鄭東東 劉志強(qiáng)

摘要:制動(dòng)液是汽車液壓制動(dòng)系統(tǒng)的工作介質(zhì),制動(dòng)液的質(zhì)量必須滿足汽車制動(dòng)性能的要求,隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展,制動(dòng)液的質(zhì)量也在不斷提高,其標(biāo)準(zhǔn)也隨之在改變。文章介紹了國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)液產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀和技術(shù)水平的發(fā)展,并預(yù)測(cè)了今后我國(guó)汽車制動(dòng)液的發(fā)展趨勢(shì):隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,具有優(yōu)良高、低溫性能的硼酸酯型中、高檔合成型制動(dòng)液將得到更大發(fā)展。

關(guān)鍵詞:制動(dòng)液;標(biāo)準(zhǔn);現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào):TE626.32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

Present Situation and Development Trend of Motor Brake Fluids at Home and Abroad

ZHENG Dong-dong1, LIU Zhi-qiang2

(1.PetroChina Dalian Lubricating Oil R&D Institute, Dalian 116032,China;2.PetroChina Northeast China Lubricant Marketing Company, Dalian 116021, China)

Abstract:Brake fluid is the work media of hydraulic brake systems. The quality of brake fluid must meet the requirements of automotive brake performances. With the development of automotive technology,the quality of brake fluid is improving and their standards are changing. Current status of brake fluids standards and the technology development at home and abroad are introduced in this paper. In addition, it is predicted that, along with the developing of automobile industry,middle grade and high grade borate ester based brake fluids which provide good high and low temperature property will be quickly developed in China.

Key words:brake fluid; standard; present situation; development trend

0 前言

汽車制動(dòng)液又稱為剎車油或剎車液,是用于汽車液壓制動(dòng)系統(tǒng)中傳遞壓力、使車輪制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)制動(dòng)作用的一種功能性液體。自從20世紀(jì)30年代汽車開始使用制動(dòng)液以來,經(jīng)歷了蓖麻油醇型制動(dòng)液、礦物油型制動(dòng)液和合成型制動(dòng)液。

蓖麻油醇型制動(dòng)液平衡回流沸點(diǎn)低一般只有80 ℃,高、低溫性能差,高溫下使用易產(chǎn)生氣阻,低溫下使用易發(fā)生制動(dòng)遲緩而導(dǎo)致剎車失靈;礦物油型制動(dòng)液對(duì)天然橡膠皮碗適應(yīng)性差,易脹裂發(fā)生事故,與水不相容,進(jìn)入少量水后,容易在高溫下產(chǎn)生氣阻,影響制動(dòng)力的傳遞。因此,我國(guó)和其他許多國(guó)家已基本不再使用蓖麻油醇型制動(dòng)液和礦物油型制動(dòng)液。

現(xiàn)在主要使用合成型制動(dòng)液,它主要有醇醚型、酯型和硅油型三大類型,使用最多的是醇醚型和酯型。

自合成型制動(dòng)液?jiǎn)柺乐两?引起各國(guó)制動(dòng)液制造廠家的廣泛興趣,為此美國(guó)聯(lián)邦運(yùn)輸部(DOT)于1972提出了DOT3、DOT4、DOT5制動(dòng)液標(biāo)準(zhǔn),并為了滿足汽車行業(yè)發(fā)展的需要,對(duì)制動(dòng)液的要求越來越嚴(yán)格,逐漸形成以SAE J系列和DOT系列為代表的完善的合成型制動(dòng)液標(biāo)準(zhǔn)體系,代表著當(dāng)今世界制動(dòng)液的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)。

1 國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)液標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

目前,世界上許多國(guó)家都制訂了相應(yīng)的制動(dòng)液產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)以保證制動(dòng)液產(chǎn)品的品質(zhì),其中比較典型的有:美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)SAE J1703/1704/1705系列、美聯(lián)邦車輛安全規(guī)范FMVSS NO.116 和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4925。其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

SAE系列標(biāo)準(zhǔn)概括面最廣,更新速度最快,基本與汽車工業(yè)發(fā)展要求同步。最早于1946年頒布了SAE 第一個(gè)制動(dòng)液標(biāo)準(zhǔn)SAE J70“液壓制動(dòng)液”;1967年頒布了SAE J1702、J1703標(biāo)準(zhǔn),SAE J1702標(biāo)準(zhǔn)于1987年被取消,SAE J1703標(biāo)準(zhǔn)的一些技術(shù)指標(biāo)經(jīng)過多次修訂,現(xiàn)在已是2004年版;1985年頒布了SAE J1705“低容水性制動(dòng)液”標(biāo)準(zhǔn),1997年頒布了SAE J1704“硼酸酯型制動(dòng)液”標(biāo)準(zhǔn)。

美聯(lián)邦車輛安全規(guī)范 FMVSS NO.116,最早發(fā)布于1969年,此后經(jīng)過多次修訂,FMVSS NO.116(1999)將制動(dòng)液分為DOT3、DOT4、DOT5、DOT5.1級(jí)四個(gè)牌號(hào),現(xiàn)行有效的FMVSS NO.116(2004)又將制動(dòng)液分為DOT3、DOT4、DOT5級(jí)三個(gè)牌號(hào)。

ISO 4925標(biāo)準(zhǔn)由于要在世界范圍內(nèi)使用,其列出的試驗(yàn)條件針對(duì)世界上所有國(guó)家生產(chǎn)和使用現(xiàn)狀,應(yīng)當(dāng)說屬于國(guó)際上對(duì)制動(dòng)液要求的最低水準(zhǔn),但它對(duì)各個(gè)項(xiàng)目試驗(yàn)的要求較細(xì),在一般情況下,試驗(yàn)條件很難滿足要求,起初1978年ISO 4925標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了一個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)行有效的ISO 4925(2005),基本等效采用了DOT系列標(biāo)準(zhǔn),只是增添了特別針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)使用的低溫產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(等級(jí)6)[1],這也從側(cè)面反映了國(guó)際上制動(dòng)液技術(shù)水平的提高。

現(xiàn)行的SAE J1703/1704/1705系列、美聯(lián)邦車輛安全規(guī)范FMVSS NO.116 和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4925之間除了質(zhì)量級(jí)別的劃分(見表1)有所不同外,主要還存在以下差異:

(1)SAE系列與FMVSS NO.116標(biāo)準(zhǔn)都包含了蒸發(fā)性能(間斷法)和行程模擬性能試驗(yàn),而ISO 4925沒有。

(2)SAE系列和ISO 4925的橡膠適應(yīng)性試驗(yàn)規(guī)定了兩種試驗(yàn)橡膠:丁苯和三元乙丙橡膠,FMVSS NO.116標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了一種丁苯橡膠。

此外,國(guó)際上一些較大的汽車生產(chǎn)廠商從保障產(chǎn)品質(zhì)量和維護(hù)顧客利益,以及出于自身技術(shù)角度考慮,也制訂了含有各自不同特殊要求的制動(dòng)液產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),如GM HN1796、MB DBL-7760、GM(歐洲)L-5301等,但主要技術(shù)指標(biāo)均是參照SAE、FMVSS NO.116作為生產(chǎn)制動(dòng)液的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

為適應(yīng)我國(guó)汽車工業(yè)快速發(fā)展的需要,參照國(guó)外產(chǎn)品的先進(jìn)指標(biāo),結(jié)合中國(guó)制動(dòng)液生產(chǎn)和使用狀況,1989年頒布了第一個(gè)制動(dòng)液國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10830-89《汽車制動(dòng)液使用技術(shù)條件》,規(guī)定了合成型汽車制動(dòng)液規(guī)格JG0、JG1、JG2、JG3、JG4、JG5,共6個(gè)級(jí)別。1991年,國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)和發(fā)布實(shí)施了GB 12981-91《HZY2、HZY3、HZY4合成制動(dòng)液》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)中的HZY3和HZY4產(chǎn)品的技術(shù)要求基本上與國(guó)際通用的DOT3、DOT4產(chǎn)品相對(duì)應(yīng)。我國(guó)現(xiàn)行的制動(dòng)液標(biāo)準(zhǔn)GB 12981-2003《機(jī)動(dòng)車輛制動(dòng)液》為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),取代了GB 10830-l998和GB 12981-91兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。該標(biāo)準(zhǔn)將制動(dòng)液分為HZY3、HZY4、 HZY5共3個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),分別對(duì)應(yīng)DOT3、DOT4、DOT5。

現(xiàn)行的GB 12981-2003與FMVSS NO.116標(biāo)準(zhǔn)相比主要存在以下差異:

(1)在金屬腐蝕性能中,GB 12981-2003其試驗(yàn)材料仍含有鋅片,而FMVSS NO.116標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)取消。

(2)B12981-2003規(guī)定了兩種試驗(yàn)橡膠:丁苯和三元乙丙橡膠,FMVSS NO.116標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了一種丁苯橡膠。

(3)GB 12981-2003利用連續(xù)試驗(yàn)法測(cè)定蒸發(fā)性能,而FMVSS NO.116標(biāo)準(zhǔn)使用的是間斷法。

除國(guó)標(biāo)外,還有兩項(xiàng)比較特殊的標(biāo)準(zhǔn),2000年由國(guó)家機(jī)械工業(yè)局提出,汽車行業(yè)有關(guān)單位制訂了我國(guó)汽車行業(yè)制動(dòng)液標(biāo)準(zhǔn):QC/T 670-2000,2002年,我國(guó)又制訂了國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 4365-2002《軍用汽車通用合成制動(dòng)液規(guī)范》。

2 國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)液研究發(fā)展現(xiàn)狀

在合成型制動(dòng)液中,醇醚型制動(dòng)液于20世紀(jì)50年代研制成功,主要采用的是聚乙二醇醚體系。該類制動(dòng)液具有較高的平衡回流沸點(diǎn)、較低的低溫粘度、良好的橡膠適應(yīng)性,對(duì)金屬的腐蝕較低,但聚乙二醇醚吸收空氣中的水分后易水解,生成低沸點(diǎn)共沸物或少量酸性物質(zhì),導(dǎo)致高溫性能下降,使用條件苛刻時(shí)容易發(fā)生氣阻,隨著水分含量的增加,低溫粘度增大,低溫性能下降,另外也會(huì)降低制動(dòng)液對(duì)金屬的防護(hù)性能,加快制動(dòng)系統(tǒng)金屬零部件的銹蝕。

20世紀(jì)70年代初,隨著汽車工業(yè)和高速公路的發(fā)展,具有更高干、濕平衡回流沸點(diǎn)、較低低溫粘度和低水敏感性的酯型制動(dòng)液成為各國(guó)制動(dòng)液制造廠家的研究熱點(diǎn)。由于硼酸酯能與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而減少制動(dòng)液中溶解水或游離水的存在,從而改變酯型制動(dòng)液的水敏感性能,因此,硼酸酯型制動(dòng)液得到快速發(fā)展。有資料表明,美、歐、日等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)乙二醇醚及其硼酸酯型制動(dòng)液進(jìn)行了大量研究,如美國(guó)奧林化學(xué)公司于1971年首先獲得了相關(guān)領(lǐng)域的第一個(gè)專利[2],此后,美國(guó)道化學(xué)公司、聯(lián)合碳化物公司、日本三洋化學(xué)工業(yè)公司、東邦化學(xué)工業(yè)公司、油脂公司、中央化學(xué)工業(yè)公司、德國(guó)BASF公司、HOECFIST公司、英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司以及法國(guó)、俄羅斯等國(guó)的有關(guān)廠家都做了許多研究工作。日本1983年發(fā)表的“硼酸酯型制動(dòng)液”和美國(guó)1987年發(fā)表的 DOT4制動(dòng)液進(jìn)展”報(bào)告表明,DOT4制動(dòng)液主要就是硼酸酯型制動(dòng)液[3]。

隨著對(duì)乙二醇醚及其硼酸酯技術(shù)研究工作的深入,進(jìn)入80 年代后,人們又相繼研制出了具有比DOT4制動(dòng)液高、低溫性能和使用壽命更優(yōu)異的乙二醇醚硼酸酯型超級(jí)DOT4和DOT5.1制動(dòng)液。其中超級(jí)DOT4制動(dòng)液是歐洲國(guó)家在DOT4制動(dòng)液基礎(chǔ)上研制的具有更高干、濕平衡回流砩點(diǎn)、更好低溫性能和更長(zhǎng)使用壽命的高質(zhì)量合成制動(dòng)液。歐洲最有發(fā)展前途的制動(dòng)液就是超級(jí)DOT4制動(dòng)液,雖然它不是一個(gè)正式的制動(dòng)液級(jí)別,但被許多汽車廠家認(rèn)可,并得到廣泛應(yīng)用。DOT5.1制動(dòng)液是滿足DOT5性能指標(biāo)要求的合成硼酸酯型制動(dòng)液。最近,人們開始研制符合DOT4、DOT5.1標(biāo)準(zhǔn)的低溫性能更加優(yōu)異的制動(dòng)液,有專利報(bào)道已經(jīng)能研制出-40 ℃粘度小于700的DOT5.1和-40 ℃粘度小于500的DOT4的硼酸酯型制動(dòng)液[4]。

目前,歐洲主要使用DOT4、超級(jí)DOT4制動(dòng)液,很少使用DOT3制動(dòng)液,DOT5或DOT5.1制動(dòng)液的使用量也較少。德國(guó)使用的制動(dòng)液質(zhì)量等級(jí)更高,市場(chǎng)上幾乎100%是DOT4、超級(jí)DOT4和DOT5.1產(chǎn)品。日本和美國(guó)車輛主要使用DOT3、DOT4制動(dòng)液,但DOT4以上級(jí)別制動(dòng)液的使用量越來越多。表2是國(guó)際上一些大公司的制動(dòng)液產(chǎn)品主要技術(shù)數(shù)據(jù)[5]。

在硅油型制動(dòng)液研究方面,美軍為了實(shí)施其全球作戰(zhàn)戰(zhàn)略,早在1967年就開始了硅酮型制動(dòng)液研究,1978年又頒布了MIL-B-46176硅酮型全天候汽車通用制動(dòng)液規(guī)格。雖然與醇醚硼酸酯型制動(dòng)液相比,硅酮型制動(dòng)液具有更優(yōu)異的高、低溫性能,吸水性小,且吸水后的粘度和沸點(diǎn)幾乎不變,是一種全天候的制動(dòng)液,但其成本是醇醚型制動(dòng)液的2~3倍,并與醇醚型制動(dòng)液不相容,所以到目前為止,硅酮型制動(dòng)液主要在美軍車輛及少數(shù)特種車輛上使用,其他國(guó)家車輛使用較少。80年代人們又成功研制出了硅酯型制動(dòng)液,在保持硅酮型制動(dòng)液優(yōu)異的高、低溫性能基礎(chǔ)上,解決了與硼酸酯型制動(dòng)液的相容性問題。隨后在賽車中得到了廣泛使用[6]。

與國(guó)外制動(dòng)液的研究狀況相比,中國(guó)制動(dòng)液研究工作長(zhǎng)期處于落后狀態(tài),近年來才有所改善,浙江大學(xué)、北京化工大學(xué)、總后勤部油料研究所、無(wú)錫市高潤(rùn)杰化學(xué)有限公司、鞍山利迪股份有限公司、福建蓉中石油化工廠、張家港迪克汽車化學(xué)品有限公司等單位對(duì)汽車制動(dòng)液進(jìn)行了較多的開發(fā)研究工作,并且已經(jīng)有廠家生產(chǎn)出了質(zhì)量較優(yōu)的中、高檔制動(dòng)液產(chǎn)品,見表3。

其中,由中國(guó)人民解放軍總后油料研究所與無(wú)錫市高潤(rùn)杰化學(xué)有限公司、張家港中凱化工公司合作研制成功的醇醚硼酸酯型“軍用汽車通用合成制動(dòng)液”質(zhì)量指標(biāo)已達(dá)到DOT5.1要求。

根據(jù)1999年的不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)已有各種類型的汽車制動(dòng)液生產(chǎn)廠家600余家,年產(chǎn)量約為15000～18000 t。目前,雖然加強(qiáng)了對(duì)制動(dòng)液生產(chǎn)企業(yè)的整頓和規(guī)范,但制動(dòng)液生產(chǎn)廠家仍有數(shù)百家,其中具備完整檢測(cè)手段和開發(fā)能力的企業(yè)所占比例較少[7]。因此制動(dòng)液市場(chǎng)部分產(chǎn)品質(zhì)次價(jià)低的現(xiàn)象依然存在,國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局在2005年第2季度對(duì)北京、天津、上海、江蘇、浙江、福建、陜西等7個(gè)省市47家企業(yè)生產(chǎn)的機(jī)動(dòng)車制動(dòng)液產(chǎn)品進(jìn)行了抽查,制動(dòng)液產(chǎn)品的抽查結(jié)果顯示,目前不少機(jī)動(dòng)車制動(dòng)液產(chǎn)品質(zhì)量狀況不佳,本次抽查合格率僅為45%。

另外,中國(guó)制動(dòng)液的研發(fā)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比在某些細(xì)節(jié)方面仍存在不足,例如,硼酸酯型制動(dòng)液的耐水性和水解穩(wěn)定性一直是很重要的指標(biāo),在使用上,人們希望制動(dòng)液要有良好的耐水性,在貯存上,又希望制動(dòng)液具有很好的水解穩(wěn)定性,這就要求硼酸酯型制動(dòng)液既要水解,又不能水解太快或太多。而現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)的一些專利象CN1107506A、CN1315494A、CN1355279A等單方面?zhèn)戎赜谑褂?更多的考慮耐水性,忽視了水解穩(wěn)定性。

3 我國(guó)汽車制動(dòng)液的發(fā)展趨勢(shì)

制動(dòng)液新產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用以及標(biāo)準(zhǔn)的修訂都是為滿足汽車液壓制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)高性能的制動(dòng)液產(chǎn)品需要而進(jìn)行的,例如現(xiàn)代汽車制動(dòng)系統(tǒng),由于汽車平均速度的增加及密閉式車輪設(shè)計(jì)導(dǎo)致空氣流動(dòng)不好,使制動(dòng)液要承受更高的溫度,要求制動(dòng)液必須有更好的高溫性能,防止制動(dòng)液因氣化而產(chǎn)生氣阻,導(dǎo)致制動(dòng)失靈;ABS制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的采用,要求制動(dòng)液具有更好的流動(dòng)性和抗氣阻性能;制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),無(wú)法完全阻止水分進(jìn)入制動(dòng)系統(tǒng),而水分的進(jìn)入會(huì)使制動(dòng)液的沸點(diǎn)和粘度下降,影響制動(dòng)性能,為適應(yīng)潮濕氣候環(huán)境,要求制動(dòng)液有較高的濕沸點(diǎn)即低水敏感性;制動(dòng)系統(tǒng)中有各種金屬零部件,要求制動(dòng)液不應(yīng)對(duì)零部件產(chǎn)生腐蝕,否則會(huì)使制動(dòng)泵中的活塞和缸壁間隙增大,產(chǎn)生泄漏,導(dǎo)致壓力下降,制動(dòng)失靈,現(xiàn)在一般商用車的制動(dòng)泵殼體采用鑄鐵,要求制動(dòng)液具有良好的防銹性能,因此新修訂的GB 12981-2008將其列入了非強(qiáng)制性考核指標(biāo)。

隨著近年來我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)已逐漸向國(guó)際水平靠近,同時(shí),國(guó)外生產(chǎn)的高性能車輛也不斷地進(jìn)入我國(guó),低檔DOT3醇醚型合成制動(dòng)液使用量所占比例將越來越小,中、高檔DOT4、DOT5.1醇醚硼酸酯型合成制動(dòng)液由于其優(yōu)異的高、低溫性能和良好的性價(jià)比將得到更大的發(fā)展,硅酮型DOT5制動(dòng)液因其生產(chǎn)成本高,以及與醇醚型、醇醚硼酸酯型合成制動(dòng)液不相容,發(fā)展前景將受到一定限制,硅酯型制動(dòng)液雖然在賽車中得到廣泛使用,但要將其應(yīng)用于普通車倆,仍要經(jīng)歷一段時(shí)間。

綜上所述,我國(guó)汽車制動(dòng)液總體質(zhì)量技術(shù)水平已經(jīng)發(fā)展到了較高的水平,已經(jīng)能夠滿足各種車輛的使用要求。但汽車行業(yè)發(fā)展的日新月異,相應(yīng)的汽車制動(dòng)液的性能指標(biāo)不斷提高與完善,隨著制動(dòng)液組成配方研究以及相應(yīng)的性能試驗(yàn)工作進(jìn)一步深入開展,屆時(shí),我國(guó)汽車制動(dòng)液的質(zhì)量技術(shù)水平將得到更加全面的發(fā)展。

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收稿日期:2008-08-06。