Синтетические базовые масла

 За рубежом и в России происходит постепенный процесс увеличения выпуска БМ на синтетической основе для удовлетворения возрастающих требований потребителей к товарным маслам. При этом при разработке новых поршневых и турбовитовых двигателей разработчики ограничивают возможности применения традиционных минеральных БМ и товарных продуктов,

 До 2003 года маслопроизводители успешно частично или полностью замещали синтетические компоненты гидрокрекинговыми, разрабатывая новые составы моторных и трансмиссионных масел.

  Но, несмотря на совершенствование технологий производства высококачественных гидросинтетических масел, существуют и расширяются области применения, в которых уровень их отдельных свойств оказывается недостаточным (так, для эксплуатации современных ТРД применимы исключительно синтетические основы).

  Увеличение доли маловязких компонентов, используемых при производстве моторных масел, выявляет еще один существенный недостаток гидрокрекинговых масел – относительно высокую летучесть, в сравнении с маслами, полученными из синтетических компонентов. По прогнозам зарубежных производителей синтетических масел спрос на эту продукцию будет расти.

  Синтетические базовые масла представляют собой маслообразные жидкости – полимеры или олигомеры, полученные методом синтеза из различных мономеров. Свойства синтетических жидкостей зависят от химического строения, которое является основным критерием их классификации:

o углеводородные масла на основе полиальфаолефинов, изопарафинов или алкилбензола;

o диэфирные масла на базе двухосновных кислот и одноатомных спиртов;

o полиэфирные масла на основе эфиров полиолов, полигликолевых эфиров или эфиров фосфорной кислоты;

o фторуглеводородные масла;

o силиконовые масла.

   Отдельные свойства исключают возможность применения некоторых синтетических жидкостей в качестве основных компонентов моторных масел:

o полиэфирные масла на основе эфиров фосфорной кислоты имеют недостаточные индексы вязкости (в пределах от 0 до -30);

o фторуглеводородные масла имеют низкую температуру кипения и плохие вязкостно-температурные характеристики;

o силиконовые масла не смешиваются с минеральными и обладают недостаточными смазывающими и противоизносными свойствами.

    Полиальфаолефины ( ПAO) являются углеводородными синтетическими жидкостями. В промышленных объемах их получают путем синтеза молекул децена в олигомеры или полимеры с короткими цепями.

Высокие индексы вязкости позволяют использовать масла на основе полиальфаолефинов в широком диапазоне температур. Отсутствие примесей соединений серы и металлов обеспечивает высокие антикоррозионные свойства. Хорошая смешиваемость с минеральными маслами позволяет использовать полиальфаолефины в качестве синтетического компонента, применяемого при производстве полусинтетических масел.

Благодаря невысокой стоимости в сравнении с другими синтетическими полиальфаолефиновые масла являются наиболее широко используемыми в мире синтетическими маслами. Несмотря на то, что в последние годы гидрокрекинговые масла приблизились по качеству и за счет более низких цен отвоевали значительную долю рынка базовых масел, ранее принадлежавшую полиальфаолефиновым, последние все еще обладают рядом существенных преимуществ:

o очень низкие температуры застывания (в связи с отсутствием линейных парафинов);

o высокие термостабильность и стойкость к окислению (отсутствие ненасыщенных углеводородов);

o малая летучесть и коксуемость, обеспечиваемые однородностью состава.

    Эти преимущества особенно важны, в связи с увеличивающимся потреблением маловязких моторных масел, рассчитанных на удлиненные интервалы замены. К недостаткам полиальфаолефиновых масел следует отнести:

o худшую, по сравнению с минеральными маслами, растворяющую способность по отношению к некоторым типам присадок;

o худшую совместимость с эластомерами (вызывают усадку резиновых уплотнений с потерей их эластичности).

  Оба эти недостатка устраняют путем добавления небольших количеств сложных эфиров. К сожалению, в настоящее время, отечественная промышленность лишь разворачивает законсервированные ранее мощности по производству полиальфаолефинов на нижнекамском нефтехимическом комбинате. Производителям масел в России, в основном, приходится пользоваться импортными продуктами названного класса. Остается надеяться на то, что в ближайшем будущем от этой порочной практики отечественные производители авиационных масел откажутся, перейдя на отечественные продукты. 

  Диэфиры получают при взаимодействии двухосновных кислот с одноатомными спиртами или одноосновных кислот с многоатомными спиртами. Диэфиры имеют более разнообразную структуру, чем ПАО.

   Они обладают хорошей смешиваемостью с минеральными маслами. В сравнении с минеральными, масла на базе диэфиров обладают более высокими индексами вязкости и термостабильностью, более низкими температурами застывания, меньшей летучестью и огнеопасностью. Высокая растворяющая способность позволяет растворять лаки и шлам, поддерживая чистоту деталей двигателя. На практике, диэфирные масла способны удалять в двигателе отложения, образовавшиеся в результате использования других масел.

   Недостатком диэфирных синтетических масел является их повышенная агрессивность в отношении натуральных и синтетических резинотехнических изделий. Они вызывают набухание и размягчение резиновых прокладок, сальников и т.п. По этой причине их следует использовать с химически инертными уплотнительными материалами.

   В качестве основы для производства синтетических авиационных масел нашел широкое применение эфир пентаэритрита (ПЭТ). Пентаэритрит получают взаимодействием формальдегида с ацетальдегидом в присутствии Са(ОН)_{2 .} Имеет формулу С(СН₂ОН)₄ ;

                                         СН₂ОН

                                          │

                           НОН₂С – С – СН₂ОН

                                           │

                                            СН₂ОН

   В результате реакции этерификации с синтетическими жирными кислотами С₅ – С₉ получают эфир пентаэритрита, обладающий хорошими высокотемпературными свойствами. Масла на его основе успешно выдерживают температуру до 200°С без изменения своих физико-химических характеристик.