制动液组分对橡胶材料溶胀作用原理

• 概述

进口和国产高档汽车制动液的主体成分多为醇醚类，而橡胶制动皮碗均具有非极性的结构特征。如用乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚和乙二醇单丁醚为介质，对NR、SBR和EPR橡胶制动皮碗进行溶胀试验。实验结果表明，溶胀后NR、SBR和EPR皮碗的根径增值和硬度下降值各不相同，但均表现出随碳原子数的增大而增加的明显趋势。这表明，醇醚的非极性端对橡胶制动皮碗的溶胀有很大影响。

对于NR、SBR和EPR这3种非极性橡胶而言，之所以会发生溶胀，主要是介质的某些性质(如结构、极性、溶度参数)与其相似，在相互接触时，介质分子与橡胶分子的分子间力大于橡胶分子内部的作用力。因此，介质分子可以扩散进入橡胶内部，使其体积膨胀，并对交联点产生破坏作用，这在宏观上表现为橡胶制动皮碗的根径增大和硬度下降，即产生较为严重的溶胀作用。从橡胶方面来看，网格结点密度、分子链的柔性、分子链的长短等因素均对溶胀有所影响，故在试验条件下，同一介质不同胶种会有不同的溶胀结果；从介质方面来看，非极性端越长，分子整体的极性越小。
相对来说，化学性质越接近橡胶分子，能够产生较强的分子间作用力，溶胀作用越加显著。段雪等人根据溶胀作用分析，提出了溶胀控制原理，也就是尽可能减弱介质分子与橡胶分子间的相互作用力，控制介质的化学性质与橡胶有较大差异，以及避免介质分子扩散进入橡胶内部。

(1)通过介质主体结构控制溶胀 以多甘醇甲醚为原料制得的制动液对橡胶的溶胀作用相对较小，原料中乙氧基含量越高，溶胀越严重。通过控制原料的主体结构，最大限度地减少非极性基团的数量，可有效防止橡胶制动皮碗的溶胀。也可以在产品配方中加入适当的抗溶胀剂，如二乙二醇、多乙二醇等，使制动液与丁苯橡胶和三元乙丙橡胶件有良好的相容性。

(2)调节介质极性控制溶胀 生产制动液所用醇醚类原料多为混合物。在原料主体结构难以严格控制时，最为有效的方法是调节介质的整体极性，使介质与橡胶制动皮碗的化学性质产生较大差异，降低互溶性。但极性调节剂的选择应首选不易氧化的品种，以免制动液的其他性质，如高温稳定性、低温流动性、抗金属腐蚀性等发生变化。

(3)利用界面活性剂控制溶胀 选择某种在结构上即具有非极性端，又具有极性端的界面活性剂，保证其非极性端的体积小于极性端，扩散进入橡胶制动皮碗的速度高于介质，与橡胶分子的相互作用力大于介质，则会在制动皮碗表面形成一层极性保护膜，阻止介质分子进入橡胶内部，防止溶胀和橡胶软化物析出。如在制动液中加入微量二元以上的有机酸如烟酸、乳酸和酒石酸等作稳定剂。这些稳定剂同时还能提高制动液的耐热性、耐寒性和抗腐蚀性等。

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