Công nghệ sản xuất dầu phanh

theo đĩ xảy ra ngày một nhiều hơn gây thiệt hại lớn về người và tài sản của nhà nước, của cơng dân. Trong các tai nạn do hư hỏng máy mĩc thì tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỉ lệ cao nhất ( 68,3 ¸ 79,3% ). Do vậy, hệ thống phanh là hệ thống rất quan trọng trên xe. Nếu phanh khơng cĩ tác dụng thì sẽ dẫn đến kết quả tai hại. Để giảm số lượng tai nạn, người sử dụng phải thường xuyên kiểm tra phanh xe của mình, cịn người thiết kế cũng phải cải tiến về chỉ tiêu kĩ thuật của hệ thống phanh cho phù hợp với tốc độ của xe. Tất cả các hệ thống phanh ở ơtơ hiện đại đều sử dụng hệ thống thuỷ lực để truyền lực tác động và sử dụng dung dịch ( dầu phanh ) làm chất dẫn động trong hệ thống. Vì vậy, một trong những hướng làm ổn định và cải tiến hệ thống phanh là nâng cao chất lượng của dầu phanh. Việc tạo ra dầu phanh cĩ chất lượng ngày càng cao luơn là đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học cơng nghệ. Trong phạm vi hạn hẹp của một bản đồ án cho nên đối tượng nghiên cứu chủ yếu ở đây là : - Xây dựng phương pháp và cách tiếp cận nghiên cứu dầu phanh trên cơ sở học hỏi và kết hợp các thế mạnh của một số cơng trình nghiên cứu trong nước. - Lựa chọn và hợp lí hố các nguyên liệu dầu gốc, phụ gia sẵn đáp ứng để khảo sát quá trình cơng nghệ sản xuất dầu phanh, đồng thời đưa ra được các yêu cầu đối với nguyên liệu sản xuất cĩ cơ sở khoa học. - Đánh giá chất lượng dầu phanh điều chế được theo một số chỉ tiêu và tính năng sử dụng. So sánh với dầu phanh thành phẩm trên thị trường và yêu cầu dầu phanh trong nước. - Xác lập đơn pha chế và quy trình sản xuất phù hợp. Bố cục của bản đồ án bao gồm : Chương 1: Tổng quan về dầu phanh. Chương 2 : Thực nghiệm. Chương 3 : Kết quả và thảo luận. Do thời gian nghiên cứu khơng nhiều và đây là đề tài thuộc lĩnh vực mới đối với chuyên ngành quá trình thiết bị nên bản đồ án khơng tránh khỏi những thiếu xĩt. Rất mong được sự xem xét chỉ bảo thêm của các thầy, cơ. Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ DẦU PHANH. I.1. Hệ thống thuỷ lực của phanh. I.1.1. nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh. Hệ thống phanh thuỷ lực được dùng để tác động phanh. Nĩ được thiết kế để thực hiện ba việc cơ bản sau : Truyền chuyển động từ chân của người lái xe đến các guốc thắng, truyền lực tác động cùng với chuyển động và nhân lực đĩ lên bằng cách thay đổi giá trị đến các cụm bánh xe khác nhau. Hệ thống phanh thuỷ lực bắt đầu ở xilanh chính. Xilanh chính là một bơm thuỷ lực kiểu piston hoạt động bằng bàn đạp phanh. Các ống dẫn bằng thép và các ống mềm bằng cao su chịu lực nối từ xilanh chính đến các piston ở calip phanh đĩa và các xilanh bánh xe ở phanh tang trống. ( Hình 1 ). Khi người lái xe tác dụng lực ấn bàn đạp phanh xuống, dầu phanh được xilanh chính bơm đi qua hệ thống van tổ hợp, theo ống dẫn đến piston calip phanh đĩa hoặc piston xilanh bánh xe. Dầu phanh sẽ tác dụng vào piston, tiếp theo piston sẽ đẩy guốc phanh ép vào đĩa phanh hoặc tang trống tạo lực hãm bánh xe. Các nhà thiết kế thay đổi đường kính của piston xilanh chính, piston calip hoặc piston xilanh bánh xe và sử dụng van định lượng để giúp cho hệ thống cân bằng từ trước đến sau. Trong quá khứ piston xilanh chính đơn được nối với cả bốn piston của calip phanh hoặc của xilanh bánh xe. Hệ thống phanh đơn này dễ bị hư hỏng. Dầu phanh bị rị rỉ ở bất kì bộ phận nào của hệ thống thuỷ lực cũng cĩ thể làm ngưng hoạt động của tồn hệ thống, và sẽ làm mất hồn tồn lực hãm. Vào cuối những năm 1960, hệ thống thuỷ lực kép được giới thiệu. Hệ thống này được chia làm hai bộ phận : ra phía trước và ra phía sau. Sự rị rỉ dầu phanh ở bộ phận nào chỉ làm mất tác dụng hãm ở bộ phận đĩ của hệ thống. Xilanh chính loại kép sử dụng hai piston nối tiếp nhau. Một piston vận hành phanh trước cịn piston kia vận hành phanh sau.Với hệ thống phanh kép, một bộ phận của hệ thống vẫn hoạt động. Mặc dù cơng suất phanh giảm nhưng vẫn cĩ thể giữ an tồn cho xe. Hệ thống phanh thuỷ lực trên ơ tơ thường sử dụng một hoặc nhiều van như sau: - Van và bộ chuyển mạch chênh lệch áp suất. Cụm van này sẽ bật đèn cảnh báo phanh để thơng báo cho người lái xe hư hỏng thuỷ lực xảy ra trong hệ thống. -Van định tỉ lệ. Cụm van này sẽ giảm áp suất thuỷ lực đến phanh tang trống phía sau để giảm khả năng khố kẹt bánh sau trong khi phanh gấp. - Van định lượng. Cụm van này làm chậm tác dụng của phanh đĩa phía trước lúc vận hành bàn đạp với lực nhẹ để cho phanh trước và phanh sau tác động cùng một lúc. Những van này được sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp thành nhĩm hai hay ba van. Chúng kết hợp thành một cụm đơn gọi là van tổ hợp. Các van này sẽ điều chỉnh lượng dầu sao cho hiệu quả của phanh là cao nhất. 1 - Bàn đạp phanh. 5 - Van tổ hợp. 2 - Bộ trợ lực phanh. 6 - Bộ điều khiển thuỷ lực. 3 - Bình chứa dầu. 7 - Bánh xe trước. 4 - Xilanh chính. 8 - Bánh xe sau. H×nh 1 : HƯ thèng phanh dÉn ®éng b»ng dÇu trªn xe « t«. I.1.2. Các ưu điểm của hệ thống phanh thuỷ lực. Nguyên lý hoạt động của phanh cũng cĩ thể được thực hiện bằng hệ thống cơ khí của các thanh đẩy, dây cáp, cần bẩy hoặc dẫn động phanh bằng khí nén. Nhưng đa số trên ơ tơ hiện nay ta vẫn thấy sử dụng hệ thống phanh dẫn động theo nguyên tắc thuỷ lực bởi nguyên tắc hoạt động này cĩ rất nhiều ưu điểm : - Hệ thống thuỷ lực cĩ thể truyền áp lực bằng nhau đến hai hay nhiều nơi trong hệ thống ở cùng một thời điểm. Đây là một đặc tính quan trọng đối với hệ thống phanh. Các cụm phanh trên cùng một trục bánh xe được tác dụng một lực như nhau ở cùng một thời điểm trong lúc hãm. Sự cân bằng của áp suất thuỷ lực này giúp cho xe ngừng đều và thẳng. Đĩ là do khi chất lỏng truyền áp suất thì áp suất được truyền đi sẽ bằng nhau ở tất cả các hướng. Đây là một ứng dụng của định luật Pascal : " Trong chất lỏng khơng bị nén ép ở trạng thái tĩnh, nếu ta tăng áp suất po tại zo lên một giá trị nào đĩ thì áp suất p ở mọi vị trí khác trong chất lỏng cùng tăng lên một giá trị như vậy". - Truyền động bằng thuỷ lực làm tăng rất đáng kể lực tác dụng. Ta biết rằng hệ thống thuỷ lực chỉ cĩ thể truyền năng lượng, lực và chuyển động tác dụng vào nĩ, chứ nĩ khơng thể tạo ra năng lượng. Tuy nhiên ta cĩ thể khuyếch đại lực tác dụng bằng cách thay đổi diện tích của piston đầu vào và piston đầu ra. Với piston đầu ra lớn hơn piston đầu vào thì lực tác dụng sẽ được khuyếch đại. Với piston đầu ra nhỏ hơn piston đầu vào thì lực tác dụng sẽ nhỏ hơn. Cụ thể hơn, khi ta tác dụng lực vào piston của một hệ thống kín, lực đĩ trở thành áp suất thuỷ lực. Độ lớn của áp suất sẽ bằng lực tác dụng chia cho diện tích của piston. Áp suất thuỷ lực sẽ truyền đi trong hệ thống và chuyển thành lực ở piston đầu ra. Trên ơ tơ piston đầu vào là piston xi lanh chính cịn piston đầu ra bao gồm hai piston xilanh bánh xe sau và hai piston phanh đĩa bánh trước. - Dầu phanh cĩ thể lưu thơng dễ dàng qua những đường dẫn phức tạp và thêm nữa là khơng thể nén lại được. Các đặc điểm này giúp ta cĩ thể sắp xếp đường ống dẫn một cách thuận tiện và sử dụng ống mềm để dẫn ở những nơi cĩ nhiều chuyển động. I.2. Dầu phanh. Các hệ thống thuỷ lực khơng thể hoạt động nếu khơng cĩ dung dịch phanh ( dầu phanh ). Dầu phanh là chất lỏng chuyên dùng nạp trong hệ thống phanh thuỷ lực dùng để truyền cơ năng từ pêđan phanh tới các bánh xe. I.2.1. Tình hình sản xuất dầu phanh. Tất cả các loại dầu phanh cao cấp sử dụng ở Việt Nam đều do các hãng nước ngồi đưa vào, tuy chất lượng cĩ cao song giá cả chưa thật sự hợp lí. Ngồi ra, các sản phẩm chất lượng cao cĩ tính tồn cầu sử dụng chưa hẳn đã phù hợp với khí hậu và các đặc thù làm việc của phương tiện tại Việt Nam. Ở nước ta, trong sự phát triển của nền kinh tế mới, cơng nghiệp hố đất nước, lượng phương tiện tăng lên rất nhiều theo đĩ là lượng tiêu thụ dầu phanh cũng tăng lên. Sản phẩm dầu phanh địi hỏi chất lượng tốt hơn. Trong khi đĩ các cơ sở trong nước mới chỉ sản xuất được một lượng nhỏ dầu phanh, thiết bị sản xuất nhỏ, thơ sơ, chưa thể phù hợp với cơng nghệ sản xuất dầu phanh chất lượng cao gồm nhiều giai đoạn liên hồn và sử dụng hệ nhiều phụ gia kết hợp. Trước tình hình đĩ, một số cơng ty cũng tiến hành nghiên cứu và đã sản xuất được một số loại dầu phanh bước đầu đáp ứng yêu cầu của người sử dụng trong nước. Đĩ là các đơn vị cĩ được sự hợp tác khoa học cơng nghệ với các cơng ty nước ngồi như : Cơng ty phát triển phụ gia và sản phẩm dầu mỏ ( Cơng ty APP ), Viện hố học cơng nghiệp,… Với cơng ty APP, sản lượng hàng năm là : 1000 tấn / năm tại Hà Nội và 500 tấn / năm tại thành phố Hồ Chí Minh. Chất lượng dầu phanh do các đơn vị này sản xuất cĩ chất lượng khá tốt. I.2.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu phanh. Dầu phanh là một nhân tố quan trọng trong hệ thống phanh thuỷ lực. Nĩ ảnh hưởng tới hiệu suất làm việc của phanh cũng như tuổi thọ của một số chi tiết trong hệ thống phanh. Một số chi tiết trong hệ thống rất đắt tiền nếu bị phá huỷ thì chi phí sẽ tốn kém. Do vậy, dầu phanh cĩ một số yêu cầu rất chặt chẽ và các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng sản phẩm. Phần này đưa ra các chỉ tiêu và giải thích ảnh hưởng của các chỉ tiêu tới hoạt động cũng như chi tiết trong hệ thống. I.2.2.1. Độ nhớt. Độ nhớt thể hiện tính bơi trơn, chống kẹt của dầu phanh. Độ nhớt càng lớn thì khả năng bơi trơn càng tốt. Khả năng vận hành chính xác của bơm vận chuyển phụ thuộc vào độ nhớt. Độ nhớt phải đủ lớn để khi bơm hoạt động thì dầu phanh khơng bị lọt qua cuppen. Ngồi ra, độ nhớt rất quan trọng để đánh giá điều kiện tối ưu khi bảo quản và sử dụng. Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng độ nhớt giảm. Việc xác định chính xác độ nhớt cĩ ý nghĩa quan trọng trong tiêu chuẩn kĩ thuật của dầu phanh. Dầu phanh phải chảy tự do ở tất cả các nhiệt độ. Độ nhớt là tính chất của một chất lỏng, được xem là ma sát nội của chất lỏng và cản trở sự chảy của chất lỏng. Nguyên nhân cĩ độ nhớt là do ái lực cơ học giữa các hạt cấu tạo nên chất lỏng. Phân loại: Độ nhớt động lực Độ nhớt động lực biểu thị cho các chất lỏng dịng khơng cĩ gia tốc, được tính bằng cơng thức: h = t. C ( I-1 ) Trong đĩ : t là thời gian chảy của chất lỏng, s. C là hằng số nhớt kế, khơng phụ thuộc nhiệt độ mà chỉ phụ thuộc kích thước hình học của nhớt kế. Xác định độ nhớt động lực bằng cách đo thời gian chảy của dầu qua bầu nhớt kế mao quản. Nếu độ nhớt lớn phải dùng mao quản cĩ đường kính mao quản lớn; cịn nếu độ nhớt của chất lỏng cần đo nhỏ, thì dùng nhớt kế cĩ đường kính mao quản nhỏ; Sao cho thời gian chảy của chất lỏng trong khoảng 200 ¸ 900 giây. Độ nhớt động học: Độ nhớt động học là tỷ số giữa độ nhớt động lực và tỷ trọng của nĩ: n = ( I-2 ) Trong đĩ : n là độ nhớt động học, tính bằng stốc ( St ) hoặc centistốc (cSt ). h là độ nhớt động lực, tính bằng poazơ (P) hoặc centipoazơ (cP). r là khối lượng riêng, g/cm3. Trong hoạt động thực tế của dầu phanh ta phải xác định độ nhớt động học. I.2.2.2. Độ ăn mịn. Dầu phanh phải khơng được gây tác hại đến nhựa, cao su và các bộ phận kim loại. Đây là chỉ tiêu quan trọng của dầu phanh. Sự ăn mịn sẽ làm hỏng các chi tiết dẫn đến hệ thống làm việc giảm hiệu quả. Dầu phanh ăn mịn kim loại chủ yếu là do trong dầu cĩ lẫn nước. Nước thâm nhập vào hầu hết vào hệ thống phanh bằng cách thấm qua ống cao su và màng chắn ở bình chứa. Người ta nhận thấy rằng trung bình dầu phanh trên ơtơ hấp thụ 2% nước trong khoảng 18 tháng, ở những vùng ẩm ướt thì thời gian chỉ khoảng 12 tháng. Ngồi ra, sự ăn mịn cịn do tác động của các loại axit hữu cơ tạo thành khi dầu và một số phụ gia bị oxi hố. Nước lẫn vào dầu và các phần bị rỉ sẽ đẩy mạnh quá trình ăn mịn của các axit hữu cơ. Mặt khác, các mẩu rỉ khi rơi vào vùng ma sát sẽ làm tăng sự mài mịn tạo ra sự phá huỷ hoạt động của các van và xi lanh. Trong quá trình sửa chữa hệ thống phanh đã sử dụng nhiều năm, ảnh hưởng ăn mịn của dầu phanh thấy rõ ở sự rỉ sét ở phần bên dưới của xilanh bằng gang, ăn mịn ở phần dưới của nịng xilanh nhơm và piston nhơm. Để chống ăn mịn của kim loại thì dầu phanh phải được pha các phụ gia chống ăn mịn và chống rỉ. Chúng sẽ tạo ra trên bề mặt kim loại lớp bảo vệ, ngăn khơng cho kim loại tiếp xúc với các axit hữu cơ và nước. Ngồi ra, để chống ăn mịn các nhà chế tạo ơtơ cũng đã xử lý anốt các xi lanh bằng nhơm để làm tăng độ cứng, chống sự xây xát, sự mài mịn. Đối với người sử dụng để giảm thiểu lượng nước và ảnh hưởng ăn mịn của nĩ trong hệ thống ta phải thực hiện các điều sau : - Xilanh chính phải giữ thật kín, phải đĩng nắp đậy ngay lập tức sau khi đổ đầy dầu phanh. - Dầu phanh nên mua với số lượng thực tế nhỏ nhất. Tránh lưu trữ trong bình chứa. - Bình chứa dầu phanh phải được đậy nắp và giữ thật kín. - Bình chứa dầu phanh phải được giữ ở nơi sạch sẽ, khơ ráo. - Dầu phanh đã qua sử dụng khơng được sử dụng lại. - Khi dầu phanh cĩ khả năng bị nhiễm bẩn ta phải loại bỏ ngay. I.2.2.3. Độ ổn định chống oxi hố. Tính bền chống oxi hố và độ bền hố học là thể hiện tính ổn định của dầu với oxi trong khơng khí. Dầu bị oxi hố sẽ tạo thành cặn ở dạng màng xỉ, làm giảm thời gian hoạt động của dầu, làm tăng tính ăn mịn. Quá trình oxi hố của dầu phanh chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố : nhiệt độ, khả năng tạo bọt, hàm lượng nước, mảnh kim loại bị mài mịn và các chất bẩn khác. Để ổn định, chống oxi hố dầu phanh, khi sản xuất ta phải cho thêm phụ gia chống oxi hố. Phụ gia chống oxi hố thường là các dẫn xuất của phenol và amin thơm. Chúng sẽ hoạt động theo cơ chế bắt gốc tự do để tạo thành các hợp chất cĩ hoạt tính thấp hơn do ổn định với nhân thơm. I.2.2.4. Độ trương nở cao su. Cao su là vật liệu làm kín rất hiệu quả. Chúng cĩ vai trị quan trọng trong hệ thống. Vì vậy, tính tiếp xúc của dầu với cao su cũng là một chỉ tiêu quan trọng. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao và khi tiếp xúc với dầu cao su sẽ mất dần tính dẻo mà trở lên cứng và giịn làm cho dầu phanh sẽ bị rị rỉ qua vật làm kín, phá huỷ hoạt động của hệ thống. Trong hệ thống phanh, piston sử dụng hai đệm kín gọi là cuppen. Đệm sơ cấp ở mặt trong của piston và đêm thứ cấp ở đầu ngồi. Đệm sơ cấp dùng bơm dầu phanh đi cịn đệm thức cấp giữ dầu phanh khơng bị rị rỉ ra khỏi xilanh. Khi làm việc piston chuyển động qua lại trong xilanh. Nếu cuppen bị trương nở hay biến tính sẽ làm giảm khả năng trượt trong nịng xilanh của piston gây ma sát mài mịn thành xilanh, khả năng bơm đầy dầu phanh từ nơi này đến nơi khác cũng giảm đi. Một điều phải lưu ý là khơng bao giờ được để cao su tiếp xúc với hố chất cĩ gốc dầu mỏ, dầu bơi trơn hoặc các chất tẩy rửa. Những chất này sẽ tấn cơng rất nhanh cao su và làm cao su trương nở, biến tính. Vì vậy, dầu phanh chỉ được sản xuất theo phương pháp tổng hợp mà khơng sử dụng dầu gốc khống. I.2.2.5. Điểm sơi. Dầu phanh phải giữ được ở trạng thái dung dịch ở nhiệt độ cao nhất thường gặp phải. Khi ta phanh xe liên tục hay khi ta phanh gấp nhiệt độ tạo ra do ma sát giữa guốc phanh với tang trống tăng rất cao. Nhiệt độ tạo ra đĩ được truyền đến dầu phanh. Vì vậy dầu phanh cũng phải chịu một nhiệt độ làm việc cao. Nếu điểm sơi của dầu phanh thấp thì dầu phanh sẽ bị phá huỷ, mất dần tính chất của nĩ. Một nhân tố ảnh hưởng nghiêm trọng đến điểm sơi đĩ là nước. Chỉ với 2% nước đã hạ thấp đến 3/4 điểm sơi khơ. Sự hoạt động của của ơtơ dưới những điều kiện khắc nghiệt, dầu phanh sử dụng nhiều năm, cĩ thể bị hố hơi, sẽ làm cho bàn đạp bị mềm xốp hoặc thậm chí bị mất lực phanh khi dầu phanh bị nĩng lên. I.2.2.6. Điểm đơng đặc. Điểm đơng đặc là nhiệt độ thấp nhất tại đĩ dầu sau khi được làm lạnh dưới những điều kiện tiêu chuẩn cho trước vẫn cịn tiếp tục chảy. Dầu phanh phải cĩ điểm đơng đặc thấp nghĩa là phải giữ ở trạng thái dung dịch và lưu thơng với nhiệt độ hoạt động thấp nhất. Nếu dầu phanh bị đơng thì hệ thống phanh sẽ khơng làm việc được. Đối với nước ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nên chỉ tiêu này dễ thoả mãn nhưng ở các nước cĩ khí hậu ơn đới thì đây là điều được quy định chặt chẽ. Các sản phẩm dầu phanh phải cĩ chất phụ gia chống đơng. I.2.2.7. Một số chỉ tiêu khác. Ngồi các chỉ tiêu trên, dầu phanh trong quá trình làm việc cịn phải cĩ các đặc điểm sau : - Khả năng bơi trơn ; chống kẹt : Dầu phanh phải bơi trơn được các piston và đệm kín để bảo đảm sự chuyển động dễ dàng, giảm mài mịn và giảm ma sát giữa chúng với xi lanh. - Độ chịu nén : Để cho khả năng truyền lực cĩ hiệu quả thì dầu phanh phải cĩ độ nén nhỏ. I.3. Một số loại dầu phanh trên thị trường. Trên thị trường Việt Nam hiện nay cĩ khá nhiều loại dầu phanh. Việc lựa chọn loại dầu phanh cho phù hợp với hoạt động của hệ thống cũng là một vấn đề đáng quan tâm. Hầu hết các ơtơ sử dụng loại dầu phanh DOT 3 ( DOT = Department of Transportation ) bởi các ưu điểm của nĩ. I.3.1. Các loại dầu phanh nhập ngoại. I.3.1.1. Dầu phanh DOT 3, DOT 4. Các loại dầu phanh DOT 3 và DOT 4 cĩ màu vàng sáng, được sản xuất trên cơ sở chất nền là polyglycol. Dung dịch glycol cĩ hai bất lợi. Chúng là chất hút ẩm, nghĩa là chúng sẽ hấp thụ nước. Nước hấp thụ vào dầu sẽ gây ra hai vấn đề nghiêm trọng : hạ điểm sơi và gây ăn mịn. Dung dịch glycol cũng phá hoại sơn. Nếu dung dịch bị đổ vào lớp sơn của ơtơ, sơn sẽ bị mất màu và bị bĩc ra. Nếu dầu phanh bị đổ vào sơn thì ta phải mau chĩng xịt sạch với nhiều nước. Dầu phanh DOT 3 cĩ các phụ gia chọn lọc gĩp phần tăng cường tính năng của hệ thống phanh. Vì vậy nĩ được sử dụng khá phổ biến trong hệ thống phanh của các ơtơ. So với một số loại dầu phanh khác thì dầu phanh DOT 3 cĩ các ưu điểm là : - Chống ăn mịn, mài mịn tốt. - Khơng ảnh hưởng tới các vật liệu làm kín. - Cĩ chỉ số nhớt thích hợp. - Cĩ độ bền cắt, xé cao. - Cĩ tính bơi trơn và tính năng chống oxy hố tốt. - Cĩ khả năng hút ẩm trong một thời hạn nhất định. - Cĩ dải nhiệt độ làm việc rộng. I.3.1.2. Dầu phanh DOT 5. Dầu phanh DOT 5 cĩ màu tím, được tổng hợp với chất nền là silicon. Dầu phanh DOT 3 và DOT 4 cĩ thể trộn lẫn với nhau, tuy nhiên một trong hai loại, khơng 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 cĩ xu hướng hình thành một lớp màng nước giữa chúng và sẽ tạo ra sự rỉ sét ở mức đĩ. Ngồi ra, khi hai dung dịch này trộn lẫn sau đĩ khuấy trộn lên, chúng sẽ tạo bọt và hình thành màng bao bọt khí. -Các ưu, nhược điểm của dung dịch silicon : + Ưu điểm : Dung dịch silicon cĩ một số ưu điểm khắc phục được nhược điểm của dung dịch glycol. Silicon là một chất khơng hút ẩm, vì vậy nĩ khơng hấp thụ nước; và nĩ khơng ảnh hưởng lên các bề mặt sơn. Từ chỗ khơng hấp thụ nước, nên sẽ khơng gây ăn mịn hoặc ăn mịn rất ít đối với hệ thống. + Nhược điểm : Nĩ rất đắt tiền, giá của dung dịch ít nhất cao hơn ba hoặc bốn lần loại dung dịch glycol; ở một số vùng, giá của nĩ cĩ khi đắt hơn đến mười lần. Dung dịch silicon cĩ tính nén khi nĩng lên. Điều này tạo ra sự mềm xốp ở bàn đạp phanh dưới những điều kiện làm việc khắc nghiệt. Dung dịch silicon cũng cĩ 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 khơng nên sử dụng ở hệ thống phanh ABS, trừ khi được sự chỉ định của nhà chế tạo.Ngồi ra, dung dịch silicon cịn cĩ nhược điểm đĩ là nĩ gây ra cho một số đệm kín bằng cao su trương nở 10%. Khi sử dụng dung dịch silicon, đệm sơ cấp của xilanh chính sẽ trương nở bị dính vào lịng xilanh và khơng trở về hồn tồn; điều này làm kẹt phanh. Một số đặc tính kĩ thuật của dầu phanh DOT 3, DOT 4 và DOT 5 : Đặc tính kĩ thuật DOT 3 DOT 4 DOT5 Điểm sơi khơ Điểm sơi ướt 205 140 230 155 260 180 I.3.1.3. Một số dầu phanh đặc chủng của BP oil. - Dầu phanh BP brake fluid : Dung dịch cĩ màu sáng. Là loại dầu tổng hợp, sử dụng cho hộp phanh vận hành bằng thuỷ lực. Thành phần hố học : là hỗn hợp chất ức chế của các polyalkylene glycol và các ether của polyalkylene glycol. - Dầu phanh BP super disc brake fluid là loại dầu phẩm chất tốt, được sử dụng trong hệ thống thuỷ lực phanh đĩa và phanh hộp. Thành phần : là một hỗn hợp chất ức chế của polyalkylene glycol, các ether của polyalhylene glycol và các borate ester của glycol ether. I.3.2. Dầu phanh sản xuất trong nước. I.3.2.1. Dầu phanh của cơng ty APP. Cơng ty phát triển phụ gia và sản phẩm dầu mỏ - APP là đơn vị duy trì được hợp tác khoa học cơng nghệ cĩ kết quả với các viện nghiên cứu và các cơng ty dầu mỏ nước ngồi để tạo ra các sản phẩm dầu phanh cĩ chất lượng cao tương đương với dầu phanh nhập ngoại. Các loại dầu phanh của cơng 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 cơng ty này được xem là tốt nhất trong các loại dầu phanh sản xuất trong nước. Các loại dầu phanh của cơng 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 cơn ơtơ làm việc trong dải nhiệt độ rộng và cao, khơng tạo túi khí. Dầu phanh APP VH 3.2 đặc biệt thích hợp trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nĩng ẩm và thích hợp cho hệ thống phanh địi hỏi loại dầu phanh khơng cao hơn DOT 3. Dầu phanh APP DOT 3 và APP DOT 4 đạt được một số chỉ tiêu kĩ 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 cĩ xuất xứ khác nhau. Một số đặc tính kĩ thuật của dầu phanh do hãng APP sản xuất được thể hiện ở Bảng I.1. Bảng I.1 : Chỉ tiêu kĩ thuật của dầu phanh cơng ty APP. Chỉ tiêu Giá trị đo được APP VH 3.2 APP DOT 3 APP DOT 4 Độ nhớt động học ở 100oC, cSt 2,7 1,5 2,3 Khối lượng riêng ở 20oC, kg/l 1,1100 ¸ 1,1250 Độ pH 8,0 ¸ 10 7,5 ¸ 11,0 7,5 ¸ 11,0 Nhiệt độ sơi, oC 220 235 240 Độ nở cuppen (120oC, 70 h) 1,0 ¸ 5,0 1,0 ¸ 8,0 1,0 ¸ 8,0 Độ ăn mịn kim loại (100oC, 120h) - Thép, mg/cm2 - Nhơm, mg/cm2 - Đồng, mg/cm2 0,025 0,025 0,025 0,2 0,1 0,4 0,2 0,1 0,4 Nhiệt độ đơng đặc, oC -10 -20 -40 I.3.2.2. Dầu phanh của Viện hố học cơng nghiệp. Trong những năm qua Viện hố học cơng nghiệp đã cĩ những nghiên cứu để sản xuất dầu phanh đáp ứng nhu cầu trong nước. Sản phẩm của Viện , dầu phanh VH 3.2, được tổng hợp dựa trên chất nền là glycol với các phụ gia thích hợp. Dầu phanh VH 3.2 cĩ màu vàng sáng. Sản phẩm đáp ứng được phần lớn các yêu cầu của dầu phanh Việt Nam. Một số chỉ tiêu kĩ thuật của dầu phanh VH 3.2 so với dầu phanh nước ngồi được thể hiện ở bảng I.2. Bảng I.2. So sánh tính chất dầu phanh VH 3.2 với các dầu phanh nước ngồi. Chỉ tiêu VH 3.2 NHEV (Liên Xơ) DOT-3 (Nhật) Super HĐ (Ý) Shell (Mỹ) Apollo (Mỹ) Độ nhớt động học ở 50oC, cSt 10,5 6,4 6,8 6,7 8,7 6,1 Nhiệt độ sơi thực, oC 240 190 210 200 210 220 Độ nở cuppen (12h, 120oC), % kl - Cuppen nội - Cuppen Liên Xơ -0,5 0,05 24,0 2,0 1,9 -0,9 29,0 2,6 20.5 2,5 7,3 -3,5 Nhiệt độ bắt cháy, oC 135 110 120 137 133 150 Độ pH 11 9,5 8,5 9,5 5,0 5,5 Tỷ trọng, g/cm3 1,1162 1,0724 1,0410 1,1155 1,1050 1,1102 Độ ăn mịn động (50h, 100oC), mg/cm2 - Lên sắt CT3 - Lên nhơm D16 - Lên đồng M1 - Lên chì 0,1105 0,0615 0,1915 0,3230 0,1325 0,0561 0,0897 0,5010 0,1020 0,1302 0,2102 0,4302 0,0050 0,0080 0,1020 0,5050 0,1430 0,0290 0,1436 0,0290 0,1304 0,4130 0,1204 0,9430 Nhiệt độ đơng đặc, oC -20 -50 -50 -50 -50 -50 Mùi Hắc dầu lạc hắc dầu cá hắc hắc Màu vàng vàng khơng màu vàng đỏ đỏ CHƯƠNG II : THỰC NGHIỆM. II.1. Lựa chọn chất nền cho dầu phanh. Như ta đã biết dầu phanh chỉ sản xuất theo phương pháp tổng hợp. Vì vậy, thực chất của việc nghiên cứu sản xuất dầu phanh là tìm thành phần, tiếp đĩ là sử dụng, sản xuất các hố chất - hợp phần đã tìm được để điều chế thành dầu phanh. Thơng thường dầu phanh bao gồm ba hợp phần: - Hợp phần cơ bản : Là chất cĩ độ nhớt lớn, độ bơi trơn tốt, nhiệt độ sơi cao thoả mãn phần lớn yêu cầu của dầu phanh như : Polyglycol, dầu thầu dầu, este silixic, axit boric… - Hợp phần phụ : Là các chất pha lỗng hợp phần chính tới độ nhớt mong muốn và giảm nhiệt độ đơng đặc của dầu như este, ancol… Hai hợp phần này thường được gọi là chất nền. - Phụ gia : Là các chất cho thêm với hàm lượng nhỏ để làm thay đổi tích cực một số tính chất lý - hố, một số tính năng của chất nền đảm bảo cho dầu phanh sử dụng tốt. Qua nghiên cứu tài liệu và các sản phẩm dầu phanh trên thị trường nhận thấy hiện nay đa số các loại dầu phanh tổng hợp của thế giới và ở Việt Nam đều cĩ chất nền là glycol. Đối với các loại dầu phanh cĩ tính tồn cầu thì hợp phần cơ bản thường là polyglycol và hợp phần phụ là ete glycol. Cơng dụng của hợp phần phụ ngồi việc pha lỗng cịn làm giảm nhiệt độ đơng đặc. Sử dụng hợp phần phụ cho phép dùng các hợp phần cơ bản cĩ độ nhớt rất lớn, tức là cĩ khả năng bơi trơn rất tốt, cĩ hệ số nhiệt - nhớt cao. Nhưng so với yêu cầu dầu phanh sử dụng ở Việt Nam, nước thuộc vùng nhiệt đới, việc đưa hợp phần phụ để giảm nhiệt độ đơng đặc là khơng cần thiết; trái lại nĩ cịn làm giảm nhiệt độ sơi của dầu. Vì vậy, tốt nhất chỉ nên dùng một chất làm chất nền. Nếu dùng một chất thì khơng thể sử dụng polyglycol ( vì độ nhớt quá lớn ) mà phải dùng monoglycol. So sánh tính chất vật lí giữa etylenglycol với đietylenglycol (ĐEG ) cho thấy đietylenglycol cĩ độ nhớt và nhiệt độ sơi tốt hơn, phù hợp hơn với yêu cầu dầu phanh. Vì vậy, đã sử dụng đietylenglycol là chất nền cho dầu phanh. Các tính chất của ĐEG so với yêu cầu dầu phanh được tĩm tắt ở bảng II.1. Thứ tự Các chỉ tiêu Chỉ số đạt Yêu cầu dầu phanh Việt Nam Nhận xét 1 Độ nhớt động ở 50oC,cSt 9,4 9 ¸ 12 tốt 2 Nhiệt độ sơi,oC 246 >230 tốt 3 Độ bơi trơn, chống kẹt Bị kẹt Tốt kém 4 Độ chống oxi hố, h 50 >150 kém 5 Độ nở cuppen, % trọng lượng 0,25 £ ± 1 tốt 6 Độ ăn mịn động ở 100oC trong 50h, mg/cm2 - Lên sắt CT3 - Lên nhơm - Lên đồng - Lên chì 0,09 0,044 0,159 0,201 0,010 0,015 0,013 0,500 yếu đạt kém đạt 7 Độ ăn rỉ gang Rỉ nhiều Khơng kém 8 Nhiệt độ đơng đặc, oC - 8 - 10 được 9 Độ axit, mgKOH/g < 0,05 - được 10 Áp suất hơi bão hồ ở20oC, Pa 2,7 Nhỏ tốt 11 Tạp chất, % Khơng Khơng tốt 12 Độ pH 6 5 ¸ 12 tốt 13 Hàm lượng nước, % 0,1 £ 3 tốt 14 Độ tro, % 0,005 - tốt 15 Độ chịu nén tốt tốt tốt 16 Độ tạo bọt Nhỏ nhỏ tốt 17 Nhiệt độ bắt cháy hở, 20oC 138 > 100 tốt 18 Màu khơng màu - tốt 19 Mùi khơng đặc trưng yếu Bảng II.1. So sánh tính chất ĐEG với yêu cầu dầu phanh Việt Nam. Từ bảng tổng hợp II.1 nhận thấy ĐEG cĩ một số ưu, nhược điểm so với yêu cầu dầu phanh : - Ưu điểm : ĐEG cĩ nhiều tính chất thoả mãn được yêu cầu chất nền cho dầu phanh. Đặc biệt là các chỉ tiêu quan trọng như độ nhớt, nhiệt độ sơi, độ nở cuppen… rất phù hợp với yêu cầu Việt Nam. - Nhược điểm : Bên cạnh các ưu điểm thì ĐEG cịn cĩ các nhược điểm cần khắc phục : + Khả năng chống oxy hố. + Khả năng chống bào mịn, kẹt xuớc - bơi trơn. +Khả năng chống ăn mịn. + Khả năng chống rỉ phía ngồi xilanh. Để khắc phục các nhược điểm cho chất nền giúp cho dầu phanh sản xuất được thoả mãn các yêu cầu của dầu phanh trong nước ta phải nghiên cứu, pha thêm các phụ gia. Việc xác định các phụ gia sẽ được trình bày cụ thể ở mục sau. II.2. Tính chất của chất nền ĐEG. Đietylen glycol (ĐEG), cịn cĩ một số tên gọi khác như: 3-oxi 1,5-pentandiol; Etylen diglycol; Đihydroxyl dietyl este; 2,2'- oxydietanol… Cơng thức hố học của ĐEG : H ( 0CH2CH2 )2 OH II.2.1. Tính chất vật lý. ĐEG là một chất trong, khơng màu, khơng mùi, ở dạng lỏng và cĩ vị ngọt. Nĩ hút ẩm và tan hồn tồn trong nhiều loại dung mơi phân cực như : nước, cồn, glycol ete và axeton. Tuy nhiên nĩ ít hồ tan trong các loại dung mơi khơng phân cực như : benzen, toluen, dicloetan và cloroform. Sau đây là một vài tính chất của vật lý của ĐEG : -Khối lượng phân tử :106 - Điểm sơi ở 101,3 kPa : 246oC - Điểm đơng : - 8oC - Điểm chớp cháy : 124oC - Nhiệt độ cháy : 225oC - Áp suất hơi ở 20oC : 0,01 hPa - Tỷ trọng ở 20oC : 1,12 g/cm3 - Chỉ số axit : < 0,05 mgKOH/g - Chiết suất, : 1,4470 CH2CH2OH O CH2CH2OH II.2.2. Tính chất hố học. Cơng thức cấu tạo của ĐEG : Cũng giống như các alcol no đơn chức khác, ĐEG cũng cĩ những phản ứng đặc trưng của nhĩm OH. Tuy nhiên, ĐEG cĩ hai nhĩm chức hydroxyl gần nhau nên nĩ cĩ một số phản ứng khác như tạo ra hợp chất vịng và chuỗi. Ở đây chỉ tập trung vào những tính chất hố học đặc biệt và những phản ứng quan trọng trong cơng nghiệp của ĐEG. a, Tính axit. ĐEG cĩ tính axit mạnh hơn các monoalcol cùng phân tử do ảnh hưởng qua lại giữa hai nhĩm OH gần nhau. ĐEG tác dụng với natri kim loại tạo thành glycolat, tuỳ theo nhiệt độ phản ứng cĩ thể xảy ra ở một nhĩm OH hoặc ở cả hai nhĩm : CH2-CH2-OH Na CH2-CH2-ONa Na CH2-CH2-ONa O 50oC O 50oC O CH2-CH2-OH CH2-CH2-OH CH2-CH2-ONa b, Phản ứng oxy hố. ĐEG dễ dàng bị oxy hố tạo thành các dẫn xuất aldehit và axit cacboxylic do tác dụng của O2, HNO3 và các chất oxy hố khác. Điều kiện phản ứng khác nhau cĩ thể dẫn đến việc tạo ra các sản phẩm oxy hố khác nhau : Glyclol aldehit, axit glycolic,… CH2-CH2-OH [O] CH2-CHO [O] CH2-COOH [O] O O O CH2-CH2-OH CH2-CH2-OH CH2-CH2-OH CH2-COO CH2-COOH [O] O [O] O CH2-CHO CH2-COOH c, Phản ứng tạo este. ĐEG cĩ thể bị axít hố bằng các phương pháp thơng thường để tạo thành các este. Tuy nhiên, sự cĩ mặt của hai nhĩm hydrơxyl dẫn đến khả năng tạo thành cả mono và dieste, điều đĩ phụ thuộc vào tỷ lệ ban đầu của mỗi chất tham gia phản ứng. CH2-CH2-OH H2SO4 CH2-CH2-OCOCH3 O + 2CH2COOH O CH2-CH2-OH CH2-CH2-OCOCH3 ĐEG phản ứng với axit cĩ chứa hai chức -COOH tạo thành polyeste là phản ứng rất quan trọng. ( tạo ra sợi, hữu cơ tổng hợp, polyeste ). HO-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH + HOOC(CH2)nCOOH + HO-CH2-CH2-O … + HO-H2C-H2C … -O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OCO-(CH2)n-COOCH2-CH2-O-CH2-CH2-O-… ( polyeste ) d, Sự etyl hố. ĐEG phản ứng với etylen oxit để tạo ra tri-, tetra- và poly- etylen glycol. Tỷ lệ của những glycol này trong sản phẩm phản ứng được xác định bằng hiệu xúc tác đã sử dụng và lượng glycol dư. Khi tính tốn lượng dư của glycol cần thiết ta cĩ thể thu được các đồng đẳng thấp hơn, với hiệu suất phản ứng cho phép : HO-(CH2-CH2-O)2-H + n H2C - CH2 HO-(CH2CH2O)n+2-H O II.2.3. Quá trình sản xuất ĐEG trong cơng nghiệp. Tuy ĐEG đã được b._.