制动液对不同橡胶的适应性及其颜色变化的分析

吕 娜



制动液对不同橡胶的适应性及其颜色变化的分析

吕 娜

（北京汽车股份有限公司汽车研究院，北京 101300）

文章以丁腈橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶材料汽车制动系统橡胶件为研究，在一定的温度不同时间下，将四种不同材料的橡胶件分别浸入同种型号制动液中，试验完成后检测试液外观颜色（色度）、试液元素分析、橡胶材料的体积膨胀率以及样件外观。试验结果表明，同种制动液，对不同橡胶的适应性是不一样的，主要取决于橡胶材料种类的不同，通过本试验研究可以为汽车制动系统橡胶密封件选材提供技术参数。

制动液；色度；体积变化率；橡胶

前言

当今，汽车已经成为人们无可替代的交通工具之一，制动液用于汽车液压制动或离合器系统中，是保证汽车制动系统稳定、灵敏操作和汽车行驶安全的重要物质。制动系统中装配有许多橡胶密封件，在高温条件下长期浸置于制动液中，制动液对橡胶材料的适应性不但影响橡胶材料的机械强度、体积变化，而且影响制动液性能，直接关系到制动系统的安全可靠性。[1]

以丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶等汽车制动系统橡胶件为研究，四种不同材料的橡胶件分别浸入同种型号制动液中，在120℃恒定的温度下保持一定的时间，浸泡时间为0h，24h，48h，70h，完成后检测试液外观颜色（色度）、试液元素分析、橡胶材料的体积膨胀率。

对于同一制动液而言，因不同橡胶材料与其适应性不同[2]。通过对试验后橡胶试样的体积变化及外观、制动液试液外观、色度、元素含量进行分析研究，选定出与制动液适应性良好的橡胶材料，为汽车设计提供更高制动安全性。

1 试验设计

1.1 试样

试验选用制动液（DOT4），橡胶样件材料为丁腈橡胶（NBR）、丁苯橡胶（SBR）、天然橡胶(NR)、三元乙丙橡胶(EPDM)；

1.2 试验方法概要

制作橡胶试样，分别浸入制动液（DOT4）中,在120℃温度下分别保持24h、48h、70h后，取出橡胶样件并检测橡胶样件的体积膨胀率（%）、样件外观，试液的色度、外观以及试液中元素分析。

1.3 试验设备

试验设备明细：分析天平（0.1mg）、比色管、比色、仪、油品元素分析仪、高温试验箱。

1.4 试验方法

1.4.1 试验标准

制动液橡胶适应性试验按GB 12981-2012《机动车辆制动液-附录K制动液橡胶适应性检验法》；试液色度按照SH/T 0168 《石油产品色度测定法》进行检测；试液成分分析（元素含量）按照GB/T 17476《使用过的润滑油中添加剂元素、磨损金属和污染物以及基础油中某些元素测定法》进行检测。

1.4.2 制动液不同橡胶适应性检测

制作3组丁腈橡胶（NBR）、三元乙丙橡胶(EPDM)橡胶、丁苯橡胶（SBR）、天然橡胶(NR)材料试样，用乙醇清洗，滤纸吸干，绸布擦净并吹干后，分别称量其质量，再在室温下的蒸馏水中称量其质量。

分别将试样放入到试验杯内，加入75ml制动液试样保证淹没橡胶试样，另准备一只试验烧杯倒入相同体积的制动液，试验杯加盖镀锡铁皮盖后放到120℃的高温试验箱中，分别经过24h，48h，70h之后，取出用橡胶样件，用乙醇清洗，用吸水滤纸擦拭干净，观察记录试样外观及检测橡胶试样的体积膨胀率，并对试液外观及色度、成分分析（元素含量）进行检测。

2 试验结果分析

2.1 不同橡胶材料对制动液颜色及外观的影响

在120℃温度下，浸泡各橡胶的制动液颜色外观及颜色（色度）的变化如表1中所示：）

如表1中试验结果所示，在恒定温度120℃的试验条件下，随着浸泡时间的增加，浸泡丁腈橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶的试液外观均出现由清亮透明变为浑浊，且试液外观颜色随着浸泡时间的增加而变深，色度值显著增加。未浸泡橡胶的试液及浸泡三元乙丙橡胶的试液外观颜色则变化较小且呈清亮透明；说明制动液对三元乙丙橡胶有良好的适应性。

表1 制动液试液外观及颜色变化

在120℃恒定温度下，浸泡各橡胶试样的制动液中元素含量的变化如表2所示。随着浸泡时间增长，浸泡丁腈橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶的试液中Zn、S元素的含量分别显著增加，其他元素含量没有异常变化；而浸泡三元乙丙橡胶试液中Zn和S元素的含量，随着浸泡时间增长则变化不大，其他元素无异常变化；未浸样件试液试验前后均不含Zn、S等非制动液组成元素。试样中Zn、S元素含量增加值以及色度增加值按照从高到低的顺序是：丁腈橡胶试液＞丁苯橡胶试液＞天然橡胶试液＞三元乙丙橡胶试液＞未浸橡胶件试液

结合表1及表2可以看出，试液中因溶解了橡胶中的少量物质，导致制动液中非制动液组成元素增加。在120℃恒定温度下，随着浸泡时间增长，试液中Zn和S元素的含量增加，试液溶解橡胶中含硫含锌物质增多，则试液颜色越深（色度值越大）。随着浸泡时间的增加，橡胶材料对制动液的适应性影响越大，因此，针对汽车制动系统中密封件的选材我们应选用与制动液适应性良好的三元乙丙橡胶材料。

表2 试液中元素含量的变化

2.2 制动液对橡胶相容性的影响

在高温下，随着浸泡时间的增加，橡胶对制动液的适应性影响增大，同样，橡胶因为溶胀体积及外观也会发生变化。

如表3所示，在120℃恒定温度的条件下，随着浸泡时间的增加丁腈橡胶和丁苯橡胶材料的体积变化率明显增加，丁腈橡胶材料的体积变化率达到117.69%，而三元乙丙橡胶的体积变化率最小。橡胶体积变化率由大到小排序为丁腈橡胶＞丁苯橡胶＞天然橡胶＞三元乙丙橡胶。

表3 橡胶试样体积膨胀率

如表4所示，在120℃高温条件下，随着浸泡时间的增加，丁腈橡胶试样的外观出现发粘、析出炭黑的现象，天然橡胶试样外观析出炭黑，无发粘现象，三元乙丙橡胶和丁苯橡胶试样外观均未出现发粘、析出炭黑的现象。

表4 橡胶试样体积膨胀率

结合表3和表4可以得出，高温条件下随着浸泡时间的增加，制动液对橡胶相容性的的影响越大，橡胶因为溶胀作用体积变化率逐渐增大。

3 结论

（1）在恒定的高温条件下。橡胶对制动液外观颜色的影响随着浸泡时间的增长而增大。

（2）在相同的浸泡时间条件下，橡胶对制动液外观颜色的影响随着制动液对橡胶的适应性增大而减小。

（3）通过制动液橡胶适应性试验验证，三元乙丙橡胶与制动液的相容性优于丁腈橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶。制动液对丁腈橡胶的适应性较差，不能用于汽车制动系统的密封零件中。

[1] 李红波.机动车制动液的选择和使用.物探装备.2006年第16卷.

[2] 徐晓宁,徐颖等.合成型汽车制动液的制备.辽宁化工.1999年第28卷.

[3] GB 12981-2012.机动车辆制动液-附录K制动液橡胶适应性检验法.

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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吕娜（1982.02-），女，就职于北京汽车股份有限公司汽车研究院。主要研究车用非金属材料技术、化工材料开发和应用及整车环保性能开发方向，重点负责车内空气质量、禁限用物质和可回收利用率、非金属材料开发工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.052