Nghiên cứu nâng cao chất lượng dầu phanh tổng hợp VH32

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Báo cáo tổng kết Đề tài cấp Bộ: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẦU PHANH VH 3.2 Chủ nhiệm đề tài: ThS. TRẦN THẮM 8342 HÀ NỘI 12 - 2010 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Báo cáo tổng kết Đề tài cấp Bộ: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẦU PHANH VH 3.2 Thực hiện theo Hợp đồng Đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 66.10.RD/HĐ-KHCN ngày 25 tháng 02 năm 2010 giữa Bộ Công Thương và Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam Chủ nhiệm đề tài: ThS. TRẦN THẮM Các cán bộ tham gia thực hiện đề tài: 1. Nguyễn Công Bắc- Thành viên 2. Nguyễn Thị Huyền Châu - Thành viên 3. Th.s. Nguyễn Công Long - Thành viên 4. Trần Ngọc Hương - Thành viên 5. Th.s.Phạm Thị Thúy Nga - Thành viên 6. Lương Thị Thương - Thành viên HÀ NỘI 12-2010 -1- MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây do sự xuất hiện các loại ô tô có kết cấu mới , sự thay đổi đáng kể về điều kiện sử dụng đã làm cho các loại dầu phanh cũ hạn chế đáp ứng được yêu cầu về chất lượng. Ở Việt Nam, qua nghiên cứu khảo sát các tính chất đặc thù của khí hậu, nhận thấy rằng dầu phanh sử dụng ở trong nước so với loại sử dụng ở vùng ôn và hàn đới phải làm việc ở nhiệt độ cao hơn, khí hậu ẩm ướt, bụi bẩn nhiều, sự hoạt động của vi khuẩn mạnh hơn, Vì vậy dầu phanh cần có đặc tính riêng phù hợp với yêu cầu đó. Thực tế đòi hỏi cần có một loại dầu phanh chất lượng tương đương với các loại dầ u phanh tốt của nước ngoài nhưng đáp ứng các yêu cầu đặc thù ở trong nước. Xét về mặt kinh tế và thực tiễn, chi phí cho dầu phanh sản xuất ra rẻ hơn là nhập dầu phanh thành phẩm, nguồn hàng chủ động và dễ dàng hơn. Do đó đề tài đi sâu nghiên cứu nâng cao chất lượng dầu phanh tổng hợp VH3.2 của Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam. Mục tiêu của đề tài là xây dựng phươ ng pháp giảm khả năng hút ẩm cho dầu phanh VH 3.2 trên cơ sở bổ sung hợp phần là este borat của glycol. Trong quá trình nghiên cứu, đề tài tiến hành những nội dung sau: - Tổng hợp được hợp phần phụ chống ẩm, giảm khả năng hút ẩm cho dầu phanh VH3.2. - Khảo sát tỷ lệ bổ sung hợp phần phụ vào hợp phần chính trong dầu phanh nhằm xác định tỷ lệ thích hợp. - Thử nghiệm khả năng chống ẩm của sản phẩm gồm có thành phần chính và thành phần phụ. - Xây dựng quy trình pha chế sản phẩm dầu phanh. - Xác định chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm. -2- MỤC LỤC MỞ ĐẦU……………………………………………………………. 1 MỤC LỤC 2 KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT 4 TÓM TẮT NHIỆM VỤ 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. 1.YÊU CẦU TÍNH CHẤT SỬ DỤNG CỦA DẦU PHANH……… 6 1.2. CÁC LOẠI DẦU PHANH HIỆN NAY………………………………………… 1.2.1. Dầu phanh DOT 3, DOT 4………………………… …………… 1.2.2 Dầu phanh DOT 5………………………… …………………………… 1.2.3. Dầu phanh DOT 5.1…………………………….……… ……………… 7 8 9 1.3. THỰC TRẠNG DẦU PHANH VIỆT NAM HIỆN NAY…………………… 10 1.3.1. Dầu phanh nhập ngoại……………………… ……….…….…….…… 1.3.2. Dầu phanh sản xuất trong nước…………………………………………. 10 11 1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ẨM DẦU PHANH TRÊN THẾ GIỚI … 14 1.5. GIẢI PHÁP CẢI THIỆN DẦU PHANH TỔNG HỢP VH 3.2 15 1.5.1. Đặc trưng dầu phanh VH 3.2…………………………………………… 1.4.2. Tác hại của nước trong hệ thống phanh dầu………………………… 1.4.3. Đặt hướng nghiên cứu tổng hợp hợp phần phụ………………………… 16 18 19 CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 2 .1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………….….…… 2.1.1. Hóa chất và dụng cụ… ………………………………….….………… 2.1.2. Tổng hợp este borat của glycol……………………….………………… 2.1.3. Khảo sát sự hút ẩm của chất nền có bổ sung este borat………………… 2.1.4. Pha chế dầu phanh………………………………………………………. 2.2. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ……………………….…………. 2.2.1. Xác định độ nhớt động học ……………………………………………… 2.2.2. Đo độ trương nở cuppen ……………………………………………… 2.3.3. Đo độ ăn mòn kim loại. ………………………………………………… 2.2.4. Xác định điểm đông đặc………………………………………………… 2.2.5. Đo tỷ trọng ……………………………… ……………………………. 21 21 21 24 24 25 25 25 27 27 28 -3- 2.2.6. Xác định nhiệt độ chớp lửa cốc hở……………………………………… 2.2.7. Xác định tạp chất cơ học………………….……………………… 2.2.8. Xác định độ pH …………………………….…………………………… 2.2.9. Xác đinh nhiệt độ sôi hồi lưu cân bằng …………….………………… 2.2.10. Xác định hàm lượng nước……………………………………………… 29 29 30 30 31 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1.TỔNG HỢP ESTE BORATE CỦA DIETYLENGLYCOL MONO METYL ETE 3.1.1. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy………………………… ………………… 3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng…………………………… 3.2. TỔNG HỢP ESTE BORATE CỦA DIETYLENGLYCOL MONO ETYL ETE 3.2.1. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy………………… ………………………… 3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng……………………………………… 3.3. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 3.3.1. Sự hút ẩm chất nền có bổ sung este borat……… …………………… 3.3.2. Tính chất lý hóa của các hỗn hợp chất nền……… ……………………. 3.3.3. Đánh giá một số tính chất của dầu phanh……………………………… 3.3.3.1. Khả năng trương nở cuppen………………………………… 3.3.3.2. Tính chất của dầu phanh pha chế được……………… 32 32 34 35 35 36 37 38 41 43 43 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 46 47 50 -4- KÝ HIỆU VIẾT TẮT DOT - Department Of Transportation DEG - Dietylenglycol DEGMME - Dietylenglycol mono metyl ete DEGMEE - Dietylenglycol mono etyl ete %KL - Phần trăm khối lượng %TT - Phần trăm thể tích E1 - Este borat 1 E2 - Este borat 2 DP1 - Dầu phanh 1 DP2 - Dầu phanh 2 -5- TÓM TẮT NHIỆM VỤ Dầu phanh tổng hợp VH 3.2 là loại dầu phanh đầu tiên do nước ta sản xuất ra và so với các loại dầu phanh nhập ngoại cùng thời kỳ đó thì dầu phanh VH 3.2 có một số ưu điểm phù hợp hơn với điều kiện nước ta. Thành phần của dầu phanh tổng hợp VH 3.2 gồm có chất nền là dietylenglycol và phụ gia đa chức HBF. Thực tế cho thấy dầu phanh trên cơ sở glycol và dẫ n xuất của chúng có nhiều ưu điểm như nhiệt độ sôi cao, hệ số nhiệt – nhớt tốt, không làm nở cao su thiên nhiên và tổng hợp. Song chúng có một nhược điểm cơ bản là háo nước làm giảm nhiệt độ sôi của dầu xuống. Trong nghiên cứu này, đề tài tiến hành nâng cao chất lượng dầu phanh tổng hợp VH 3.2 trên cơ sở bổ sung hợp phần phụ là este borat của glycol làm giảm khả nă ng hút ẩm của dầu. Đề tài đã lựa chọn được tỷ lệ pha chế chất nền thích hợp, đã đánh giá tính chất lý hóa đặc trưng của chất nền có bổ sung hợp phần phụ và so sánh với chất nền của dầu phanh VH 3.2 là dietylenglycol. Chất lượng của sản phẩm cuối cùng là dầu phanh có sử dụng hợp phần phụ được khảo sát, đánh giá và so sánh với sản ph ẩm dầu phanh tổng hợp VH 3.2. Kết quả thấy rằng, hợp phần phụ là este borat của glycol đáp ứng đầy đủ tính chất để làm hợp phần trong dầu phanh. Việc cải tiến dầu phanh VH 3.2 theo kết quả của đề tài là thực tế cải tiến được và có thể đi vào thực tế sản xuất. -6- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. YÊU CẦU TÍNH CHẤT SỬ DỤNG CỦA DẦU PHANH Dầu phanh được sử dụng như một loại dầu bôi trơn đa năng trong hầu hết các bộ phận như phanh hãm bánh lái, hộp số tự động, cửa sổ tự động và những bộ phận tương tự. Vì vậy đòi hỏi dầu phanh phải đáp ứng được những tính chất sau: - Tính bôi trơn tốt để chống mài mòn, bào mòn giảm ma sát. - Nhiệt độ sôi cao, áp suất hơ i bão hòa nhỏ, độ bay hơi thấp để tránh việc tạo nút khí , gây bó phanh, làm phanh mất tác dụng, hao phí dầu. - Độ nhớt nằm trong giới hạn thích hợp theo yêu cầu của sử dụng. Độ nhớt quá cao làm phanh khó khăn, áp suất và công suất hao phí lớn. Độ nhớt quá nhỏ làm dầu dễ bị chảy, làm giảm áp suất và hệ số truyền động, làm mức độ ăn mòn, bào mòn tăng lên. Ngoài ra dầu cần có hệ số nhiệ t - nhớt tốt tức là có độ nhớt phụ thuộc ít nhất vào nhiệt độ để sử dụng được quanh năm với các vùng khí hậu, địa hình khác nhau. - Tính tạo bọt nhỏ với không khí và các khí khác hoặc chính xác hơn là có khả năng đẩy khí ra khỏi dầu và không tạo bọt, tránh cho việc dầu lẫn khí bị co lại khi nén. - Hệ số giãn nở thấp để tránh bị bó phanh khi phanh nóng. - Nhiệt độ đông đặc thấp, cụ thể là dầu có tính linh động ở nhiệt độ âm tối đa của nơi sử dụng. - Có nhiệt độ chớp cháy cao hoặc không cháy hay khó cháy. - Dầu c ần đồng nhất với các vật liệu trong hệ thống phanh. Điều này có nghĩa là các kim loại đen và màu, các chất dẻo, cao su, sơn có tiếp xúc với dầu không bị dầu ăn mòn, phá hủy hoặc ngược lại chúng cũng không được là nguyên nhân làm dầu biến chất hư hỏng. Đặc biệt trong hệ thống phanh người ta phải sử dụng cao su làm cupen để chắn dầu. Đây là khâu yếu nhất và hay hư hỏ ng nhất vì vậy độ trương nở cupen -7- của dầu cần phải nhỏ. Một khâu yếu khác của hệ thống phanh là phần kim loại đen ở ngoài không khí không hoàn toàn ngập trong dầu, rất hay bị gỉ. Khi bị gỉ hệ thống phanh bị mài mòn, kẹt, tắc, phớt chắn dầu bị hỏng, pittong và xi lanh mất khả năng di động và hệ thống phanh mất tác dụng. Vì vậy tính đồng nhất ở đây bao gồm cả mặt tích cực đ òi hỏi dầu phải bảo vệ được các vật liệu có liên quan đến hệ thống phanh. - Dầu cần có môđun đàn hồi có thể tích mọi phía cao tức là có tính chịu nén tốt để phanh làm việc chính xác và an toàn. - Có khả năng truyền nhiệt tốt để giảm bớt nhiệt độ ở vùng ma sát. - Dầu càng ít bị hấp thụ nước càng tốt vì khi hấp thụ nước, nhiệt độ sôi của dầu s ẽ bị giảm, dầu dễ bị phân hủy, gây ăn mòn, gỉ kim loại và dễ tạo nút hơi. 1. 2. CÁC LOẠI DẦU PHANH HIỆN NAY 1.2.1. Dầu phanh DOT 3, DOT 4 Các loại dầu phanh DOT 3 và DOT 4 có màu vàng sáng, được sản xuất trên cơ sở chất nền là glycol. Dung dịch glycol có hai bất lợi. Chúng có độ hút ẩm lớn, nước hấp thụ vào dầu sẽ gây ra hai vấn đề nghiêm trọng: hạ điểm sôi và gây ăn mòn. Dung dịch glycol cũng phá hoại sơn, nếu dung dịch bị đổ vào lớp sơn của ôtô, sơn sẽ bị mất màu và bị tróc ra. Nếu dầu phanh bị đổ vào s ơn thì ta phải mau chóng phun rửa sạch với nhiều nước. Dầu phanh DOT 3 có các phụ gia chọn lọc góp phần tăng cường tính năng của hệ thống phanh. Vì vậy nó được sử dụng khá phổ biến trong hệ thống phanh ôtô. So với một số loại dầu phanh khác thì dầu phanh DOT 3 có các ưu điểm là : - Chống ăn mòn, mài mòn tốt. - Không ảnh hưởng tới các vật liệu làm kín. - Có độ nhớt thích hợp. - Có độ bền cắt, xé cao. - Có tính bôi trơn và tính năng chống oxy hoá tốt. - Có khả năng hút ẩm trong một thời hạn nhất định. - Có dải nhiệt độ làm việc rộng. So với dầu phanh DOT 3, thành phần nền của dầu phanh DOT 4 bổ sung thêm hợp phần phụ là dẫn xuất của glycol. Nhờ vậy tính năng của nó cũng được -8- cải thiện 1 phần, đáp ứng nhu cầu cao hơn của các loại xe đời sau. Tuy nhiên nhược điểm của loại dầu phanh này là giá thành của nó khá cao so với dầu phanh DOT3. Vì thế, trên thị trường hiện nay, DOT 3 vẫn là loại dầu phanh được sử dụng rộng rãi nhất. 1.2.2. Dầu phanh DOT 5 Dầu phanh DOT 5 có màu tím, được tổng hợp với chất nền là silicon. Dầu Silicone có cấu trúc polymer, trong đó nguyên tử carbon được thay bằng nguyên tử silic. Dimethylpolysiloxane, mộ t trong những dầu silicon được dùng nhiều có cấu trúc như sau : Dầu phanh DOT 3 và DOT 4 có thể trộn lẫn với nhau, tuy nhiên không loại nào được trộn lẫn với dầu phanh DOT 5. Dung dịch silicon nhẹ hơn sẽ nổi lên trên dung dịch glycol. Người ta cho rằng sẽ có xu hướng hình thành một lớp màng nước giữa chúng và sẽ tạo ra sự gỉ sét ở mức đó. Ngoài ra, khi hai dung dịch này trộn lẫn sau đó khuấy trộn lên, chúng sẽ tạo bọt và hình thành màng bao bọt khí. Điều này sẽ gây mất hiệu l ực phanh . Dung dịch silicon đã khắc phục được 1 số nhược điểm của dung dịch glycol. Silicon là một chất không hút ẩm, vì vậy nó không hấp thụ nước. Từ chỗ không hấp thụ nước, nên sẽ không gây ăn mòn hoặc ăn mòn rất ít đối với hệ thống phanh. Silicon không gây ảnh hưởng lên các bề mặt sơn, nhựa và cao su. Đây là yếu tố rất quan trọng trong công tác bảo quản dầu phanh cũng như lựa chọn loại vật liệu làm kín . Nhược điểm cơ bản của Silicon là ở giá thành: nó rất đắt, giá của dung dịch silicon cao hơn ba hoặc bốn lần loại dung dịch glycol. Ở một số vùng, giá của nó có khi đắt hơn đến mười lần. Mặt khác, dung dịch silicon có tính nén khi nóng lên. Điều này tạo ra sự mềm xốp ở bàn đạp phanh dưới những điều kiện làm việ c khắc nghiệt. Dung dịch silicon cũng có xu hướng tạo ra bọt khi bị ép xuyên qua khe hở nhỏ hoặc chịu sự rung động quá mạnh. Do khuynh hướng tạo bọt, dung dịch silicon hay dầu phanh DOT 5 không nên sử dụng ở hệ thống [...]... đường nghiên cứu thứ 2 được đông đảo các nhà khoa học theo đuổi, và đây cũng chính là hướng nghiên cứu của đề tài này: dựa trên nền tảng dầu phanh VH 3.2 của Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam để nghiên cứu nâng cao chất lượng 1.5.1 Đặc trưng dầu phanh VH 3.2 [5],[6] Dầu phanh VH 3.2 là loại dầu phanh đầu tiên do nước ta sản xuất ra.Vào những năm 80 của thế kỷ XX, nước ta thiếu trầm trọng dầu phanh, ... chủng loại dầu phanh chất lượng cao hơn nhưng chi phí phải thích hợp cũng như tính năng của nó phải phù hợp với điều kiện khí hậu, địa hình nước ta Có 2 hướng nghiên cứu đã được đặt ra : - Thứ nhất là nghiên cứu 1 loại dầu phanh hoàn toàn mới - Thứ 2 là nghiên cứu cải tiến loại dầu phanh đã có sẵn (hợp phần phụ và các loại phụ gia) Với trình độ khoa học kỹ thuật cũng như hiện trạng cơ sở vật chất kỹ... sôi của dầu phanh DOT 3 xuống dưới 130 oC thì hệ phanh không còn duy trì được hoạt động ổn định 1.5.3 Đặt hướng nghiên cứu tổng hợp hợp phần phụ Từ các đặc điểm của của dầu phanh kể trên, cho thấy việc nâng cao chất lượng dầu phanh chủ yếu tập trung giải quyết vấn đề làm sao nâng cao nhiệt độ -19- sôi của dầu, tức là giảm khả năng hút ẩm, còn các thông số khác sẽ điều chỉnh sao cho phù hợp bằng cách... loại dầu phanh của Công ty APP bao gồm ba nhãn hiệu: APP VH 3.2, APP DOT 3, APP DOT 4 Các loại dầu phanh này được sản xuất từ chất lỏng tổng hợp chất lượng cao và các phụ gia đặc biệt chuyên dụng, sử dụng thích hợp cho hệ thống phanh và côn ôtô làm việc trong dải nhiệt độ rộng và cao, không tạo túi khí Dầu phanh APP VH 3.2 đặc biệt thích hợp trong điều kiện khí hậu nhiệt đới và thích hợp cho hệ thống phanh. .. tiếp xúc với nước Dầu phanh VH 3.2 chống được sự rửa trôi chất bôi trơn, chống kẹt phần ngoài không khí của xilanh - Nhiệt độ đông đặc không cần cao lắm -16- Thành phần dầu phanh VH 3.2 gồm có chất nền diethylene glycol và phụ gia đa chức HBF (hàm lượng 5 % khối lượng) 1.5.1.1 Chất nền của dầu phanh VH3.2 Xuất phát từ điều kiện những năm 80, khi nghiên cứu các chất làm chất nền cho dầu phanh VH3.2, nhóm... được một lượng nhỏ dầu phanh bước đầu đáp ứng phần nào yêu cầu của người sử dụng trong nước * Dầu phanh của Công ty APP [5] Các loại dầu phanh của Công ty APP được nghiên cứu để phù hợp với điều kiện làm việc, đặc thù địa lý của Việt Nam Chất lượng dầu phanh của Công ty này được xem là tốt nhất trong các loại dầu phanh sản xuất trong nước Hàng -11- năm Công ty APP sản xuất ra 1000 tấn dầu phanh tại... thể giải quyết theo các hướng sau : - Sử dụng chất có khả năng tương tác với nước (thủy phân) làm thành phần phụ của dầu phanh (nâng cao nhiệt độ sôi ướt ) - Sử dụng các hợp phần phụ có nhiệt độ sôi cao để làm tăng nhiệt độ sôi chung của dầu phanh (nâng cao nhiệt độ sôi khô ) - Sử dụng chất ít hút ẩm hơn DEG làm hợp phần phụ (nâng cao nhiệt độ sôi ướt ) Chất được chọn ngoài việc thỏa mãn ít nhất 1... nhằm đưa ra quy trình tổng hợp trong quy mô nghiên cứu Tỷ lệ mol các chất phản ứng được chọn là 3/1 vì thực chất hỗn hợp phản ứng bao gồm ete của glycol là chất có thể sử dụng làm thành phần cho dầu phanh, axit boric nếu dư cũng không ảnh hưởng đến tính chất dầu phanh trong quá trình làm việc bởi hai yếu tố Thứ nhất là do phụ gia HBF sử dụng trong dầu phanh VH3.2 có tính kiềm cao nên ảnh hưởng của... sôi cao lâu, ít có khả năng tạo thành nút khí, độ nhớt ở nhiệt độ ẩm ít thay đổi Nhưng khi bị nước lẫn vào, nhiệt độ sôi lại giảm đi mạnh hơn, nhanh hơn các loại dầu thông thường 1.5 GIẢI PHÁP CẢI THIỆN DẦU PHANH TỔNG HỢP VH3.2 Tất cả các loại dầu phanh cao cấp sử dụng ở Việt Nam đều do các hãng nước ngoài đưa vào, tuy có chất lượng cao song giá cả chưa thật sự hợp lí Ngoài ra, các sản phẩm chất lượng. .. phanh đòi hỏi loại dầu phanh phẩm chất không cao hơn DOT 3 Dầu phanh APP DOT 3 và APP DOT 4 đạt được một số chỉ tiêu kỹ thuật quốc tế và tiêu chuẩn Âu, Mỹ về dầu phanh nên thích hợp cho nhiều hệ thống phanh dầu lắp trên các thiết bị vận tải có xuất xứ khác nhau Một số đặc tính kỹ thuật của dầu phanh do hãng APP sản xuất được thể hiện ở Bảng 1.3 Bảng 1.3 : Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu phanh công ty APP . THIỆN DẦU PHANH TỔNG HỢP VH 3.2 15 1.5.1. Đặc trưng dầu phanh VH 3.2…………………………………………… 1.4.2. Tác hại của nước trong hệ thống phanh dầu ……………………… 1.4.3. Đặt hướng nghiên cứu tổng hợp hợp phần. nở cao su thiên nhiên và tổng hợp. Song chúng có một nhược điểm cơ bản là háo nước làm giảm nhiệt độ sôi của dầu xuống. Trong nghiên cứu này, đề tài tiến hành nâng cao chất lượng dầu phanh tổng. Báo cáo tổng kết Đề tài cấp Bộ: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẦU PHANH VH 3.2 Thực hiện theo Hợp đồng Đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và