Многим из вас приходится в общении с клиентами сталкиваться с автомобилистами дотошными, которым во что бы то ни стало надо знать всё о том, как работает тот или иной агрегат, какие процессы происходят внутри двигателя или КПП. Этот материал поможет вам или вашим продавцам правильно отвечать на любые вопросы относительно производства и эксплуатации моторныx масел.
От нефти к маслу
Моторные масла, как известно, производятся из нефти. Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов с содержанием небольшого количества других химических веществ, таких как соединения серы, азота и кислорода. Для того чтобы можно было использовать различные компоненты смеси, их необходимо отделить друг от друга. Процесс разделения называется нефтепереработкой (или перегонкой нефти).
Нефть, добытая в разных частях света, и даже с разных глубин одного и того же месторождения, различается по составу углеводородов и других компонентов.
Разнообразие структур углеводородов позволяет синтезировать из них множество продуктов с совершенно разными свойствами. Углеводороды с легкими молекулами образуют топлива с хорошими потребительскими качествами. Так, самые маленькие молекулы имеет газ метан (CH4). К жидким топливам относятся автомобильный бензин, дизельное и авиационное топлива, мазуты.
Молекулы углеводородов могут расщепляться на меньшие или соединяться, образуя более длинные молекулы. Можно менять их форму (тип соединения атомов) или модифицировать, присоединяя к ним другие атомы. Поэтому углеводороды являются очень полезным сырьем для производства других материалов. Даже плотные черные смолы (нефтяной асфальт), остающиеся после дистилляции, можно использовать. Они называются битумами и применяются в дорожных работах для пропитки щебеночных оснований дорожных покрытий.
Базовые масла
Базовое масло определяет основополагающие специфические свойства смазочного масла, которые значительно проявляются в готовой продукции.
Базовые масла производятся с помощью различных технологий, которые в общем можно разделить на 3 группы:
1 отделение рафината, представляющего собой фракцию от C20 до C50, которая с самого начала находится в нефти;
2 гидрокрекинговое масло, когда компоненты нефти более C50 разбиваются до размеров молекул смазочного масла (процесс крекинга), а
образовавшиеся свободные места насыщаются водородом (процесс гидрирования);
3 синтетические углеводороды, когда компоненты нефти менее C12 сначала подвергаются крекингу до газов, C2 (этилен) или C4 (бутен), а затем эти
молекулы газа постепенно доводятся до величины молекул смазочного масла (процесс синтеза). При этом из этилена получается полиальфаолефин (ПАО), а из бутена - полиизобутилен (ПИБ).
Задачей дисперсантов является обволакивание твердых и жидких загрязнений (например, пыль, вода, продукты реакций сгорания или окисления), поддерживая их в масле в подвешенном состоянии для предотвращения их отложения.
Смазочные масла имеют свойство окисляться (стареть) под воздействием тепла и кислорода. Этот процесс ускоряется кислыми продуктами реакций горения и микроэлементами металлов. В результате в масле образуются кислоты, а также отложения лаков, смол и грязи, которые в большинстве своем в масле не растворяются (например, масляный нагар). Добавление антиоксидантов дает существенно улучшенную защиту от старения. Они не могут предотвратить процесс старения, но значительно замедляют его.
Благодаря противоизносным присадкам на поверхностях скольжения можно образовать очень тонкие слои, предел прочности на срез которых значительно меньше, чем у металлов. Этот слой в обычных условиях твердый, а при условиях износа (при высоком давлении и температуре), он становится скользящим. Таким образом, предотвращается чрезмерный износ (разъедание или сваривание). При необходимости, в месте контакта металл-металл с помощью химической реакции можно постоянно образовывать новые слои.
Противоизносные присадки и присадки против давления – это поверхностно-активные вещества и в полярной группе могут содержать цинк, фосфор и серу в различных комбинациях. Самый известный представитель этой группы - цинковый дитиофосфат, который дополнительно действует так же, как присадка против старения и коррозии. Присадки против высокого давления добавляются в трансмиссионные масла, моторные масла, масла для гидравлических систем, масла для обработки металла с целью повышения восприятия нагрузки и сопротивления износу при неоднородном трении. Воздействие происходит путем образования поверхностных слоев на металле, которые при неоднородном трении должны уменьшать сваривание шероховатостей друг с другом.
Коррозия – это химическое или электрохимическое разрушительное воздействие на поверхность металлов. Для защиты от коррозии предпочтительно используются поверхностно-активные антикоррозионные присадки, которые могут быть как беззольными, так и образующими зольные соединения. 
Использование улучшителей индекса вязкости (УИВ) позволяет производить многодиапазонные смазочные масла. УИВ действуют как загуститель и тем самым улучшают его вязкостно-температурные свойства. Внешне они имеют вид очень длинных волокнистых молекул, которые в холодном состоянии находятся в масле свернутыми и оказывают движению молекул масла относительно низкое сопротивление. При возрастании температуры они разворачиваются, принимают больший объем и образуют сеть звеньев, которая тормозит движение молекул масла и замедляет слишком быстрое разжижение масла.
Температура загустения - это предельная температура (в градусах Цельсия), при которой масло еще течет. Загустение масла происходит из-за кристаллизации находящихся в базовом масле парафинов при низких температурах. При добавлении улучшителей температуры загустения кристаллизация парафинов при низких температурах замедляется, тем самым повышаются эксплуатационные свойства масла.
Присадки, которые изменяют фрикционные свойства масла, так называемые фрикционные модификаторы, могут действовать только при неоднородном трении. Эти активные вещества образуют на поверхностях мягкие волокнистые слои (физический процесс), которые способны отделять металлические поверхности друг от друга. Фрикционные модификаторы очень полярны, т.е. существует высокое сродство с поверхностью наряду с качествами, уменьшающими трение.
Стоит отметить, что данная информация касается только моторных масел. Структура трансмиссионных и гидравлических смазок немного другая. Но об этом мы поговорим в следующем номере.
Для смазочных материалов особенно подходят разветвленные цепи (изо-парафины или изо-алканы) или кольца (цикло-парафины или цикло-алканы), обе эти формы имеют только простые связи. У рафинатов присутствует множество различных молекулярных структур. Гидрокрекинговые масла состоят, главным образом, из изо-парафинов или изо-алканов. Синтетические углеводороды являются наиболее однородными и состоят исключительно из изо-парафинов или изо-алканов.
Первичные рафинаты
Рафинаты имеют обычную устойчивость к старению, и их производство относительно недорогое. Чем ниже их вязкость, тем выше их потери на испарение при высоких температурах, что обуславливает повышенный расход масла. Их поведение при низких температурах (температура загустения) умеренно и почти всегда должно улучшаться соответствующими присадками. Их индекс вязкости составляет примерно от 90 до 100, т.е. это однодиапазонные масла. Если из них необходимо получить многодиапазонное масло с более высоким индексом вязкости, то этого можно достичь только добавлением специальной присадки, называемой улучшителем индекса вязкости.
Гидрокрекинговые масла и синтетические углеводороды
Особым преимуществом этих типов базовых масел, по сравнению с обычными рафинатами, является их существенно более равномерная структура. Благодаря этому у них более высокая устойчивость к старению и менее значительные потери на испарение. Гидрокрекинговые масла – это многодиапазонные масла, чей индекс вязкости составляет от 130 до 150. Поведение при низких температурах очень хорошее, особенно у ПАО, и температура загустения лежит ниже -50°C. Из-за более дорогостоящего процесса получения цена базовых масел, как гидрокрегинговых так и синтетических углеводородов, значительно выше, чем у рафинатов.
Присадки
Присадками называются маслорастворимые добавки или активные вещества, которые добавляются в базовое масло. Своим химическим или/и физическим воздействием они изменяют свойства смазочных материалов.
Химически действующие присадки: детергенты, дисперсанты, антиоксиданты, противоизносные, антикоррозионные.
Физически действующие присадки: улучшитель индекса вязкости, улучшитель температуры загустения, фрикционный модификатор.
Детергенты – это моющие вещества, которые противодействуют образованию отложений на деталях, несущих термическую нагрузку. Благодаря им удается сохранять чистыми внутренние детали механизма. Кроме того, они образуют щелочные запасы в масле, т.е. кислые продукты реакций сгорания могут быть нейтрализованы. Наряду с этим, детергенты образуют зольные (металлоорганические) соединения, которые препятствуют отложению твердых загрязняющих частиц на металле (процесс агломерации).
Задачей дисперсантов является обволакивание твердых и жидких загрязнений (например, пыль, вода, продукты реакций сгорания или окисления), поддерживая их в масле в подвешенном состоянии для предотвращения их отложения.
Смазочные масла имеют свойство окисляться (стареть) под воздействием тепла и кислорода. Этот процесс ускоряется кислыми продуктами реакций горения и микроэлементами металлов. В результате в масле образуются кислоты, а также отложения лаков, смол и грязи, которые в большинстве своем в масле не растворяются (например, масляный нагар). Добавление антиоксидантов дает существенно улучшенную защиту от старения. Они не могут предотвратить процесс старения, но значительно замедляют его.
Благодаря противоизносным присадкам на поверхностях скольжения можно образовать очень тонкие слои, предел прочности на срез которых значительно меньше, чем у металлов. Этот слой в обычных условиях твердый, а при условиях износа (при высоком давлении и температуре), он становится скользящим. Таким образом, предотвращается чрезмерный износ (разъедание или сваривание). При необходимости, в месте контакта металл-металл с помощью химической реакции можно постоянно образовывать новые слои.
Противоизносные присадки и присадки против давления – это поверхностно-активные вещества и в полярной группе могут содержать цинк, фосфор и серу в различных комбинациях. Самый известный представитель этой группы - цинковый дитиофосфат, который дополнительно действует так же, как присадка против старения и коррозии. Присадки против высокого давления добавляются в трансмиссионные масла, моторные масла, масла для гидравлических систем, масла для обработки металла с целью повышения восприятия нагрузки и сопротивления износу при неоднородном трении. Воздействие происходит путем образования поверхностных слоев на металле, которые при неоднородном трении должны уменьшать сваривание шероховатостей друг с другом.
Коррозия – это химическое или электрохимическое разрушительное воздействие на поверхность металлов. Для защиты от коррозии предпочтительно используются поверхностно-активные антикоррозионные присадки, которые могут быть как беззольными, так и образующими зольные соединения.
Использование улучшителей индекса вязкости (УИВ) позволяет производить многодиапазонные смазочные масла. УИВ действуют как загуститель и тем самым улучшают его вязкостно-температурные свойства. Внешне они имеют вид очень длинных волокнистых молекул, которые в холодном состоянии находятся в масле свернутыми и оказывают движению молекул масла относительно низкое сопротивление. При возрастании температуры они разворачиваются, принимают больший объем и образуют сеть звеньев, которая тормозит движение молекул масла и замедляет слишком быстрое разжижение масла.
Температура загустения - это предельная температура (в градусах Цельсия), при которой масло еще течет. Загустение масла происходит из-за кристаллизации находящихся в базовом масле парафинов при низких температурах. При добавлении улучшителей температуры загустения кристаллизация парафинов при низких температурах замедляется, тем самым повышаются эксплуатационные свойства масла.
Присадки, которые изменяют фрикционные свойства масла, так называемые фрикционные модификаторы, могут действовать только при неоднородном трении. Эти активные вещества образуют на поверхностях мягкие волокнистые слои (физический процесс), которые способны отделять металлические поверхности друг от друга. Фрикционные модификаторы очень полярны, т.е. существует высокое сродство с поверхностью наряду с качествами, уменьшающими трение.
Стоит отметить, что данная информация касается только моторных масел. Структура трансмиссионных и гидравлических смазок немного другая.
