БАЗОВЫЕ МАСЛА
В качестве базовых масел при производстве смазочных материалов используют минеральные (нефтяные) или синтетические масла-компоненты, для специальных целей применяют также растительные масла. Синтетические масла обычно получают из нефтяного сырья.
Минеральные масла
Высококачественное минеральное базовое масло является надежной предпосылкой для получения современных смазочных материалов. Такие базовые масла-компоненты обладают стабильными свойствами, в частности высокой приемистостью к присадкам, обеспечивая эффективность их действия, а также хорошими смазочными свойствами, обеспечивая гидродинамический режим смазывания в обычных эксплуатационных условиях в широком диапазоне рабочих температур при условии выбора подходящей вязкости. Однако на базе минерального масла трудно, а иногда и невозможно разработать смазочный материал, обладающий отличными свойствами при низких температурах и в то же время сохраняющий достаточно высокие смазочные свойства и при высоких эксплуатационных температурах.
Гидрокрекинговые (гидрокрекинг минерального масла)
Частично синтетические (полусинтетические) масла
Свойства минеральных масел можно улучшать заменой части минерального масла на синтетические компоненты. Таким образом можно производить обладающие хорошими свойствами при низких температурах, круглогодичные масла SAE 5W-XX, которые трудно производить на базе одного только минерального масла.
Синтетические масла
С помощью синтетических базовых масел можно улучшить свойства смазочных материалов. Однако само по себе применение синтетического базового масла не всегда гарантирует высокие эксплуатационные свойства товарного продукта. Для достижения этой цели требуется тщательный подбор компонентов и оптимизация рецептуры продукта. Поэтому возможна весьма большая разница в стоимости «однотипных» синтетических масел.
Синтетические масла позволяют достичь следующих свойств:
— Отличные свойства при низких температурах, в т. ч. легкий запуск двигателя и надежное смазывание в холодных условиях;
— Отличные функциональные свойства при высоких температурах, в частности, стабильность против окисления, низкая летучесть и расход масла;
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ МАСЕЛ
Смазочные масла получают из той части нефти, которая остается после отгонки топливных фракций.
Эта часть нефти называется мазутом.
Если нагревать мазут при атмосферном давлении, то многие индивидуальные углеводороды начинают разлагаться при более низкой температуре, чем их температура кипения. При понижении давления понижается температура кипения, что позволяет выделить нужные фракции. Процесс этот называется вакуумной разгонкой. Для его реализации сооружаются специальные установки, позволяющие из мазута получать различные по вязкости масла. Особенно четко удается произвести разгонку в установках с двукратным испарением, применяемым в современных нефтеперерабатывающих комплексах. Эти масла называют дистиллятными маслами. Их получение предусматривает перегонку или испарение с последующей конденсацией отдельных фракций жидкостей или их смесей (в данном случае нефти или отдельных ее фракций).
В результате вакуумной перегонки получают базовые дистиллятные масла, а оставшиеся продукты (полугудрон и гудрон) используют для получения остаточных масел. Характерной особенностью дистиллятных масел являются их хорошие вязкостно-температурные свойства и высокая термоокислительная стабильность.
Но в этих маслах мало соединений, обладающих высокой маслянистостью, т. е. прочностью масляной пленки.
Остаточные масла, наоборот, обладают высокой естественной маслянистостью, но плохими низкотемпературными и вязкостно-температурными свойствами. Высокая маслянистость остаточных масел связана с находящимися в них продуктами окислительной полимеризации (нефтяными смолами).
Существуют две схемы переработки мазута — топливная и масляная. При топливной получают только одну фракцию (350-500°С), используемую обычно как базовый продукт для каталитического крекинга или гидрокрекинга. При масляной переработке — три фракции: легкие дистиллятные масла (выкипающие при 300-400°С), средние дистиллятные масла (выкипающие при 400-450°С) и тяжелые дистиллятные масла (выкипающие при 450-500°С).
Для получения товарных марок масла подвергают сложным технологическим операциям. Для удаления нежелательных примесей масло очищают. Из него удаляют продукты окислительной полимеризации, органические кислоты, нестабильные углеводороды, серу и ее соединения.
Для улучшения низкотемпературных свойств масла подвергают депарафинизации и деасфальтизации. Очищенные продукты при необходимости смешивают для получения нужного уровня вязкости.
Дистиллятные масла используют для приготовления масел, от которых не требуется особо высокой естественной прочности масляной пленки. Остаточные — для масел, высокая маслянистость которых имеет особое значение. Например, для дизельных масел обычно смешивают дистиллятные и остаточные масла в необходимой пропорции.
Масла, используемые в качестве основных моторных масел, называют базовыми маслами. Например, для зимних и летних моторных масел выпускают следующие базовые масла:
М-6 — дистиллятное;
М-8 — дистиллятное с добавлением не менее 14 % остаточного компонента;
М-11 — смесь дистиллятного и не менее 30 % остаточного компонента;
М-14 — смесь дистиллятного и не менее 40 % остаточного компонента;
М-16 — смесь дистиллятного и не менее 50 % остаточного масла;
М-20 — состоит только из остаточных масел.
Для получения всесезонных масел или масел для северных и арктических районов используют в качестве базовых масел глубоко депарафинизированные дистиллятные масла малой вязкости (веретенное АУ, АС-5 и др.).
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ МАСЕЛ
Технология очистки базовых масел влияет на их свойства. Применяют следующие методы очистки масел.
1. Выщелачивание. Это самый простой способ. Масло обрабатывают раствором щелочи (NaОН), которая нейтрализует органические кислоты. Продукты окислительной полимеризации (нефтяные смолы и другие вредные примеси) при щелочной очистке не удаляются, поэтому этот способ для моторных масел не применяют.
2. Кислотно-щелочная и кислотно-контактная очистка. При этом методе очистки основным реагентом, входящим в соединения с нежелательными примесями, является серная кислота, которую добавляют в дистиллятное масло до 6%, а в остаточное — до 10%.
Серная кислота разрушает смолисто-асфальтовые и ненасыщенные соединения, которые вместе с непрореагировавшей кислотой выпадают в осадок, образуя кислый гудрон.
Наиболее ценные для масел циклановые углеводороды серной кислотой не затрагиваются и после отделения кислого гудрона промываются водным раствором щелочи, которая нейтрализует остатки серной кислоты и кислого гудрона. Очистка заканчивается промывкой масла водой и просушиванием перегретым паром или горячим воздухом.
Для предотвращения возможности образования стойких водомасляных эмульсий обработку щелочью заменяют контактным фильтрованием с использованием отбеливающих глин, обладающих большой адсорбционной способностью поглощать полярно-активные вещества, к которым относятся продукты взаимодействия с серной кислотой.
Кислотную очистку с контактным фильтрованием через отбеливающие земли называют кислотно-контактной очисткой.
Применение для очистки моторных масел серной кислоты имеет существенные недостатки: при современных масштабах производства моторных масел это приводит к огромным безвозвратным расходам серной кислоты — ценного продукта, широко используемого во многих химических производствах.
Кислый гудрон, который является отходом при этом способе очистки, очень токсичный и вредный продукт; дальнейшее использование его по ряду причин нерентабельно, и его огромные скопления являются источником очень вредного воздействия на окружающую природу.
3. Очистка масел селективными растворителями. Это современный и эффективный способ очистки масел.
Особенностью этого метода является возможность в процессе очистки многократного использования селективных растворителей. В качестве селективных растворителей применяют фурфурол, фенол и ряд других веществ.
Принцип селективной очистки заключается в следующем. Подбирают растворитель, который при определенной температуре и количественном соотношении с очищаемым маслом выборочно (селективно) растворяет в себе все вредные примеси и плохо или совсем не растворяет очищаемый продукт, в данном случае — масло.
При смешивании очищаемого масла с селективным растворителем основная часть вредных примесей растворяется и переходит в растворитель, который, не смешиваясь с маслом, легко с ним разделяется при отстаивании.
Получается слой очищенного масла (рафинадный слой) и слой растворителя с вредными, удаленными из масла примесями. Этот слой называют экстрактом. Слои разделяют. Слой очищенного масла доочищают отбеливающими глинами, а экстракт подвергают регенерации, при которой селективный растворитель отделяется от вредных продуктов и опять вводится в процесс очистки.
Очень важно правильно выбрать как соотношение масла и растворителя, так и температуру, при которой осуществляют процесс очистки. Например, при использовании в качестве селективного растворителя фенола температуру следует поддерживать в диапазоне 50-300°С, а соотношение масла и растворителя 1:1 или 1:2.
При применении фурфурола соотношение очищаемого продукта варьируют в зависимости от желаемой глубины очистки очищаемого масла от 1:1,5 до 1:4.
Для получения качественной очистки высоковязких остаточных масел используют метод парных растворителей. Причем один из них должен выборочно растворять вредные примеси, а другой — очищаемое масло.
Происходит как бы разделение полезного и вредного продукта. При растворении примесей применяют креозол с 30-50% фенола, а при растворении рафината — пропан. С целью поддержания пропана в жидком состоянии очистку производят под давлением до 2 Мпа.
В последнее время все шире применяют гидрогенизацию, которая является наиболее совершенным способом очистки масел. Процесс аналогичен гидроочистке топлив. Проводят его под давлением до 2 Мпа в присутствии водорода при температуре 380-400°С.
Для улучшения низкотемпературных свойств масел (что имеет особое значение при эксплуатации двигателей зимой, находящихся на открытой стоянке автомобилей и тракторов) подвергают деасфальтизации и депарафинизации. Удаление из масла этих соединений, обладающих высокой температурой застывания, повышает низкотемпературные свойства масел.
Деасфальтизацию проводят с помощью жидкого пропана, который под давлением 2-4 Мпа смешивают с очищенным маслом в пропорции до 10:1. Процесс протекает в специальных колоннах.
Очищаемое масло поступает в среднюю часть колонны, пропан — в нижнюю. Выводится битум из самого нижнего уровня колонны. Раствор очищенного от асфальта масла выводится из верхней части колонны, после чего очищенное масло отделяется от растворителя.
Депарафинизацию масла, т. е. Выделение из него парафина и церезина, производят путем его глубокого охлаждения. Перед охлаждением в масло добавляют растворители и смесь нагревают на 15-20° выше температуры полного растворения парафина и церезина. Затем смесь подвергают охлаждению и фильтрации или центрифугированию. Застывший парафин и церезин остаются на фильтрах. Освобожденное от парафина и церезина масло при его охлаждении в условиях реальной эксплуатации обладает повышенной текучестью, что значительно облегчает пуск двигателя при низких температурах.
В последнее время появляются методы очистки масел, основанные на его фильтрации через специальные мембраны, фильтрующие на молекулярном уровне, которые, например, пропускают молекулу углеводородов и задерживают молекулу продуктов окислительной полимеризации и другие нежелательные примеси.
Этот метод еще не получил широкого применения при очистке моторных масел.
Г.П. Покровский
«Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости», 1985
Как известно, автомобильные масла классифицируются не только по вязкости, наличию и уровню различных присадок, но еще и по химическому составу. Согласно этой классификации выделяют минеральное, полусинтетическое и синтетическое масла. Базовые масла на основе, которых делают конечный продукт, разделяют на несколько групп: Первая группа — обычное минеральное масло, получаемое из тяжелых фракций нефти с помощью различных растворителей. Вторая группа — очищенные минеральные масла, которые прошли процедуру обработки, за счет этого была повышена стабильность базового масла, в нем становится меньше вредных примесей. Третья группа — масла, полученные с помощью процесса гидрокрекинга . Гидрокрекинг – это название технологии, при помощи которой минеральная основа очищается от примесей и прогоняется для разрыва длинных углеводородных цепочек и насыщается молекулами водорода. При применении этого метода масляная основа видоизменяется на молекулярном уровне таким образом, что состав становится чем-то средним между натуральным и синтезированным. У этого, относительно недавно, появившегося типа масла есть свои положительные качества: во-первых, его стоимость будет ниже, чем у ПАО синтетики, во-вторых, качество его будет несравненно лучше, нежели у минеральных составов. Изначально эти масла относили к глубокоочищенным минеральным маслам или к полусинтетике (по версии некоторых производителей). Четвертая группа — полностью синтетические масла на полиальфаолефинах (ПАО).Эти масла получают синтезом нефтяных газов бутилена и этилена. Эта технология позволяет получить почти идеальный состав углеводородных молекул, поэтому масла на основе ПАО обладают уникальными свойствами – способны выдерживать огромные нагрузки, большие обороты, высокие температуры, попадание топлива, без вреда для качества, при этом они более долговечны и стабильны. Основные минусы ПАО масел – это высокая цена, неспособность растворять в себе присадки и неполярность, т.е ПАО составы не остаются на поверхности. Для растворения присадок в ПАО масла добавляют минеральную основу, а для устранения неполярности – Эстеры – масла 5 группы. Зачастую бывает сложно отличить ПАО масла от гидрокрекинга, т. к. на той и другой канистре можно увидеть надпись «Синтетика». Только для масел, продаваемых на территории Германии, производителей обязывают указывать на банке «HC – синтез» для гидрокрекинга или «синтетика» для ПАО масел. Есть косвенные признаки, по которым можно определить наличие ПАО в масле. Это температура вспышки – для ПАО масел она может быть 240 °C и выше, когда для гидрокрекинга меньше 225 °C. Тоже касаемо температуры застывания ниже -45°C для ПАО и выше – 38° для гидрокрекинга. Пятая группа – Эстеры, эфиры, сложные спирты. Для производства товарных масел используются Эстеры — синтетические соединения, полученные из растительного сырья. Эстеры полярны, поэтому остаются на металлических поверхностях и снижают износ. Используют их совместно с маслами предыдущей 4-й группы, получая полностью синтетический продукт, забравший в себя все достоинства ПАО масел и Эстеров. Имея очень стабильную молекулярную структуру, эти масла могут достигать заданных параметров с малым количеством присадок, что очень хорошо для малозольных масел Low Saps, где количество присадок строго регламентировано, так как большинство присадок при сгорании превращается в золу. Еще об одной группе масел стоит упомянуть отдельно. Технология, берущая свое начало со времен второй мировой войны, кода в Германии ее использовали для изготовления масел для военной техники. |
Базовые масла: качество начинается с основы
Выбор местоположения
Свяжитесь с нами Гарантия Шеврон SDS/PDS
США — английский
В другом месте? Выберите свое местоположение
US
Английский
Belarus
Российский
Bulgaria
Bulgarian
Канада
Englishfrench
Кипр
Грек
CZECH Republic
0003
Czech
Europe
English
France
French
Germany
Germany
Greece
Greek
Hungary
Hungarian
Italy
Italian
Kazakhstan
Russian
Middle East & Африка
Английский
Нидерланды
Голландский
Польша
Польский
Румыния
Румынский
Россия
Российский
Саудовская Аравия
Английский
Сербия
Сербский
Южная Африка
Английский
Swepain
9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9 000 9 000 9 000 9000 9000.
Смазка так же стара, как транспорт. В старых повозках, запряженных лошадьми, для смазывания деревянных осей использовались остатки мясного жира и жира. Позже сосновую смолу и свиной жир смешивали для использования в качестве смазки. В конце концов, льняное масло, первоначально разработанное как средство для защиты древесины, стало предпочтительным смазочным материалом для кучеров.
Ранние автомобильные двигатели использовали масло, полученное в результате переработки сырой нефти, и так родилось современное базовое масло. По мере развития технологии двигателей сложные, быстро движущиеся детали и высокие температуры требовали более качественной смазки. Были введены присадки для снижения трения и износа, повышения вязкости и улучшения коррозионной стойкости.
Тем не менее, базовое масло является основным фактором, влияющим на характеристики конечного продукта. В современных моторных маслах для легковых автомобилей базовое масло составляет от 75% до 80% готового продукта.
Базовое масло получают путем переработки сырой нефти. 42-галлонный баррель сырой нефти может фактически дать почти 45 галлонов нефтепродуктов, но только около 0,4 галлона или менее 1% идет на производство смазочных материалов. Основная часть приходится на бензин, дизельное топливо и керосиновое топливо для реактивных двигателей.
Базовые масла классифицируются Американским институтом нефти на пять групп, обозначенных буквами I-V, в зависимости от способа обработки масел.
Масла группы II отличаются от менее очищенных масел группы I более высокой чистотой, низким содержанием серы, азота и ароматических соединений, а также превосходной устойчивостью к окислению. Чистое базовое масло группы II на самом деле прозрачно, как вода — именно присадки придают готовому моторному маслу более темный цвет.
Масла группы I не подходят для приложений, требующих базовых масел премиум-класса, и их использование неуклонно сокращается. Масла группы II могут заменить многие масла группы I. Базовые масла в этих группах (I и II) обычно называют «минеральными обычными базовыми маслами».
Базовые масла групп III и IV представляют собой высококачественные масла, предназначенные для использования в высокоэффективных моторных маслах с низкой вязкостью (например, 0W-20) в технически совершенных автомобильных двигателях. Масла, изготовленные из этих базовых масел, относятся к категории синтетических. Они обладают превосходными окислительными свойствами, обеспечивают повышенную экономию топлива и позволяют увеличить интервалы замены масла. В некоторых частях мира масло Группы IV, также известное как «поли-альфа-олефины» или ПАО, считается ЕДИНСТВЕННЫМ базовым маслом, которое является действительно синтетическим.
Производители автомобилей и смазочных материалов используют базовые масла групп I–V в зависимости от применения.
Применение в сложных условиях, таких как высокотемпературные характеристики турбонагнетателей, экстремально холодный климат, длительные интервалы замены или даже в условиях движения с частыми остановками, требует более высокого уровня производительности, которого можно достичь, выбрав «правильное базовое масло» для рецептуры моторного масла.
Базовые масла характеризуются четырьмя физическими свойствами, определяющими их поведение в процессе эксплуатации:
- Температура застывания. Самая низкая температура, при которой можно разливать пробу масла, определяет температуру застывания.
- Вязкость. Сопротивление масла течению определяет вязкость. Мед, например, более вязкий, чем вода.
- Индекс вязкости (VI). По мере изменения температуры масла изменяется и его вязкость, определяющая его индекс вязкости. Например, масло с высоким индексом вязкости меньше меняет вязкость в зависимости от температуры, чем масло с низким индексом вязкости.
Всесезонные моторные масла, указанные производителями транспортных средств, требуют базовых масел с высоким индексом вязкости в качестве отправной точки в процессе разработки рецептур. Базовые масла с высоким индексом вязкости имеют более низкую летучесть и предназначены для работы как при низких, так и при высоких температурах. - Чистота. Составляющие многих смазочных материалов, такие как сера, азот и полициклические ароматические соединения, должны содержаться в строгих пределах
Всесезонные моторные масла, указанные производителями транспортных средств, требуют базовых масел с высоким индексом вязкости в качестве отправной точки в процессе разработки рецептур. Базовые масла с высоким индексом вязкости имеют более низкую летучесть и предназначены для работы как при низких, так и при высоких температурах.
Главный вывод, который следует помнить о базовых маслах, заключается в том, что они обеспечивают большую часть эксплуатационных характеристик готовой масляной композиции. Выбор правильного типа базового масла имеет решающее значение при разработке масел, которые будут поддерживать смазку металлических деталей и обеспечивать наилучшую работу оборудования. Базовые масла являются лишь частью рецептуры масел. Ученые и инженеры также должны учитывать влияние аддитивных технологий.
Окончательные характеристики любого смазочного материала определяются сочетанием базовых масел, присадок и знаний о рецептуре для конкретного применения.
02/01/2018
Tags:
Automotive Trends
,
Oil
,
Clean Oil
,
Engine Oil
,
Fuel Economy
,
Product Matters
,
Об авторе: Дэйв имеет более чем десятилетний опыт работы со смазочными материалами в области исследований, разработки продуктов и обучения в технических мастерских. У него есть страсть к науке, и Дэйв занимал различные технические должности в качестве ученого, от смазок до моторных масел для легковых автомобилей и мотоциклов. Он любит говорить о маслах и науке и участвовал в нескольких обучающих семинарах, объясняя, почему люди должны волноваться и заботиться о маслах и присадках. В настоящее время он является техническим менеджером по потребительским брендам и OEM-менеджером, где он будет разрабатывать стратегию продуктов Havoline для моторных масел и послепродажных топливных присадок для всего мира.
Дэйв будет взаимодействовать с техническими специалистами, коллегами по бизнесу и клиентами в поддержку потребительских брендов. Дэйв имеет докторскую степень в области химии, патенты на состав и производство смазочных материалов, а также обширный опыт разработки рецептур моторных масел.
Фильтр по
Очистить все
Категория
Вопросы отрасли
Тенденции в автомобилестроении
Чистое масло
Применить фильтр Очистить все
Понимание различий между рецептурами базовых масел
Все смазочные материалы содержат базовое масло. Он служит основой смазочного материала до того, как его смешивают с присадками или загустителем в случае консистентной смазки. Но как узнать, какое базовое масло лучше? Попытка выбрать между минеральными маслами и синтетикой может привести к путанице. В этой статье будет рассмотрена сложность составов базовых масел, чтобы вы могли принять правильное решение для каждого применения.
Категории базовых масел
Смазочные материалы можно разделить на несколько категорий. Одна из самых распространенных классификаций – по составу базового масла: минеральное, синтетическое или растительное. Минеральное масло, полученное из сырой нефти, может быть получено с различными качествами, связанными с процессом очистки масла. Синтетика производится человеком в процессе синтеза и имеет ряд составов с уникальными свойствами для их предполагаемого назначения. Растительные базовые масла, полученные из растительных масел, составляют очень небольшой процент смазочных материалов и используются в основном для возобновляемых источников энергии и защиты окружающей среды.
| 55% | специалистов по смазочным материалам используют на своих предприятиях смазочные материалы как на синтетической, так и на минеральной основе, согласно недавнему опросу на сайте MachineryLubrication.com |
Характеристики базового масла
Все базовые масла имеют характеристики, которые определяют, как они будут противостоять различным проблемам со смазкой.
Для минерального масла целью процесса очистки является оптимизация получаемых свойств для получения превосходного смазочного материала. Для синтетических масел цель различных составов состоит в том, чтобы создать смазку со свойствами, которые могут быть недостижимы в минеральном масле. Будь то минеральное или синтетическое масло, каждое базовое масло предназначено для конкретного применения.
Некоторые из наиболее важных свойств базового масла включают ограничения вязкости и индекс вязкости, температуру застывания, летучесть, устойчивость к окислению и термическую стабильность, анилиновую точку (показатель растворимости базового масла по отношению к другим материалам, включая присадки) и гидролитическую стабильность (сопротивление смазочного материала). химическому разложению в присутствии воды).
Полиальфаолефины (ПАО) Максимальная рабочая температура: 270°F/132°C | Высокий индекс вязкости, высокая термоокислительная стабильность, низкая летучесть, хорошая текучесть при низких температурах, нетоксичность и совместимость с минеральными маслами | Ограниченная биоразлагаемость, ограниченная растворимость добавок, риск усадки уплотнения |
Сложные диэфиры и полиэфиры Максимальная рабочая температура: 360°F/182°C | Нетоксичный, биоразлагаемый, с высоким индексом вязкости, хорошими низкотемпературными свойствами, смешивается с минеральными маслами | Только низкая вязкость, плохая гидролитическая стабильность, ограниченная совместимость с герметиком и краской |
Фосфатные эфиры Максимальная рабочая температура: 240°F/116°C | Огнестойкость, быстрое биоразложение, отличная износостойкость и защита от истирания | Низкий индекс вязкости, ограниченная совместимость с уплотнениями, не смешивается с минеральными маслами, умеренная гидролитическая стабильность |
Полиалкиленгликоли (ПАГ) Максимальная рабочая температура: 300°F/149°C | Отличная смазывающая способность, нетоксичность, хорошая термическая и окислительная стабильность, высокий индекс вязкости | Добавки незначительно смешивающиеся, не смешивающиеся с минеральными маслами, ограниченная совместимость с герметиком и краской |
Силиконы Максимальная рабочая температура: 450°F/232°C | Самый высокий индекс вязкости, высокая химическая стабильность, отличная совместимость с уплотнениями, очень хорошая термическая и окислительная стабильность | Наихудшие свойства смешанной и граничной смазки, не смешивается с минеральными маслами или присадками |
Сравнение основных свойств базовых масел
Группы базовых масел
В 20-м веке процесс очистки, используемый для минеральных масел, был отмечен рядом улучшений, а также введением различных синтетических масел.
К началу 1990-х годов Американский институт нефти (API) разделил все базовые масла на пять групп, причем первые три группы посвящены минеральным маслам, а оставшиеся две группы — преимущественно синтетическим базовым маслам.
Группы I, II и III – это все минеральные масла с возрастающей жесткостью процесса очистки. Базовые масла группы I создаются с использованием технологии экстракции растворителем или технологии очистки растворителем. Эта технология, которая использовалась с первых дней переработки минерального масла, направлена на удаление из нефти нежелательных компонентов, таких как циклические структуры и ароматические соединения.
Базовые масла группы II производятся с использованием газообразного водорода в процессе, называемом гидрогенизацией или гидроочисткой. Цель этого процесса та же, что и при очистке растворителем, но он более эффективен для преобразования нежелательных компонентов, таких как ароматические соединения, в желательные углеводородные структуры.
Базовые масла группы III производятся почти так же, как и минеральные масла группы II, за исключением того, что процесс гидрогенизации сопровождается высокими температурами и высоким давлением. В результате почти все нежелательные компоненты масла превращаются в желательные углеводородные структуры.
Сравнивая свойства различных групп минеральных базовых масел, вы, как правило, заметите больше преимуществ у тех, которые более глубоко очищены, в том числе с повышенной устойчивостью к окислению, термической стабильностью, индексом вязкости, температурой застывания и более высокими рабочими температурами. Конечно, по мере того, как масло становится более рафинированным, также возникают некоторые ключевые недостатки, которые могут повлиять на растворимость присадок и способность к биологическому разложению.
Группа IV посвящена одному типу синтетических материалов, называемых полиальфаолефинами (ПАО). Это наиболее широко используемое синтетическое базовое масло.
ПАО представляют собой синтетически созданные углеводороды с олефиновым хвостом, образованным в процессе полимеризации с участием газообразного этилена. В результате получается структура, очень похожая на самую чистую форму минеральных масел, описанных в группе III. Преимущества ПАО по сравнению с минеральными маслами включают более высокий индекс вязкости, отличные характеристики при низких и высоких температурах, превосходную устойчивость к окислению и более низкую летучесть. Однако эти синтетические смазочные материалы также могут иметь недостатки, когда речь идет о растворимости присадок, смазывающей способности, усадке уплотнения и прочности пленки. Подобно минеральным маслам, ПАО широко используются для смазывания и часто являются предпочтительным вариантом, когда ожидаются более высокие температуры.
Группа V присваивается всем остальным базовым маслам, особенно синтетическим. Некоторые из наиболее распространенных масел этой группы включают сложные диэфиры, сложные полиэфиры, полиалкиленгликоли, сложные эфиры фосфорной кислоты и силиконы.
Диэфир (сложный эфир двухосновной кислоты) получают путем реакции двухосновной кислоты со спиртом. Полученные свойства можно регулировать в зависимости от типов используемых двухосновных кислот и спиртов.
Полиэфир получают реакцией одноосновной кислоты с многоатомным спиртом. Как и в случае с диэфирами, результирующие свойства будут зависеть от этих двух типов составляющих.
Полиалкиленгликоль (ПАГ) производится в результате реакции с участием оксидов этилена или пропилена и спирта с образованием различных полимеров. Ряд продуктов PAG разработан на основе используемого оксида, который в конечном итоге будет влиять на растворимость базового масла в воде.
Сложный эфир фосфорной кислоты создается в результате реакции фосфорной кислоты и спирта, в то время как силиконы имеют кремниево-кислородную структуру с присоединенными органическими цепями. Каждый из этих синтетических материалов имеет свои сильные и слабые стороны, как показано в таблице выше.
Приложения
В целом, синтетические материалы могут обеспечить большие преимущества, когда речь идет о свойствах, подверженных влиянию экстремальных температур, таких как окислительная и термическая стабильность, которые могут способствовать увеличению срока службы.
В ситуациях, когда смазка сталкивается с холодным пуском или высокими рабочими температурами, синтетические масла, такие как ПАО, обычно работают лучше, чем минеральные масла. ПАО также обладают улучшенными характеристиками в отношении деэмульгируемости и гидролитической стабильности, которые влияют на способность смазки справляться с водными загрязнениями.
В то время как PAO идеально подходят для таких применений, как моторные масла, трансмиссионные масла, масла для подшипников и других применений, минеральное масло остается предпочтительным маслом из-за его более низкой стоимости и разумных возможностей обслуживания. С более чем 90-процентным использованием на промышленных и автомобильных рынках минеральное масло укрепило свое место в качестве наиболее распространенного базового масла в большинстве областей применения.
Парафиновые минеральные масла, представленные в группах I, II и III, могут иметь более высокий индекс вязкости и более высокую температуру вспышки по сравнению с нафтеновыми минеральными маслами, которые имеют более низкую температуру застывания и лучшую растворяющую способность присадок.
Несмотря на то, что нафтеновое масло изготовлено на минеральной основе, оно считается маслом группы V, поскольку не соответствует требованиям API для групп I, II и III. Уникальные характеристики нафтеновых минеральных масел часто делают их хорошими смазочными материалами для моторных масел локомотивов, холодильных масел, компрессорных масел, трансформаторных масел и технологических масел. Тем не менее, парафиновые масла по-прежнему являются предпочтительным вариантом для высокотемпературных применений и там, где требуется более длительный срок службы смазочного материала.
Синтетические материалы на основе сложных эфиров, такие как диэфиры и полиэфиры, имеют преимущества, когда речь идет о биоразлагаемости и смешиваемости с другими маслами. Фактически, сложные диэфиры и полиэфиры часто смешивают с ПАО во время смешивания добавок, чтобы помочь принять более важные пакеты добавок. Сложные диэфиры и полиэфиры часто используются в качестве базовых масел для компрессорных жидкостей, высокотемпературных смазок и даже подшипниковых или трансмиссионных масел.
Поскольку известно, что они хорошо работают при более высоких температурах, сложные полиэфиры также широко используются в маслах для реактивных двигателей.
По сравнению с другими маслами полиалкиленгликоли (ПАГ) имеют гораздо более высокий индекс вязкости и хорошие характеристики моющих, смазывающих свойств, а также окислительной и термической стабильности. Состав ПАГ может быть водорастворимым или нерастворимым и не образовывать отложений или остатков в экстремальных условиях эксплуатации. PAG могут использоваться в ряде приложений, таких как компрессорное масло, тормозная жидкость, высокотемпературное масло для цепей, масло для червячных передач и жидкость для металлообработки, а также для приложений с пищевыми, биоразлагаемыми или огнестойкими требованиями.
Эфиры фосфорной кислоты в первую очередь полезны для огнеупорных применений. Они часто используются в гидравлических турбинах и компрессорах из-за их уникальных свойств, включая высокие температуры воспламенения, устойчивость к окислению и низкое давление паров.
Синтетические материалы на основе силикона редко используются в промышленности, но они могут быть полезны при экстремально высоких температурах, когда смазка контактирует с химическими веществами, или при воздействии радиации или кислорода. Эти синтетические материалы имеют очень высокий индекс вязкости и являются одними из лучших вариантов по устойчивости к окислению и термической стабильности, поскольку они химически инертны.
Выбор базового масла
Когда вы выбираете базовое масло, вам придется идти на компромисс в отношении свойств смазочных материалов, необходимых для конкретного применения. Типичным примером является вязкость. Более высокая вязкость обеспечивает достаточную прочность пленки, а более низкая вязкость обеспечивает текучесть при низких температурах и более низкое потребление энергии. В некоторых случаях вы можете предпочесть иметь баланс между ними, чтобы не было слишком много компромиссов с обеих сторон. В таблице на стр. 33 показано сравнение наиболее важных свойств каждого базового масла.