Базовые масла. Производство и классификация

Улучшение эксплуатационных свойств моторных масел и увеличение срока их замены во многом определяется качеством базовых масел, которые различаются между собой вязкостью, химическим составом и другими свойствами. Поэтому особое внимание производители уделяют технологиям производства базовых масел. Каждая компания старается создать процессы, которые были бы не только оригинальными, но и наиболее эффективными и обеспечивали наилучшее качество базового масла.

В зависимости от способа получения, базовые масла могут быть минеральными и синтетическими.

Минеральные базовые масла производятся из сырой нефти путем переработки. При этом химический состав зависит от нефти, из которой произведено масло. Существуют следующие разновидности базовых масел:

• парафиновые (содержание парафинов >75%),
• нафтеновые (содержание нафтеновых соединений >75%),
• ароматические (содержание ароматических соединений >50%),
• смешанные — если нет доминирующих соединений.

Для производства смазочных масел наибольшее распространение получили парафиновые базовые масла, которые отличаются от остальных хорошими температурно-вязкостными свойствами (высоким индексом вязкости). После традиционных процессов очистки парафиновое базовое масло обладает неплохими эксплуатационными свойствами.

Некоторые компоненты нефти, которые обычно считаются вредными, иногда могут быть весьма полезными. Например, смолы, жирные и нафтеновые кислоты улучшают липкость и стойкость адсорбционной пленки масла и тем самым улучшают смазывающую способность масла. Некоторые соединения серы и азота обладают антиокислительными свойствами. Таким образом, при глубокой очистке масла некоторые его смазывающие, антиокислительные и антикоррозионные свойства могут ухудшиться. Совершенствование базовых масел проводится по двум основным направлениям. В первом случае масло очищается только до такой степени, чтобы в нем осталось оптимальное содержание смол, кислот, соединений серы, азота и дополнительно вводятся присадки для улучшения некоторых функциональных свойств. Такой метод не позволяет получить масла достаточно высокого уровня качества. Второе направление, при котором базовое масло полностью очищается от всех примесей и проводится молекулярная модификация методом гидрообработки (гидрокрекинга, гидроочистки и др.). В результате получается масло, обладающее весьма высокой стойкостью к деформациям сдвига при высоких скоростях, нагрузках и температурах, высоким индексом вязкости и стабильности параметров.

По фракционному составу минеральные базовые масла делятся на дистиллятные, компаундированные и остаточные. Дистиллятными маслами являются отдельные фракции или их смеси. Компаундированные масла получаются смешением дистиллятов и остаточных масел.

Остаточные масла обладают хорошими смазывающими свойствами. Их липкость, стойкость к окислению лучше, чем у дистиллятных масел. Из легких дистиллятов получают легкие индустриальные и трансформаторные масла, из средних и тяжелых дистиллятов — индустриальные и моторные, из компаундированных и остаточных — трансмиссионные, тяжелые индустриальные и др. масла.

Синтетические базовые масла производятся методом химического синтеза из разных мономеров. Они более дорогостоящие, но при этом обладают лучшими свойствами:

• меньшая испаряемость при высокой температуре;
• меньший расход на угар;
• лучшая стойкость к окислению, особенно при высоких температурах;
• меньшая склонность к образованию отложений;
• более надежное смазывание при высоких нагрузках и температурах;
• большой срок службы;
• меньшие потери на трение.

Синтетические базовые жидкости создаются в лаборатории из маленьких молекул, которые, взаимодействуя друг с другом, образуют чистые молекулярные соединения. Как результат, созданная молекулярная структура лучше выполняет все требования по физико-химическим и эксплуатационным свойствам в высоконагруженных двигателях автомобилей.

При смешивании синтетических и минеральных базовых масел получаются полусинтетические (частично синтетические) масла (обычная пропорция смешивания составляет от 70 до 80% минерального и от 20 до 30% синтетического масла). Производство таких масел обусловлено, в основном, стремлением снизить цену и одновременно обеспечить достаточно высокие эксплуатационные свойства моторного масла.

Этой классификацией пользуются для взаимозаменяемости базовых масел при производстве моторных масел требуемого уровня качества без изменения их основных характеристик и в соответствии с Руководством API по взаимозаменяемости базовых масел.

Группа 1 — это базовые масла, которые получены методом селективной очистки и депарафинизации растворителем.

С развитием технологии гидрообработки стало возможным получать высокорафинированные базовые масла, с низким содержанием ароматических соединений, низким содержанием парафинов и с повышенной окислительной стабильностью (группа 2).

Базовые масла с высоким индексом вязкости, полученные методом каталитического гидрокрекинга, стали доступными для производства высококачественных моторных масел сравнительно недавно (группа 3). Они отличаются от базового масла группы 2 молекулярной структурой масла. По своим свойствам масла этой группы приближаются к синтетическим, а по стоимости — немного превышают стоимость минеральных базовых масел. Неслучайно во многих странах Европы и Америки масла этой группы относят к полусинтетическим.

API выделяет поли-альфа-олефины в специальный класс базовых масел (группа 4). Они имеют характеристики единообразной композиции, очень высокую окислительную стабильность, высокий индекс вязкости и не имеют молекул парафинов в своем составе. Поли-альфа-олефины могут производиться в широком ряду вязкостей от 4 сСт до 100 cСt при 100°C.

На протяжении многих лет поли-альфа-олефины и эфиры были единственными видами базовых масел для производства моторных масел работающих в экстремальных температурных условиях. Большинство синтетических масел, произведенных на основе поли-альфа-олефинов, содержат в своем составе небольшое количество эфиров для придания маслам характерной для минерального масла растворимости.

Масла, вырабатываемые на основе базовых масел 1-ой и 2-ой групп, обычно относятся к минеральным, на основе смеси масел 1-ой, 2-ой и
3-ей или 4-ой групп — к полусинтетическим. Моторные масла, вырабатываемые полностью на базовых маслах 3-ей, 4-ой и 5-ой групп, называются синтетическими. Они обладают отличными реологическими свойствами, обеспечивающими надежный пуск двигателя в холодное время года, а также повышенной термостабильностью и низкой испаряемостью.

Таким образом, варьирование состава базовых масел, а также сочетаний присадок в моторном масле позволяет производителям смазывающих материалов создавать широкий ассортимент моторных масел, отвечающих разнообразным требованиям автопроизводителей.

Подготовил Юрий Стороженко, autoExpert

Американский институт нефти (API) выделяет пять категорий базовых масел