Базово про. . .Ну конечно же - МАСЛА'

В дополнении к пред.посту для понимания откуль растут ногЫ у масел. 

Базы подразделяются на несколько видов в зависимости от состава и имеют разные технические характеристики, свойства и соответственно цену.
Группа I — базовые масла, полученные из нефти методом селективной очистки и депарафинизации растворителями (так называемые обычные минеральные);
Группа II — базовые масла, получаемые также из нефти, но проходящие процессы дополнительных очисток (высокорафинированные), с низким содержанием ароматических соединений и парафинов, с более высокой окислительной стабильностью (улучшенные минеральные);
Группа III — базовые масла, получаемые также из нефти и очищенные аналогично маслам I и II групп, но прошедшие дополнительную обработку методом каталитического гидрокрекинга (НС-технология, гидрокрекинговые масла). Нефтяные углеводороды подвергаются гидрированию и крекированию (англ. cracking). При гидрировании из нефтяного сырья (вакуумные дистилляты и гудроны) удаляются ароматические углеводороды (приводят к лако- и нагарообразованию), а также сера, азот и их соединения (вызывают коррозию деталей двигателя). На этапе каталитического крекинга воздействуют на парафиновые углеводороды (длинные цепочки влияют на текучесть при разных температурах) — они расщепляются (собственно крекинг) и "распушаются" (изомеризация). В ходе этой обработки улучшают молекулярную структуру масла, придавая молекулярным связям еще более линейный вид, приближая по своим свойствам базовые масла группы III к синтетическим базовым маслам IV группы. Некоторые производители (наиболее честные, что редкость) относят данную группу к минеральным маслам, некоторые к полусинтетическим, а большинство к синтетическим, хотя, по сути, это то же минеральное масло, работающее на тех же нефтяных парафинах, асфальтенах, нафтенах,
ароматических и других смешанных соединениях, но гораздо более чистых и однородных.

Группа III+ — базовые масла, полученные из природного газа по технологии GTL (Gas-To-Liquid, «газ в жидкость»). Вопреки названию технологии, из газа первым делом получают не жидкость, а твердое вещество — белоснежный и почти непахнущий парафин. Сначала выделенный из природного газа исходный метан частично сжигается, превращаясь в «синтез-газ» — смесь монооксида углерода (угарного газа) и водорода. А дальше в реакторе в присутствии катализатора с содержанием драгметаллов (формула катализатора — и есть главный секрет процесса) из «синтез-газа» получается чистейший, без всяких примесей, расплавленный парафин (sincrude, «синтез-нефть»). Дальше — изомеризация, то есть обычный гидрокрекинг, как у нефтехимиков: длинные цепочки молекул парафинов «режутся» до нужного размера — и получаются нафта (прямогонный бензин), дизтопливо или масло.

В самом начале реализации этой технологии такие масла определили в VI (новую) группу, т.е. поставили выше истинно синтетических групп (IV и V), но разобравшись до конца как в технологии производства, так и в конечных свойствах такого масла (базы), пришли к выводу, что они всё же не дотягивают до настоящей синтетики, но чуть покруче, чем традиционные гидрокрекинговые. Хотя и здесь не всё так однозначно, у этой группы (технологии) есть такие недостатки, которые могут перечеркнуть все их достоинства (об этом, как и о многом другом в следующей серии).
Группа IV – синтетические базовые масла на основе полиальфаолефинов (ПАО). ПАО получают путем химического синтеза из природного газа. Они не содержат никаких посторонних примесей, в том числе и молекул парафинов. Фактически такое масло собирают как конструктор, получая ровную молекулярную структуру, лишенную примесей серы и металлов, в корне отличающуюся от первых трех групп.

Преимущества ПАО:
• Отличные низкотемпературные свойства. Температура застывания ПАО (Pour point) лежит ниже отметки в -50°С (и доходит аж до -72!). Ведь, в отличие от минеральных масел, ПАО не содержат линейных парафинов, которые с понижением температуры начинают кристаллизоваться. Кстати, это свойство может быть использовано, когда возникают сомнения относительно происхождения масла – получено оно в процессе гидрокрекинга или химического синтеза. Достаточно заморозить образцы, чтобы узнать, какая «база» была использована для производства смазки.
• Низкая испаряемость (NOAK), обусловленная отсутствием случайных молекул малого размера и общей однородностью молекулярной решетки, отсюда и высокая стабильность и стойкость масляной пленки при высоких температурах. Прочность адсорбционной пленки ПАО составляет примерно 6500 кг/см.кв против 900-2000 кг/см.кв у масел I-III групп.
• Высокие антикоррозионные свойства, термостабильность и стойкость к окислению, обусловленные отсутствием примесей соединений серы, металлов и ненасыщенных углеводородов.
Так, например, если масла минерального происхождения (I-III гр.) начинают серьезно окисляться уже при температуре 120-130 град С, а выше они просто перестают быть маслом (масляная пленка разрывается), то ПАО выдерживают рабочие температуры вплоть до 250- 350 град С, при этом до 150 град вообще без какой-либо потери рабочих свойств. У ПАО есть интересная особенность – они меняют свою вязкость только до 60 град., с дальнейшим повышением температуры вязкость ПАО уже не меняется.
• Большая теплоёмкость. ПАО в среднем на 30% лучше чем любая минеральная база отводит тепло от нагруженных мест

Группа V – другие синтетические базовые масла (не вошедшие в IV группу), как правило на растительной основе. Не будем здесь обо всех, остановимся только на самых-самых, заслуживших популярность при создании масел именно для ДВС:
1. Эстеры — это сложные эфиры, они же жирные кислоты, соединения органических кислот. Образуются при взаимодействии органических (обычно карбоновых) кислот и спиртов. Сырье для производства – растительные масла, например рапсовое или кокосовое.
Эстеры – сложные эфиры растительного происхождения. Природное происхождение эстеров сказывается на экологических показателях, в частности такая основа биологически разлагаема и менее вредна для окружающей среды.
Сейчас применяются следующие виды эстеров:
• простые эстеры (первое поколение);
• двойные или диэстеры (более продвинутый продукт);
• полиол-эстеры (POE, самые инновационные разработки).
Основные преимущества:
• Высокая смазывающая способность благодаря сильной полярности молекул эстеров, что благоприятно сказывается на коэффициенте трения в узлах двигателя. Отрицательно заряженные молекулы эстеров притягиваются к положительно заряженной поверхности металла. Результатом будет постоянное присутствие слоя смазки в узлах двигателя. В то время как масла III и тем более IV групп (см. их недостатки) после остановки двигателя практически полностью стекают в картер, эстеровые масла остаются в определенном количестве на поверхностях деталей.
• Высочайшая плотность и стойкость масляной плёнки благодаря плотной и четкой линейной связи между молекулами эстеров и высокой полярности (молекулы притягиваются не только к металлам, но и друг к другу). От прочности масляной пленки зависит величина максимума при вертикальных скачках нагрузки.
• Высокая термостабильность от крайне низких температур -65 град С до крайне высоких 350 град С, а соответственно низкая летучесть и высокий индекс вязкости, программируемый уже на стадии производства базового масла (выбором определенных спиртов), исключая необходимость применения загущающих присадок. Всё это благодаря разветвленной углеводородной структуре и всё той же полярности. Полярность молекул приводит к тому, что межмолекулярное притяжение требует больше энергии (тепла) для перехода из жидкого в газообразное состояние. Таким образом, для данной молекулярной массы и вязкости, сложные эфиры имеют более низкое давление паров, что выражается в более высокой температуре вспышки и низкой скорости испарения для масла.
Благодаря высокой термостабильности, низкой летучести и исключения загущающих присадок эстеры защищают двигатель не только от перепадов температур, но и от шлакообразования.
Текучесть при низких температурах гарантирует быстрое проникновение и смазку мельчайших деталей. Плюс – облегченный запуск двигателя в зимнее время.
• Отличные моющие (диспергирующие) способности, обусловленные всё той же высокой полярностью молекул эстеров. Они активно притягиваются к металлам, проходя через загрязнения (нагары, отложения и коксы) и вытесняя их, закрепляются на поверхности, препятствуя дальнейшему отложению побочных продуктов. То есть масло с эстерами само по себе начинает отмывать двигатель, даже без оглядки на пакет моющих присадок масла, которые в этом случае добавляют исключительно для нейтрализации кислотной среды. Это свойство приводит к «чистой» эксплуатации и улучшению растворимости отложений.

2. Алкилированные нафталины (Alkylated Naphthalene [AN]) получают алкилированием нафталинов олефинами.

Алкилированные нафталины – Alkylated Naphthalenes – AN, в технической литературе можно встретить как Synesstic. Они бывают двух вязкостей 5 cSt и 12 cSt. Получают Алкилированные нафталины путем алкилирования нафталина олефинами в присутствии катализатора при определенной температуре. Лидерами их производства являются ExxonMobil Chemical и Infineum (больше известный как производитель присадок, кстати это совместное предприятие ExxonMobil и Shell).
По своим свойствам AN во многом схожи с эстерами и также имеют высокую полярность, благодаря которой обладают отличными:
1. смазывающей способностью;
2. стойкостью масляной плёнки;
3. термо-окислительной стабильностью и низкой летучестью;
4. моющими (диспергирующими) способностями.
Также обладают:
— широким интервалом рабочих температур;
— хорошей растворимостью присадок, улучшая их свойства;
— совместимостью со всеми типами базовых масел, повышая их эффективность.
При этом ещё и опережают эстеры по таким показателям как:
1. термо-окислительная и вязкостная стабильность, т.е. AN гораздо меньше теряют в весе, меняют свою вязкость и окисляются с течением времени работы при высокой температуре
2. гидролитическая стабильность, т.е. отсутствует гигроскопичность и масла с AN показывают меньшую коррозию медной пластинки, изменение кислотного числа и образование кислот при попадании воды
Как Вы уже догадались (а скорее всего и так знали, ну хотя бы слышали) чем выше номер группы базы, тем круче получится масло на такой основе. И именно база в первую очередь определяет качество и эксплуатационные свойства масла.
3. совместимость с сальниками/эластомерами, т.е. в отличие от ПАО не вызывают их усадку/усушку с потерей эластичности, а в отличие от эстеров почти не приводят к их размягчению и набуханию

Недостатки AN (по сравнению с ПАО и эстерами).
1. Индекс вязкости ниже;
2. Низкотемпературные свойства хуже.

Подробнее о базах, их производителях, подходах/отходах/принципах и других тонкостях в следующем выпуске.

II. Присадки – синтетические химические соединения, вводимые в базовое масло для улучшения его эксплуатационных и товарных свойств.

Необходимо хотя бы вкратце отметить, что в настоящее время практически ни один из производителей масел не вводит в базу все, необходимые для конкретного масла, присадки по-отдельности. Существуют готовые наборы – пакеты присадок. Их производят всего 4-5 основных гигантов, кстати, все родом из USA (90% рынка присадок) и несколько мелких (примерно 7-8), опять же зарубежных компаний. Делают присадки и в России, но в очень скромных количествах и неполный спектр. Даже Лукойл, Роснефть, Синтек, ТАТнефть и др. используют заморские пакеты присадок.
Надеюсь тему присадок также впоследствии раскрыть подробнее.

III. Модификаторы вязкости (МВ) – они же загустители, вязкостные присадки, отвечающие за сохранение расчётной вязкости при повышении температуры. Молекулы этих присадок выглядят как сжатая пружина «хаотичной завивки». Визуально это похоже на скомканный кусок проволоки. При повышении температуры эта пружина постепенно разжимается, занимая всё больший объём и удерживая внутри этого объёма молекулы масла, тем самым снижая его текучесть.

Имеется множество типов загустителей, выбор зависит от специфических обстоятельств. Все выпускаемые сегодня модификаторы вязкости, состоят из алифатических углеродных цепочек, но отличающихся химически и по размеру. Эти отличия в химической структуре МВ обеспечивают различные свойства масел, такие как способность к загустеванию, зависимость вязкости от температуры, окислительная стабильность и характеристики экономии топлива.

Но узнать точно какой МВ использован в конкретном масле практически не представляется возможным. Тут либо верить заявлениям производителя, либо косвенно догадываться по результатам лабораторных анализов одного и того же свежего и отработанного масла.

ИДЕАЛЬНОЕ МОТОРНОЕ МАСЛО

После того как сформировалось представление о том что такое современное моторное масло уже моя очень короткая часть о том каким оно может (должно) быть.

СОСТАВ МОТОРНОГО МАСЛА

1. До 15% ПАО с вязкостью при 100 гр. С 30-60 сСт, замена модификатору вязкости
2. 70-80% базового масла I-III групп
3. Около 10% чистого диэстерового (полиэстерового) масла.
4.Пакет присадок

В отличие от ПАО, эстеры оказывают на РТИ обратное воздействие – приводят к их размягчению и набуханию.
Таким образом ПАО и диэстеры(полиолэстеры) прекрасно дополняют друг друга.

В итоге возможно получение УНИВЕРСАЛЬНЫХ МОТОРНЫХ МАСЕЛ 0-20, 0-30 и 0-40

Для масла 0-30 вязкость при 100 гр.С около 12 сСт, для 0-40 примерно 16 сСт
Зимой на этих маслах облегчённые пуски, летом они проходят по верхней границе вязкости.

Диэстеры(полиолэстеры) сохраняют свои моющие и смазывающие(противоизносные) свойства весь срок работы моторного масла, вне зависимости от его деградации.

Не утомил? Толи ещё будет. . .

Реклама

Зимова вигода: знижка -1000 грн на ремонт авто!