠＞丁苯橡膠＞天然橡膠＞三元乙丙橡膠。

表3 橡膠試樣體積膨脹率

如表4所示，在120℃高溫條件下，隨著浸泡時間的增加，丁腈橡膠試樣的外觀出現(xiàn)發(fā)粘、析出炭黑的現(xiàn)象，天然橡膠試樣外觀析出炭黑，無發(fā)粘現(xiàn)象，三元乙丙橡膠和丁苯橡膠試樣外觀均未出現(xiàn)發(fā)粘、析出炭黑的現(xiàn)象。

表4 橡膠試樣體積膨脹率

結(jié)合表3和表4可以得出，高溫條件下隨著浸泡時間的增加，制動液對橡膠相容性的的影響越大，橡膠因為溶脹作用體積變化率逐漸增大。

3 結(jié)論

（1）在恒定的高溫條件下。橡膠對制動液外觀顏色的影響隨著浸泡時間的增長而增大。

（2）在相同的浸泡時間條件下，橡膠對制動液外觀顏色的影響隨著制動液對橡膠的適應性增大而減小。

（3）通過制動液橡膠適應性試驗驗證，三元乙丙橡膠與制動液的相容性優(yōu)于丁腈橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠。制動液對丁腈橡膠的適應性較差，不能用于汽車制動系統(tǒng)的密封零件中。

[1] 李紅波.機動車制動液的選擇和使用.物探裝備.2006年第16卷.

[2] 徐曉寧,徐穎等.合成型汽車制動液的制備.遼寧化工.1999年第28卷.

[3] GB 12981-2012.機動車輛制動液-附錄K制動液橡膠適應性檢驗法.

Analysis Of Adaptability And Color Change Of Brake Fluid To Different Rubbers

Lv Na

（R&D Center, BAIC Motor Corporation LTD., Beijing 101300）

In this paper, nitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, natural rubber, ethylene-propylene-diene-propyl -ene rubber materials for automotive brake system rubber parts for research, Under certain temperature and different time, the rubber parts of four different materials were immersed in the brake fluid of the same type. After the test, the color (chromati -city), the element analysis, the volume expansion rate of the rubber material and the appearance of the sample were detected. The test results show that the adaptability of the same brake fluid to different rubber is different, mainly depends on the different types of rubber materials, through this test study can provide technical parameters for the selection of rubber seals in automotive brake system.

Brake fluid; Chroma; Volume change; Rubber

U463.5

A

1671-7988(2018)21-152-03

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呂娜（1982.02-），女，就職于北京汽車股份有限公司汽車研究院。主要研究車用非金屬材料技術、化工材料開發(fā)和應用及整車環(huán)保性能開發(fā)方向，重點負責車內(nèi)空氣質(zhì)量、禁限用物質(zhì)和可回收利用率、非金屬材料開發(fā)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.052