Экспертиза 5-и образцов тормозных жидкостей

105037, г. Москва, Измайловский проезд, д. 11, стр.2.
тел. +7 (495) 234-78-05; +7 (495) 764-27-21
www.avtotehexpert.ru, е-mail: avtotehexpert@mail.ru

ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА

... г. ООО «ЭКЦ «Автотранспорт» и ... заключили договор № ... на проведение химического исследования тормозной жидкости в количестве 5 образцов.

На разрешение исследования поставлены вопросы:
1. Определить вязкость, температуру кипения сухой и увлажнённой тормозной жидкости.
2. Есть ли влага (вода и т.д.) в представленных образцах тормозной жидкости?

Используемая литература

1. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник/ И.Г. Анисимов, К.М. Бадыштова, С.А. Бнатов и др.; Под ред. В.М. Школьникова. Изд. 2-е перераб. и доп. – М.:, Издательский центр «Техинформ», 1999. - 596с: ил.
2. Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных = Structure Determination of Organic Compounds. Tables of Spectral Data / Пер. с англ. Б. Н. Тарасевича.— Бином. Лаборатория знаний, 2006. — С. 251—318.
3. Купцов А.X., Жижин Г. Н. Фурье-спектры комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения полимеров. Справочник. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. — 656 с. - ISBN 5-9221-0188-9.
4. ГосТ 33-2000. Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости.
5. РосДОТ ООО "ТосОЛ-СИНТЕЗ" г. Дзержинск ТУ 2451-004-36732629-99.
6. РосА ДОТ-4 НПП "МАКРОМЕР" г. Владимир ТУ 2451-354-10488057-99.
7. ТОРСА ДОТ-4 ЗАО "БУЛГАР-СИНТЕЗ" и ЗАО "Булгар Лада Плюс" г. Казань ТУ 2332-001-49254410-2000.
8. РосА-ДОТ-3 НПП "МАКРОМЕР" г. Владимир ТУ 2451-333-10488057-97.
9. ТОМЬ ОАО "ХИМПРОМ" г. Кемерово ТУ 2451-076-05757618-2000
10. ДОТ-4 ООО "Лукойл-Пермнефтеоргсинтез" г.Пермь ТУ 2332-108-00148636-2000.
11. HYDRAULAN 408 DOT-4 Фирма BASF Германия ТТМ 1.97.0738-2000.
12. MOTUL Hydraulic DOT 5 (на основе полигликолей без силикона).

ИССЛЕДОВАНИЕ

1. Внешний осмотр

Представленные на исследование 5 образцов жидкостей находились в прозрачных пластиковых бутылках емкостью 0,5 л с завинчивающимися крышками, с надписями: «1,2,3,4,5» Общий вид пластиковых бутылок приведен на фото 1-5.

Все 5 образцов жидкостей представляют собой прозрачные подвижные жидкости светло-желтого цвета без механических примесей (фото 1-5). Прозрачность характеризует отсутствие в жидкостях посторонних включений, механических загрязнений, воды и шлама.

Образцы жидкостей не растворяются в углеводородах (гексан, октан и др.) и плохо растворимы в воде с образованием белой эмульсии, что характерно для жидкостей, изготовленных на основе полигликолей.

2. Исследование методом НПВО ИК-Фурье спектроскопии

Исследование методом ИК-Фурье-спектроскопии проводилось с целью определения базовой основы образцов тормозных жидкостей.

Регистрацию ИК - спектров проводили методом НПВО на ИК-Фурье спектрометре с микроскопом Nicolet iN10 (фирма "Thermo Fisher Scientific", США), оснащенного приставкой нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) с германиевым кристаллом SlideOn MicroTip и дополнительным оборудованием.

Условия съемки:
спектральный диапазон регистрации 4000-500 см^-1;
число сканов пробы: 32;
разрешение: 4,000
усиление: 8,0;
скорость зеркала: 0,4747;
диафрагма: 150,00.

ИК-спектры приведены на рис. №№1-10.

В ИК-спектре жидкостей имеются полосы поглощения характерные для смеси гликолей состоящих преимущественно из моноэтиловых эфиров ди-, три-, тетра-этиленгликоля и свободных гликолей: - 3452 см^-1 (3340-3370) - валентные колебания гидроксильных О-Н (спиртовых) групп, связанных водородной связью; - 2971, 2867 см^-1– валентные колебания метильной и метиленовой (СН3, СН2-) групп; - 1350-1358 см^-1 – деформационные колебания связей СН2: - 1461-1455 см^-1– деформационные колебания связей в фазе группы СН2; - 1163см^-1 – валентные ассиметричные колебания простых алифатических эфирных связей С–О–С; 1088 см^-1 – валентные колебания С–О вторичной гидроксильной группы и асимметричные С–О–С в алифатических простых эфирах. - 1063 см^-1 – валентные колебания –С-О связей первичных гидроксильных (спиртовых) групп + симметричные валентные колебания С–О–С;

3. Определение наличия механических примесей, температуры кипения жидкостей, показателей pH , преломления (nD²⁰) и кинематической вязкости

Образцы анализируемых жидкостей наливали в стеклянные цилиндры диметром 44 мм и проводили их осмотр невооруженным глазом. При осмотре наблюдали отсутствие взвешенных и осевших на дно цилиндров твердых частиц, что указывает на отсутствие в образцах жидкостей механических примесей.

Для определения водородного показателя (рН) жидкостей листочек универсальной индикаторной бумаги Лах-Нер Чешской Республики (позволяющей измерять pH в диапазоне от 1 до 12 ед. pH с шагом 1 ед.) погружали в испытуемый раствор жидкости. Затем листочек извлекали и немедленно сравнивали цвет индикаторной полосы с цветной шкалой на упаковке бумаги, имеющей цифровые обозначения pH. Одинаковость окраски индикаторной полосы с маркированной полосой цветной шкалы указывает величину pH и составила для всех образцов сравниваемых жидкостей 7,0.

Температура кипения, определенная в приборе для перегонки жидкостей для образцов жидкостей и nD²⁰составила: образец жидкости 1 212 °C nD²⁰ 1,4450 образец жидкости 2 224 °C nD²⁰ 1,4464 образец жидкости 3 235 °C nD²⁰ 1,4540 образец жидкости 4 165 °C nD²⁰ 1,4410 образец жидкости 5 195 °C nD²⁰ 1,4440

Водородный показатель (рН) тормозных жидкостей должен быть в пределах от 7,0 до 11,5. Тормозные жидкости, имеющие значение водородного показателя (рН) менее 7,0 обладают повышенной коррозионной активностью к материалам из сталей и чугунов. Жидкости, имеющие рН более 11,5 -агрессивны к изделиям из алюминиевых сплавов. Несмотря на очень широкий диапазон значений водородного показателя, устанавливаемый стандартом FMVSS 116, подавляющее число специалистов рекомендует использовать тормозные жидкости с рН=7,5÷8,5.

В 2002 г. предложен стандарт FMVSS № 116. Согласно нему современные показатели для рабочего тела в гидроприводах должны соответствовать данным, представленным в таблице 2.

основные требования к качественным характеристикам тормозных жидкостей и их классификации по стандарту FMVSS № 116 указаны в таблице 2.

Кинематическую вязкость жидкостей, мм²/с определяли по ГосТ 33-2000. Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости.

Стандарт устанавливает метод определения кинематической вязкости у жидких нефтепродуктов, прозрачных и непрозрачных жидкостей измерением времени истечения определенного объема жидкости под действием силы тяжести через калиброванный стеклянный капиллярный вискозиметр.

Кинематическую вязкость жидкостей, мм²/с при температуре 100 °С, составила не менее 1,5 мм²/с.

Таким образом, по указанным параметрам, представленные на исследование 5 образов тормозных жидкостей не противоречат стандарту FMVSS № 116.

Исследование химического состава методом хроматомасс-спектрометрии (ХМС)

С целью определения химического состава образцов жидкостей, их анализировали в виде спиртовых растворов методом хроматомасс-спектрометрии на квадрупольном масс-спектрометре Хроматэк в комплексе с газовым хроматографом Хроматэк-Кристалл 5000.

В работе применялась капиллярная колонка CR-Xi-5ms длиной 30 м и внутренним диаметром 0,25 мм. Интегрирование и исследование пиков в полученных хроматограммах, а также последующая идентификация спектров осуществлялись автоматически с использованием программного комплекса «Хроматэк Аналитик 3.1».

Условия газохроматографического анализа:
Инструментальный метод: МСД-1 (режим с Thermo).mthx Время анализа = 38
Канал старта - 1 Температура источника ионов, °C = 200
Время анализа, мин: 38 Температура переходной линии, °C = 280
Время продувки, мин: 0 Калибровочный газ = Выкл.
Время стабилизации, мин: 0 Тип ионизации = Электронная ионизация
Термостат колонок - 1 Тип регистрации данных = Центроид
Температура, °C: (50; 2)(15; 290; 20) Количество сегментов = 1
Порт ввода - 1 Номер сегмента = 1
Режим ввода пробы: С делением Время начала, мин = 3.5
Деление потока: 40 Катод = Вкл.
Предстарт: Выкл Ток эммиссии = 20
Расход сбросной, мл/мин: 40,0 Усиление = 100000
Обдув мембраны, мл/мин: 3,0 Количество сканов (в сегменте) = 1
Температура, °C: 250,0 Номер скана = 1
Колонка - 1 Тип сканирования = Диапазон масс
Режим газа-носителя: Постоянный поток Массы = 41 - 550
Поток, мл/мин: 1,000 Длительность сканирования = 0.4
Клапан - 1 Настройки = Текущая настройка
Предстарт: Выкл
Время переключения, мин: (Выкл; 1)

Идентификация выявленных компонентов проводилась по масс-спектрам при сопоставлении последних с библиотечными спектрами и с учетом хроматографических параметров удерживания.

Проведенным исследованием установлено следующее.

На хроматомасс-спектрограмме спиртового раствора образца жидкости №5 (рис.11) зарегистрированы пики различной интенсивности, соответствующие следующим соединениям (в порядке элюирования):
– 1,47 мин - спирт этиловый (растворитель);
– 7,72 мин – монометиловый эфир диэтиленгликоля;
– 9,01 мин – монометиловый эфир триэтиленгликоля;
– 11,56 мин – монометиловый эфир тетраэтиленгликоля.

На хроматомасс-спектрограмме спиртового раствора образца жидкости №3 (рис.12) зарегистрированы пики различной интенсивности, соответствующие следующим соединениям (в порядке элюирования):
1,47 мин - спирт этиловый (растворитель);
6,45 мин – диэтиловый эфир диэтиленгликоля;
8,94 мин – 1,3-диохсипропан -2-пентадецил;
11,04 мин – 3-гидрокси додекановая кислота;
11,48 мин – 6,8-диоксипентадекан.

Исследование методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ)

Анализ проводили с целью установления компонентного состава спиртовых растворов образцов жидкостей.

Исследование проводили на газовом хроматографе «Кристалл 2000М». Хроматограммы обработаны с использованием программного комплекса «Хроматэк Аналитик 2.5»

Условия ГЖХ-анализа.

Температурный режим анализа:

Температура колонки, °С	Длительность изотермы, мин	Скорость подъема температуры, °С/мин
100,00	00:01:00	18,00
285,00	до завершения выхода пиков

Испаритель, °С: 270,00
Детектор, °С: 285,00
Скорость газа-носителя 1 (азот), см/с: 28,80
Расход газа-носителя 2 (азот), мл/мин: 30,00
Деление потока 1:30
Расход водорода, мл/мин: 40,00
Расход воздуха, мл/мин: 400,00
Конфигурация колонки: капиллярная;
неподвижная фаза: ZB-1
длина колонки, м: 30,00
диаметр капилляра, мм: 0,25.

Проведенным анализом установлено, что образцы тормозных жидкостей № 1,2,4,5 изготовлены на основе смеси моноэтиловых эфиров гликолей: моно-, ди-, три-, тетра-этиленгликоля и указанных гликолей различной молекулярной массы (рис. 13, 14, 16,17).

Синтезирующая часть

Современные тормозные жидкости представляют собой смеси различных эфиров с низкомолекулярными полимерами с добавлением антикоррозионных и антиокислительных присадок.

Тормозная жидкость «Нева» (ТУ 6-01-1163-78) - композиция на основе этилкарбитола (монометиловый эфир диэтиленгликоля), содержит загущающую и антикоррозионные присадки. Работоспособна при температуре окружающего воздуха -40..+45 °С. Применяют в гидроприводе тормозов и сцеплений старых моделей грузовых и легковых автомобилей (выпускало 1985 г.). Срок службы — не более одного года.

Тормозная жидкость «Томь» (ТУ 6-01-1276—82) разработана взамен жидкости «Нева». Композиция на основе этилкарбитола и борсодержащего полиэфира, содержит загущающую и антикоррозионную присадки. Имеет лучшие эксплуатационные свойства, чем «Нева», более высокую температуру кипения. Совместима с «Невой» при смешивании в любых соотношениях.

Тормозные жидкости «Роса ДОТ- 4», «Роса-3» и «Роса» (ТУ 2451-004-10488057-94) — высокотемпературные жидкости, представляющие собой композиции на основе борсодержащего полиэфира, содержат антиокислительные и антикоррозионные присадки.

Жидкости имеют высокие значения температуры кипения (260 °С) и температуры кипения «увлажненной» жидкости (165 °С). Работоспособны в диапазоне температур окружающего воздуха от -40 до +45 °С. Применяются в тормозных системах современных грузовых и легковых автомобилей, в том числе переднеприводных автомобилей ВАЗ.

Совместимы с тормозными жидкостями «Томь» и «Нева» в любых соотношениях. Срок службы — 3 года.

В справочном издании под редакцией В.М. Школьникова. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение Издательство «Химия» 1989 приведены температуры кипения «сухих» и «увлажненных» тормозных жидкостей (таблица 1).

Таблица 1. Температуры кипения «сухих» и «увлажненных» тормозных жидкостей.

По ТУ 2451-004-36732629-99 на тормозную жидкость РосДОТ-4 температура кипения сухой жидкости, °С, должна быть не менее 260 ос, а водородный показатель (рН), ед. pH, в пределах 9,5-9,0.

В настоящее время также изготавливаются силиконовые тормозные жидкости на основе кремнийорганических полимерных продуктов. Их вязкость мало зависит от температуры, они инертны к различным материалам, работоспособны в диапазоне температур от -100 до +350°С и не адсорбируют влагу. Их применение, в частности, ограничивают недостаточные смазывающие свойства. основанные на силиконе жидкости несовместимы с другими. Силиконовые жидкости класса ДОТ-5 следует отличать от полигликолевых ДОТ-5.1, так как сходство наименований может привести к путанице. Для этого на упаковке дополнительно обозначают: • ДОТ-5 — SBBF («silicon based brake fluids» — тормозная жидкость, основанная на силиконе). • ДОТ-5.1 — NSBBF («поп silicon based brake fluids» — тормозная жидкость, не основанная на силиконе).

Таким образом, проведенным анализом установлено, что образцы тормозных жидкостей № 1,2,4,5 изготовлены на основе смеси моноэтиловых эфиров гликолей: моно-, ди-, три-, тетра-этиленгликоля и указанных гликолей различной молекулярной массы.

Химический состав жидкости №3 отличается от состава остальных тормозных жидкостей.

В ее составе содержатся: диэтиловый эфир диэтиленгликоля, 1,3-диохсипропан-2-пентадецил, 3-гидрокси додекановая кислота, 6,8-диоксипентадекан.

Температура кипения, определенная в приборе для перегонки жидкостей для образцов жидкостей и nD²⁰составила:
образец жидкости 1 212 °C nD²⁰ 1,4450
образец жидкости 2 224 °C nD²⁰ 1,4464
образец жидкости 3 235 °C nD²⁰ 1,4540
образец жидкости 4 165 °C nD²⁰ 1,4410
образец жидкости 5 195 °C nD²⁰ 1,4440

Температура кипения 165 °C образца жидкости №4 характерна для «увлажненных» тормозных жидкостей. Следовательно, в ней содержатся следы воды. В образцах жидкостей №1, №2, №5 следы воды не содержатся.

Водородный показатель (рН) тормозных жидкостей составила 7,0

Водородный показатель (рН) тормозных жидкостей должен быть в пределах от 7,0 до 11,5. Тормозные жидкости, имеющие значение водородного показателя (рН) менее 7,0 обладают повышенной коррозионной активностью к материалам из сталей и чугунов. Жидкости, имеющие рН более 11,5 -агрессивны к изделиям из алюминиевых сплавов. Несмотря на очень широкий диапазон значений водородного показателя, устанавливаемый стандартом FMVSS 116, подавляющее число специалистов рекомендует использовать тормозные жидкости с рН=7,5÷8,5.

ВЫВОДЫ

1. Образцы тормозных жидкостей № 1,2,4,5 изготовлены на основе смеси монометиловых эфиров гликолей: моно-, ди-, три-, тетра-этиленгликоля и указанных гликолей различной молекулярной массы.

Химический состав жидкости №3 отличается от состава остальных тормозных жидкостей. В ее составе содержатся: диэтиловый эфир диэтиленгликоля, 1,3-диохсипропан-2-пентадецил, 3-гидрокси додекановая кислота, 6,8-диоксипентадекан.

Кинематическая вязкость жидкостей, мм²/с при температуре 100 °С, составляет не менее 1,5 мм²/с.

Температура кипения жидкостей составляет:
образец жидкости 1 212 °C
образец жидкости 2 224 °C
образец жидкости 3 235 °C
образец жидкости 4 165 °C
образец жидкости 5 195 °C

Водородный показатель (рН) для всех образцов тормозных жидкостей составляет 7,0.

2. Температура кипения 165 ос образца жидкости №4 характерна для «увлажненных» тормозных жидкостей. Следовательно, в ней содержатся следы воды. В образцах жидкостей №1, №2, №5 следы воды не содержатся.

Специалист ... .