汽车制动液系道路车辆液压制动系统的工作介质，又称“刹车油”，是保证刹车有效动作和车辆行驶安全的专用化学品。随着我国汽车工业的迅速发展，越来越需要高质量的制动液，其技术性能主要应满足以下要求：1)高沸点、低挥发性，夏天高温不易产生气阻；2)适当的低温粘度性能，在寒冷地区能保证其低温流动性；3)良好的防腐蚀性能，对任何金属无腐蚀和锈蚀作用；4)对橡胶皮碗不溶胀、不收缩；5)好的化学稳定性、抗氧化性及热稳定性。
我国长期以来一直沿用的是质量低劣的醇型制动液，它的价格虽然低廉，但沸点低，易在刹车过程中因摩擦生热而产生高温气体，致使刹车失灵，低温时粘度大，寒冷地区无法使用，每年因制动液而发生的交通事故屡见不鲜。针对这种情况，我们研制了成本低、工艺简单的硼酸酯型高级汽车合成制动液，其水平与德国、美国和日本等国的dot3、dot4相当，完全可以替代进口产品。
硼酸酯型汽车制动液的合成
制动液通常由稀释剂、润滑剂(聚合的基础物)和添加剂等组成。制动液合成的主要步骤是合成硼酸酯，这是一种比较复杂的多组分的化合物，其反应式为：
式中：
(1)
式(1)中： r″——h，ch3，c2h5，c4h9； r′——h，ch3；n——2～4。
其中基本组成是含有聚氧乙烯乙二醇及其单醚等，它们具有良好的润滑性和防腐性。在低温和高温时，对于金属和橡胶皮碗材质其性能较为稳定；缺点是抗水性能差，会使制动液在长期存放或使用中因吸水而使得本身的平衡回流沸点降低，低温时粘度增加，或吸水后导致制动液系统腐蚀。我们在生产中采用合适的“带水剂”，利用带水剂与水形成共沸物将釜内水带出，使反应进行完全，这样制得的硼酸酯化合物可以克服真空反应的成本高、难度大的问题。
在合成汽车制动液时硼酸酯、稀释剂和其他添加剂，必须有较好的优化配比。由于硼酸酯的加入只能增加制动液的润滑性、抗水性，但低温粘度增大，
对金属也有一定的腐蚀性，必须要加大量的稀释剂，而稀释剂又对橡胶皮碗有溶胀，对某些金属有腐蚀作用，因此要考虑加入一些橡胶、金属的保护助剂，但这些助剂的粘度也较大，不能过量。为了找出最佳的合理配方，我们采用正交试验法，考察硼酸酯、稀释剂、添加剂及反应温度等几个因素，综合分析试验结果，调配出特定的配比有两种：一种为hz3型制动液；一种为hz4型制动液。其配方(重量百分比)见表1。
表1 制动液配方
| 组成 | 硼酸酯 | 三乙二
醇甲醚 | 二乙二醇 | 润滑剂 | 抗氧化剂 | 防腐剂 |
| hz3 | 30 | 55 | 10 | 4 | 0.5 | 0.5 |
| hz4 | 32 | 60 | 4.3 | 3 | 0.5 | 0.2 |
制动液产品质量比较
硼酸酯型制动液与国家标准(gb10830-1998)及国际市场公认的美国联邦运输部的质量指标如表2所示。
表2 制动液产品质量比较
| 项 目 | 质 量 指 标 |
| gb10830-1998 | dot3 | dot4 | 实测结果 |
| jg3 | jg4 | hz3 | hz4 |
平衡回流沸点
(℃) | 干沸点 | ＞205 | ＞230 | ＞205 | ＞230 | 212 | 238 |
| 湿沸点 | ＞140 | ＞155 | ＞140 | ＞155 | 155 | 165 |
运动粘度
(mm2/ s) | -40℃ | ＜1500 | ＜1800 | ＜1500 | ＜1800 | 1099 | 1584 |
| 100℃ | ＞1.5 | ＞1.5 | 1.70 | 2.04 |
| ph值 | 7.0～11.5 | 7.0～11.5 | 8.5 | 8.2 |
金
属
腐
蚀
性
(100℃、120h) | 镀锡钢片 | ±0.2 | ±0.2 | 无 | 无 |
| 10#钢片 | ±0.2 | ±0.2 | 无 | 无 |
| 铸铁 | ±0.2 | ±0.2 | 无 | 无 |
| 铝 | ±0.1 | ±0.1 | 无 | 无 |
| 黄铜 | ±0.4 | ±0.4 | 无 | 无 |
| 铜 | ±0.4 | ±0.4 | 无 | 无 |
| 锌 | ±0.4 | ±0.4 | 无 | 无 |
| 外观 | 均匀变色、无坑点 | 合 格 |
橡胶皮碗
适应性 | 根径变
化率% | +0.1～+5 | 0.15～1.4 | 0.20 | 0.18 |
硬度
变化 | 0～-15 | 0～-10 | -2 | -2 |
| 外观 | 无发粘、无鼓泡、不析出碳黑 | 合 格 |
| 试液沉淀(体积)% | ＜0.1 | ＜0.1 | 0.02 | 0.015 |
| 外 观 | 清亮透明、无悬浮物、
尘埃和沉淀物质 | 合 格 |
注：表中hz3，hz4型数据取自交通部能源利用检测中心的检测报告，其余均来自参考文献
由表2中可以看出硼酸酯型合成制动液hz3，hz4具有较高的干、湿沸点，优良的高温抗气阻性和良好的低温流动性，抗吸水效果显著，对铜、黄铜、铸铁、铝、钢和镀锡钢片等金属无腐蚀，对橡胶皮碗不溶胀，化学性能稳定，其主要指标已达到国内先进产品水平，可以替代进口的dot3，dot4产品，参于国际市场的竞争。
汽车制动液的市场及开发
近1年来，我国因一汽集团、上海大众、东汽集团、跃进集团等公司陆续引进国外轿车生产线，其制动液均按引进车型标准来批准制动液的牌号和供货厂家，国内仅有少数厂家生产的制动液可满足使用要求。随着汽车制造技术的更新，从90年代起开始采用了更多新材料、新工艺，特别是abs刹车防抱系统的采用，要求制动液具有更好的流动性和抗气阻性能。车速的不断提高要求制动液有较高的干、湿沸点，防止高温时产生气阻，dot3、dot4级的制动液需求将呈快速增长，dot4级以上更高沸点的制动液需求也正逐年增加。目前发达国家普遍采用的制动液在美国和日本是以dot3为主，市场占有比例达60%～80%，其余为dot4型更高沸点的制动液。欧洲不限车速，所以dot4以上的制动液被广泛采用。我国发展的轻型车，基本上是从西欧引进的，这些车型均需配用dot3级以上的制动液，这就要求我国生产的制动液质量水平也相应提高。
在研制dot4的基础上，我们又开发出了dot5型有机硅酯型合成制动液，它是由硼酸和有机硅酯的化合物组成，其各项性能指标均比hz3、hz4型更进一步得到提高。该制动液的干、湿平衡回流沸点比hz4型更高，且对金属无腐蚀，对橡胶皮碗不溶胀，具有优异的高温稳定性和对大气作用的稳定性，各项质量水平均符合gb1080-1998中jg5的质量标准，相当于dot5的水平，国内还未见有生产厂家，为市场提供了高性能的汽车制动液。
结 语
据专家预测，到2000年我国汽车制动液的年需求量为2.5万吨，到2020年为8万吨，这仅仅是根据新车加注的使用量测算的。为防止制动液在长时间使用后吸湿降低沸点，产生气阻和腐蚀，一定要定期更换制动液。如果把汽车维修厂加注制动液的数量加起来(日本维修厂更换占45%)，制动液的年需求量更是成倍增长，这为我国发展汽车合成制动液提供了有利的市场条件。
作者单位：金振华（武汉现代工业技术研究院 430072）
夏家贵 （武汉现代工业技术研究院 430072）
