汽车制动液发展现状及发展趋势的可行性研究

第一节 汽车制动液的简介

汽车制动液是液压制动系统中传递制动压力的液态介质，使用在采用液压制动系统的车辆中。制动液又称刹车油或迫力油，它的英文名为Brake Fluid，是制动系统制动不可缺少的部分，而在制动系统之中，它是作为一个力传递的介质，因为液体是不能被压缩的，所以从总泵输出的压力会通过制动液直接传递至分泵之中。（可行性研究）

第二节 国内外汽车制动液研究发展现状

在合成型制动液中,醇醚型制动液于20世纪50年代研制成功,主要采用的是聚乙二醇醚体系。该类制动液具有较高的平衡回流沸点、较低的低温粘度、良好的橡胶适应性,对金属的腐蚀较低,但聚乙二醇醚吸收空气中的水分后易水解,生成低沸点共沸物或少量酸性物质,导致高温性能下降,使用条件苛刻时容易发生气阻,随着水分含量的增加,低温粘度增大,低温性能下降,另外也会降低制动液对金属的防护性能,加快制动系统金属零部件的锈蚀。

20世纪70年代初,随着汽车工业和高速公路的发展,具有更高干、湿平衡回流沸点、较低低温粘度和低水敏感性的酯型制动液成为各国制动液制造厂家的研究热点。由于硼酸酯能与水发生化学反应而减少制动液中溶解水或游离水的存在,从而改变酯型制动液的水敏感性能,因此,硼酸酯型制动液得到快速发展。有资料表明,美、欧、日等发达国家对乙二醇醚及其硼酸酯型制动液进行了大量研究,如美国奥林化学公司于1971年首先获得了相关领域的第一个专利,此后,美国道化学公司、联合碳化物公司、日本三洋化学工业公司、东邦化学工业公司、油脂公司、中央化学工业公司、德国BASF公司、HOECFIST公司、英国帝国化学工业公司以及法国、俄罗斯等国的有关厂家都做了许多研究工作。日本1983年发表的“硼酸酯型制动液”和美国1987年发表的 DOT4制动液进展”报告表明,DOT4制动液主要就是硼酸酯型制动液。

随着对乙二醇醚及其硼酸酯技术研究工作的深入,进入80 年代后,人们又相继研制出了具有比DOT4制动液高、低温性能和使用寿命更优异的乙二醇醚硼酸酯型超级DOT4和DOT5.1制动液。其中超级DOT4制动液是欧洲国家在DOT4制动液基础上研制的具有更高干、湿平衡回流砩点、更好低温性能和更长使用寿命的高质量合成制动液。欧洲最有发展前途的制动液就是超级DOT4制动液,虽然它不是一个正式的制动液级别,但被许多汽车厂家认可,并得到广泛应用。DOT5.1制动液是满足DOT5性能指标要求的合成硼酸酯型制动液。最近,人们开始研制符合DOT4、DOT5.1标准的低温性能更加优异的制动液,有专利报道已经能研制出-40 ℃粘度小于700的DOT5.1和-40 ℃粘度小于500的DOT4的硼酸酯型制动液。

目前,欧洲主要使用DOT4、超级DOT4制动液,很少使用DOT3制动液,DOT5或DOT5.1制动液的使用量也较少。德国使用的制动液质量等级更高,市场上几乎100%是DOT4、超级DOT4和DOT5.1产品。日本和美国车辆主要使用DOT3、DOT4制动液,但DOT4以上级别制动液的使用量越来越多。

在硅油型制动液研究方面,美军为了实施其全球作战战略,早在1967年就开始了硅酮型制动液研究,1978年又颁布了MIL-B-46176硅酮型全天候汽车通用制动液规格。虽然与醇醚硼酸酯型制动液相比,硅酮型制动液具有更优异的高、低温性能,吸水性小,且吸水后的粘度和沸点几乎不变,是一种全天候的制动液,但其成本是醇醚型制动液的2~3倍,并与醇醚型制动液不相容,所以到目前为止,硅酮型制动液主要在美军车辆及少数特种车辆上使用,其他国家车辆使用较少。80年代人们又成功研制出了硅酯型制动液,在保持硅酮型制动液优异的高、低温性能基础上,解决了与硼酸酯型制动液的相容性问题。随后在赛车中得到了广泛使用。

根据1999年的不完全统计,我国已有各种类型的汽车制动液生产厂家600余家,年产量约为15000～18000 t。目前,虽然加强了对制动液生产企业的整顿和规范,但制动液生产厂家仍有数百家,其中具备完整检测手段和开发能力的企业所占比例较少。因此制动液市场部分产品质次价低的现象依然存在,国家质量技术监督局在2005年第2季度对北京、天津、上海、江苏、浙江、福建、陕西等7个省市47家企业生产的机动车制动液产品进行了抽查,制动液产品的抽查结果显示,目前不少机动车制动液产品质量状况不佳,本次抽查合格率仅为45%。

另外,中国制动液的研发水平与发达国家相比在某些细节方面仍存在不足,例如,硼酸酯型制动液的耐水性和水解稳定性一直是很重要的指标,在使用上,人们希望制动液要有良好的耐水性,在贮存上,又希望制动液具有很好的水解稳定性,这就要求硼酸酯型制动液既要水解,又不能水解太快或太多。而现有的国内的一些专利象CN1107506A、CN1315494A、CN1355279A等单方面侧重于使用,更多的考虑耐水性,忽视了水解稳定性。

第三节 我国汽车制动液的发展趋势

制动液新产品的开发与应用以及标准的修订都是为满足汽车液压制动系统对高性能的制动液产品需要而进行的,例如现代汽车制动系统,由于汽车平均速度的增加及密闭式车轮设计导致空气流动不好,使制动液要承受更高的温度,要求制动液必须有更好的高温性能,防止制动液因气化而产生气阻,导致制动失灵;ABS制动防抱死系统的采用,要求制动液具有更好的流动性和抗气阻性能;制动系统的设计,无法完全阻止水分进入制动系统,而水分的进入会使制动液的沸点和粘度下降,影响制动性能,为适应潮湿气候环境,要求制动液有较高的湿沸点即低水敏感性;制动系统中有各种金属零部件,要求制动液不应对零部件产生腐蚀,否则会使制动泵中的活塞和缸壁间隙增大,产生泄漏,导致压力下降,制动失灵,现在一般商用车的制动泵壳体采用铸铁,要求制动液具有良好的防锈性能,因此新修订的GB 12981-2008将其列入了非强制性考核指标。

随着近年来我国汽车工业的发展趋势已逐渐向国际水平靠近,同时,国外生产的高性能车辆也不断地进入我国,低档DOT3醇醚型合成制动液使用量所占比例将越来越小,中、高档DOT4、DOT5.1醇醚硼酸酯型合成制动液由于其优异的高、低温性能和良好的性价比将得到更大的发展,硅酮型DOT5制动液因其生产成本高,以及与醇醚型、醇醚硼酸酯型合成制动液不相容,发展前景将受到一定限制,硅酯型制动液虽然在赛车中得到广泛使用,但要将其应用于普通车俩,仍要经历一段时间。

综上所述,我国汽车制动液总体质量技术水平已经发展到了较高的水平,已经能够满足各种车辆的使用要求。但汽车行业发展的日新月异,相应的汽车制动液的性能指标不断提高与完善,随着制动液组成配方研究以及相应的性能试验工作进一步深入开展,届时,我国汽车制动液的质量技术水平将得到更加全面的发展。

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