Синтетические масла: виды, свойства и применение в автомобильной отрасли

Автор материала: Олег Тимошенко

Синтетические масла получают синтезом из мономеров, а не простой очисткой нефтяных фракций. Самая распространенная база синтетических моторных масел - полиальфаолефины (ПАО), но существуют и сложные эфиры, полигликоли, силиконовые и другие синтетические масла. Каждый класс имеет свои сильные стороны: высокий индекс вязкости, низкую температуру застывания, стойкость к высоким температурам и малую испаряемость. Главный недостаток - более высокая цена, поэтому применять синтетику целесообразно там, где ее преимущества действительно нужны.

Что такое синтетические масла

Синтетические моторные масла обычно изготавливают на основе полиальфаолефинов (ПАО), но существуют и другие базы. Ими могут быть полимеры или олигомеры, полученные синтезом из различных мономеров. Ни одно синтетическое масло не является настолько универсальным, как минеральное, однако отдельные синтетические масла имеют очень высокие показатели, по которым превосходят любое минеральное: очень высокий индекс вязкости, пониженную температуру застывания, повышенную стойкость к высоким температурам и деформациям сдвига, пониженную испаряемость или более высокую температуру вспышки. Такие масла имеют длительный срок службы, но каждое из них следует применять в условиях, где оно может раскрыть свои преимущества.

Практически единственный, но существенный недостаток синтетических масел - цена: по данным источника, они в 2-3 раза и более дороже минеральных.

Классификация синтетических масел

Свойства синтетических масел зависят от их химического строения, поэтому оно и стало основным критерием классификации:

углеводородные масла - на основе полиальфаолефинов, изопарафиновых углеводородов и алкилбензола;
масла на основе эфиров - эфиров двухосновных кислот и первичных спиртов (например, изооктиловый эфир себациновой кислоты), эфиров полиолов, полифениловых эфиров, полигликолевых эфиров (например, полиалкиленгликоли), эфиров фосфорной кислоты;
силиконовые масла;
фторсодержащие эфирные масла.

В пределах класса синтетические масла могут отличаться мономерным составом и свойствами. Например, полиальфаолефины получают из бутена, 1-децена и т. д., а в молекулы силиконовых жидкостей могут входить звенья диметилсилоксана и/или метилфенилсилоксана. Больше всего различаются свойства разных полигликолей и полиэфиров, поэтому можно говорить лишь об общих характеристиках классов. К тому же производители обычно дают своим продуктам технические, а не химические названия, поэтому по торговому названию не всегда можно судить о свойствах масла.

Полиальфаолефиновые масла (ПАО)

Масла на основе ПАО (например, KIXX PAO) широко распространены: по данным источника, на них приходится около 30% всех синтетических масел. Они обладают универсальными смазывающими свойствами, сохраняют их в широком диапазоне температур и на протяжении долгого времени, имеют высокий индекс вязкости, не вызывают коррозии металла, не образуют нагара и отложений, не разрушают прокладки и уплотнения и хорошо смешиваются с минеральными маслами.

ПАО чаще всего используют для изготовления всесезонных моторных и трансмиссионных масел, гидравлических жидкостей, а также индустриальных масел для холодильных установок, компрессоров и других систем, работающих с большими нагрузками при высоких температурах. Их применяют и как моторные масла для мощных среднеоборотных судовых и тепловозных дизелей. По данным источника, среди синтетических масел этот тип самый дешевый.

Масла группы III и спор о "синтетике"

Рынок ПАО прошел долгий путь развития, и их продажи росли, несмотря на более высокую цену по сравнению с минеральными маслами, - сначала в Европе, затем в Северной Америке. Частично это объясняется постоянным ростом требований к смазочным материалам.

По мере роста рынка ПАО некоторые производители базовых масел начали получать минеральные масла с индексом вязкости, близким к ПАО, - базовые масла группы III, которые производят глубокой гидрообработкой нефтяного сырья (в частности побочных продуктов депарафинизации). Эти масла не синтезируют из малых молекул, как традиционные синтетические материалы, но они заполнили нишу между минеральными маслами и более дорогими синтетическими. После этого многие европейские производители смазочных материалов начали заменять ПАО в синтетических моторных маслах базами группы III.

Это вызвало дискуссию в отрасли: часть производителей считала настоящими синтетическими маслами только полимеризованные базы. В 1999 году Национальный отдел рекламы (NAD) Совета бюро по улучшению деловой практики США принял решение, позволившее называть масла на базе группы III синтетическими. Важнейшая ниша, где маслам группы III трудно конкурировать с ПАО, - низкотемпературные продукты, например арктические смазки с очень низкой температурой застывания.

Алкилароматические масла

Эти масла чаще всего производят из алкилбензола. Источник выделяет два продукта:

алкилбензол с низким индексом вязкости - применяют в смеси с нафтеновым маслом для компрессоров холодильных установок;
диалкилбензол с более высоким индексом вязкости, близким к парафиновым и ПАО-маслам, и хорошими низкотемпературными характеристиками - используют для арктических масел и масел для двухтактных двигателей.

Полигликолевые масла (PG)

По стандарту DIN 51502 полигликолевые масла обозначают PG. Их свойства зависят от исходных мономеров и молекулярной массы. Полигликоли применяют в тормозных и гидравлических жидкостях, жидкостях для металлообработки и смазках для нагруженных передач промышленных машин. В качестве моторных масел их обычно не используют: по данным источника, в присутствии продуктов сгорания топлива они коррозионно активны. Большинство полигликолей плохо смешиваются или не смешиваются с минеральными маслами. Преимущества - высокий индекс вязкости, стойкость к высоким нагрузкам, а с соответствующими присадками - хорошая стойкость к окислению и высоким температурам. По данным источника, температура вспышки полигликолевых масел превышает 220 °C, а температура застывания ниже -30 °C.

Сложноэфирные масла (E)

Масла на основе органических сложных эфиров (по DIN 51502 - E) - большая группа синтетических масел, которую часто используют в реактивной авиации. По данным источника, они имеют высокий индекс вязкости (до 180), температуру застывания ниже -50 °C, низкую воспламеняемость и малую испаряемость (давление насыщенного пара около 1 мбар при 205 °C). В автомобильной отрасли сложные эфиры используют как компоненты минеральных и ПАО-масел для повышения индекса вязкости и улучшения низкотемпературных свойств, а иногда и самостоятельно - как моторные масла для дизелей или смазки для передач при низких температурах.

Эфиры фосфорной кислоты (PH)

По DIN 51502 эти масла обозначают PH. Они трудновоспламеняемы, а в зонах интенсивного трения и высоких температур образуют фосфатную пленку, которая уменьшает трение и защищает поверхности от износа и задиров. Масла этого класса смешиваются с минеральными и другими синтетическими маслами, поэтому их применяют и самостоятельно, и как компоненты. Области применения - компрессоры, негорючие гидравлические жидкости, противоизносные присадки.

Силиконовые масла (SI)

По DIN 51502 силиконовые масла обозначают SI. Они химически инертны и термостойки: по данным источника, разрушаются при температурах выше 300 °C, имеют температуру вспышки около 300 °C, температуру застывания ниже -50 °C, малую испаряемость, очень высокий индекс вязкости (около 300) и не склонны к пенообразованию. С минеральными маслами не смешиваются. Их применяют как специальные компрессорные масла, гидравлические и электроизоляционные жидкости. По оценке источника, силиконовые масла примерно в 10-100 раз дороже минеральных.

Фторсодержащие эфирные масла (FK)

По DIN 51502 их обозначают FK. Основные преимущества - химическая инертность, негорючесть, высокая стойкость к окислению и повышенным температурам, отличные диэлектрические свойства. Недостатки - сравнительно низкий индекс вязкости и высокая температура застывания. Эти масла применяют в холодильной технике и установках, где масло контактирует с кислородом или другими агрессивными веществами. Их стоимость, по данным источника, в сотни раз превышает стоимость минерального масла.

Синтетические масла в автомобильной отрасли

Из большого числа синтетических масел для автомобильных продуктов широко применяют лишь несколько видов - прежде всего ПАО, масла группы III и сложные эфиры. Некоторые нефтяные компании выпускают собственные синтетические базы с очень хорошими характеристиками, что позволяет изготавливать продукты, превышающие требования самых жестких спецификаций. Выбирать масло для конкретного двигателя следует по допуску и классу вязкости, рекомендованным производителем.

Связанные материалы

Товарные группы TESMA

KIXX
ZIC