Синтетическое масло — это смазочный материал, состоящий из химических соединений, которые были искусственно модифицированы или синтезированы. Синтетические смазочные материалы могут быть изготовлены с использованием химически модифицированных нефтяных компонентов, а не цельной сырой нефти , но также могут быть синтезированы из других видов сырья. Однако основным материалом по-прежнему является сырая нефть, которая перегоняется, а затем модифицируется физически и химически. Фактический процесс синтеза и состав присадок, как правило, являются коммерческой тайной и будут различаться у разных производителей. [1]
Синтетическое масло используется в качестве замены нефтяных очищенных масел при работе в экстремальных температурах. [2] Например, для реактивных двигателей самолетов требуются синтетические масла, тогда как для поршневых двигателей самолетов они не требуются. [3] Синтетические масла также используются при штамповке металла для обеспечения экологических и других преимуществ по сравнению с обычными продуктами на основе нефти и животных жиров. [4] Эти продукты также называют «не масляными» или «безмасляными».
Полиалканоатное синтетическое масло широко используется для смазки маятниковых часов .
Некоторые синтетические масла производятся из базового масла Группы III , некоторые из Группы IV, а другие синтетические масла могут быть смесью этих двух. Mobil подала в суд на Castrol , и Castrol одержала победу, показав, что их базовое масло Группы III было изменено достаточно, чтобы квалифицироваться как полностью синтетическое. С тех пор Американский институт нефти (API) удалил все ссылки на синтетику в своей документации относительно стандартов. «Полностью синтетическое» — это маркетинговый термин, а не измеримое качество.
Полиальфаолефин (поли-α-олефин, ПАО) — неполярный полимер, полученный путем полимеризации альфа-олефина. Они обозначены в группе API IV и являются 100% синтетическим химическим соединением. Это особый тип олефина (органического), который используется в качестве базового сырья при производстве большинства синтетических смазочных материалов. [5] Альфа-олефин (или α-олефин) — это алкен , в котором двойная связь углерод-углерод начинается с α-углеродного атома, т. е. двойная связь находится между атомами углерода № 1 и № 2 в молекуле. [6]
Базовые масла группы V определяются API как любой другой тип масла, кроме минеральных масел или смазочных материалов на основе ПАО.
Эфиры являются наиболее известными синтетическими веществами в группе V, которые являются 100% синтетическими химическими соединениями, состоящими из карбонила, соседствующего с эфирной связью. Они получаются путем реакции оксокислоты с гидроксильным соединением, таким как спирт или фенол . Эфиры обычно получаются из неорганической кислоты или органической кислоты, в которой по крайней мере одна -ОН (гидроксильная) группа заменена -О-алкильной ( алкокси ) группой, чаще всего из карбоновых кислот и спиртов. То есть, эфиры образуются путем конденсации кислоты со спиртом.
Многие химически различные «эфиры» из-за их полярности и, как правило, превосходной смазывающей способности используются по разным причинам в качестве «добавок» или «базовых компонентов» для смазочных материалов. [6]
Термины полиалкиленгликоль и полигликоль используются взаимозаменяемо. [7]
Синтетические смазочные материалы составляют около 4% рынка смазочных материалов. PAG составляют около 24% рынка синтетических смазочных материалов.
Этилен является основным сырьем для производства синтетических смазочных полигликолевых масел. Когда этилен и пропилен реагируют с кислородом, мы получаем этиленоксид (ЭО) и пропиленоксид (ПО), из которых производятся полиалкиленгликоли путем полимеризации. Полиалкиленгликоли обычно производятся путем соединения этиленоксида и/или пропиленоксида со спиртом или водой.
Соотношение смешивания между EO и PO, а также кислород, связанный в химической структуре, оказывают решающее влияние на поведение полигликолей. В отрасли производства зубчатых передач в основном используются полигликоли с соотношением EO/PO от 50:50 до 60:40, которые демонстрируют очень похожее поведение. Полигликоли с таким составом также обычно называют водорастворимыми полигликолями. [8]
Базовые масла на основе полиалкиленгликоля образуются в результате реакции спирта с одним или несколькими алкиленоксидами: оксид пропилена обеспечивает нерастворимость в воде, оксид этилена обеспечивает растворимость в воде.
PAG предлагают свойства, которые включают: высокую смазывающую способность, полярность, низкие тяговые свойства, высокий индекс вязкости, контролируемые скорости закалки, хорошую температурную стабильность и низкий износ. Они доступны как в водорастворимой, так и в нерастворимой форме. [9]
PAG обычно используются в охлаждающих жидкостях, жидкостях для металлообработки, трансмиссионных маслах, цепных маслах, пищевых смазках и в качестве смазочных материалов в гидравлике типа HFC и газовом компрессорном оборудовании. [9] Смазочные материалы PAG используются двумя крупнейшими производителями воздушных компрессоров в США в ротационных винтовых воздушных компрессорах. [7] Масла PAG различных классов вязкости (обычно либо ISO VG 46, либо ISO VG 100) часто используются в качестве компрессорных смазок для автомобильных систем кондиционирования воздуха, использующих хладагенты с низким потенциалом глобального потепления .
PAG доступны в широком диапазоне вязкости и пакетов присадок для различных применений. Некоторые свойства PAG, такие как растворимость в воде, обычно не обеспечиваются другими синтетическими смазками, такими как полиальфаолефины (PAO).
PAG предотвращают образование шлама и лака при высоких температурах. PAG имеют индексы вязкости выше, чем PAO. [10] [11] [12]
В больших передачах смазка PAG обеспечивала меньшее трение, чем смазка PAO. [13]
Масла PAG являются полярными, что означает, что масляная пленка легко образуется на всех движущихся металлических деталях, снижая износ при запуске.
Полиалкиленгликоли (ПАГ) могут быть высоко биоразлагаемыми, особенно водорастворимые полиалкиленгликоли (ПАГ). [14]
PAG работают лучше, чем в экстремальных погодных условиях. [15]
PAG несовместимы с минеральными маслами, большинством уплотнителей, красок, лаков. [16] [7]
Синтетическое масло дороже минеральных масел. [17]
PAG обычно совместим с фторэластомерными материалами на основе фторуглерода и силиконовым каучуком на основе винилметилсиликона (VMQ) .
PAG действует как растворитель, растворяет и удаляет минеральную смазку, которая вызывает замедление движения, утечку воздуха и может остановить работу 4-ходовых клапанов. [18] [19]
Натуральный каучук, Buna-N и большинство обычных уплотнений несовместимы с маслами PAG, особенно с уплотнениями, покрытыми минеральной смазкой. Масла PAG могут вызвать усадку или разбухание уплотнений, что приведет к серьезной утечке или заклиниванию уплотнения. Пневматические воздушные цилиндры и 4-ходовые клапаны обычно используют резиновые уплотнения Buna-N, покрытые минеральной смазкой. [20]
Полусинтетические масла (также называемые «синтетическими смесями») представляют собой смесь минерального и синтетического масла, которые разработаны для того, чтобы иметь многие преимущества полностью синтетического масла без затрат. Motul представила первое полусинтетическое моторное масло в 1966 году. [21]
Смазочные материалы, которые имеют синтетические базовые масла даже ниже 30%, но с высокоэффективными присадками, состоящими из эфиров, также могут считаться синтетическими смазочными материалами. В общем, соотношение синтетического базового масла используется для определения товарных кодов в таможенных декларациях для целей налогообложения.
Базовые масла API Group II и API Group III помогают создавать более экономичные полусинтетические смазочные материалы. Минеральные базовые масла API Group I, II, II+ и III широко используются в сочетании с пакетами присадок, пакетами производительности и сложными эфирами и/или полиальфаолефинами API Group IV для создания полусинтетических смазочных материалов. Базовые масла API Group III иногда считаются полностью синтетическими, но они по-прежнему классифицируются как минеральные базовые масла высшего уровня. Синтетический или синтезированный материал — это тот, который производится путем объединения или построения отдельных единиц в единое целое. Синтетические базовые масла, описанные выше, являются искусственными и специально разработаны для того, чтобы иметь контролируемую молекулярную структуру с предсказуемыми свойствами, в отличие от минеральных базовых масел, которые представляют собой сложные смеси природных углеводородов и парафинов. [22] [23]
Преимущества использования синтетических моторных масел включают в себя лучшие низко- и высокотемпературные показатели вязкости при экстремальных рабочих температурах, [24] лучший (более высокий) индекс вязкости (VI), [25] а также химическую и сдвиговую стабильность. [26] Это также помогает снизить потери из-за испарения. [25] [27] [28] [29] Оно устойчиво к окислению, термическому разрушению, проблемам с масляным шламом [30] и обеспечивает увеличенные интервалы замены, с экологическим преимуществом в виде меньшего количества образующихся отходов отработанного масла. Оно обеспечивает лучшую смазку в экстремально холодных условиях. [25] Использование синтетических масел обещает более длительный срок службы двигателя [25] с превосходной защитой от «золы» и других отложений в горячих точках двигателя (в частности, в турбокомпрессорах и нагнетателях) для меньшего выгорания масла и снижения вероятности засорения масляных каналов. [24] Производительность автомобилей улучшается за счет чистого увеличения мощности и крутящего момента за счет меньшего внутреннего сопротивления двигателя. [30] Более того, он может повысить топливную экономичность — от 1,8% до 5%, как было задокументировано в ходе испытаний автопарка. [25]
Однако синтетические моторные масла существенно дороже (за объем), чем минеральные масла [31] и имеют потенциальные проблемы разложения в определенных химических средах (преимущественно при промышленном использовании). [32]
