Базовое масло — основа любого смазочного материала, будь то моторное масло, гидравлическое или, скажем, сложная промышленная смазка. Базовое масло смешивается с присадками или загустителем — и получается конечный продукт. Его качество, область применения, срок службы и другие характеристики зависят от того, на какой основе он сделан. Разработано несколько классификаций базовых масел, это довольно обширная группа материалов. «Реальное время» проводит небольшой ликбез по базовым маслам и производству смазочных материалов, чтобы читатель мог самостоятельно ориентироваться в том, что заливается в двигатель его машины.
Растительные и животные жиры — «бабушки и дедушки» современных смазок
Прежде всего, базовые масла различаются по составу:
- минеральное (нефтяное) получают из сырой нефти;
- синтетическое производят в процессе химического синтеза;
- растительное выжимают, соответственно, из растительного сырья.
Предлагаем сразу почтить добрым словом память растительного базового масла, потому что по своим качествам оно морально устарело, да и получать его недешево. В России вы уже не встретите в продаже готовый смазочный материал на базе растительного масла. Теперь эта группа материалов имеет, пожалуй, лишь историческое значение, ведь столетия и даже тысячелетия назад история смазок начиналась именно с животных и растительных жиров.
Есть археологические предпосылки считать, что в древних Египте и Шумере отдельные части примитивных механизмов (например, обод колеса или рычажный механизм на строительстве дворца) смазывались животным жиром и растительным маслом. Потом, с течением времени, усложнялись механизмы, но смазывали их по-прежнему самыми дешевыми растительными маслами и растопленным салом. И дверные петли в доме парижского буржуа, и подъемный механизм ворот в средневековом замке — все это нещадно скрипело и ржавело, будучи не умасленным добрым количеством органической смазки.
Во время промышленной революции история смазок начала развиваться семимильными шагами. Одна за другой появлялись новации: так, в начале XIX века в Англии один за другим появлялись патенты на смазочные материалы для разнообразных механизмов. Это были, например, смесь графита со свиным жиром или же смесь оливкового масла с известковым раствором.
А как вам вот такой состав: «Зеленые листья растительной субстанции, называемой лавром; зеленые листья растительной субстанции, называемой плющом; соленокислая соль ртути; субнитрат висмута; сульфат меди; сульфат цинка; сурьмяной винный камень; жир гренландского или южного кита; оливковое масло; семенное масло; пальмовое масло; растительная субстанция, называемая каучуком; обычное коричневое мыло; белый перец; свинцовые белила; обычная соль и порошкообразные квасцы; графит»?
Впечатляет, не правда ли? А ведь это средство мало того, что изготавливали, так еще и использовать умудрялись без вреда для здоровья.
До второй половины XIX века использовали для смазки паровых и других машин растительные и животные масла, но это мешало совершенствовать технику, ведь требования к смазкам усложнялись. Первые импортные смазки (немецкие, голландские, бельгийские) на основе продуктов сухой перегонки каменного угля в смеси с растительным и животным жиром появились в 1861 году. Покупать их было дорого, а в использовании они тоже были, что называется, «не фонтан». И тогда русские промышленники начали создавать отечественные смазки с использованием минеральных базовых масел.
В качестве колесной смазки применялись нефтяные остатки керосинового производства. Потом их начали смешивать с касторкой и маслом сурепки, свиным салом, графитом и воском. Страшно представить себе, как все это пахло, но зато это было втрое дешевле цельных животных и растительных масел. Правда, использовать эти смазки по-прежнему можно было только на непродолжительное время, и до качественных смазок было еще далеко.
Этот качественный переход состоялся лишь к концу XIX века, когда минеральные (нефтяные) смазочные масла постепенно вытеснили животные и растительные. Сначала придумали добавлять немного нефти или нефтяных остатков к животному жиру. Потом пропорцию изменили в обратном порядке. И, наконец, нефтяные остатки стали применять как исходное сырье. С этого и началась эра широкого использования нефтяных (минеральных) масел, которые буквально до недавних пор составляли прочную основу всей смазочной промышленности наших дней.
Свойства высококачественных современных минеральных (нефтяных) базовых масел зависят от того, каким образом идет процесс переработки нефти. Набор этих свойств варьируется, так что нефтяное базовое масло — популярная основа для многих конечных смазочных продуктов.
Наконец, вершине эволюции — синтетическому базовому маслу — можно придать самые разнообразные свойства, в зависимости от потребностей. Уникальные смазочные материалы с точно заданными свойствами под конкретные потребности чаще всего сделаны как раз на основе синтетических базовых масел, потому что варьирование свойств минерального масла может быть слишком узким.
Три типа минеральных масел: чем чище, тем лучше
О том, что природные масла — отличный смазочный материал, человек знал уже давно. Но в XX веке семимильными шагами развивалась нефтепереработка, и люди начали получать минеральные масла. Весь накопленный богатый опыт в получении базовых масел Американский институт нефти (API) к началу 1990-х годов разделил на пять групп: три из них включают минеральные масла с повышенной степенью очистки, две — синтетические.
Группа I — базовые нефтяные масла, которые получают с помощью экстракции растворителем или очистки растворителем. Эта технология придумана одной из первых, и с ее помощью из масла удаляются нежелательные компоненты (ароматические или полициклические соединения, например). Это самый дешевый в производстве тип базовых масел, а потому он пока и самый многотоннажный.
Группа II — минеральные масла, для получения которых используется технология гидрирования (или гидроочистки). Для этого применяют газообразный водород: путем химической реакции он связывается с «загрязняющими» ароматическими соединениями и превращает их в полезные углеводороды, присутствие которых желательно в составе масла.
Группа III — нефтяные масла, которые производятся так же, как во втором случае, но процесс гидрирования еще и проводят при высокой температуре и высоком давлении. Это позволяет превратить в нужные углеводороды почти все нежелательные компоненты из нефти. Кстати, на сегодня наличие водородного сырья для процесса гидроочистки считается индикативом качестве нефтепереработки в стране.
Разные группы минеральных базовых масел различаются между собой прежде всего степенью очистки от нежелательных компонентов (в том числе от ароматических и полициклических соединений). В общем случае преимуществ больше у тех базовых масел, чья степень очистки выше. По мере очищения, к примеру, растет устойчивость продукта к окислению, увеличиваются индекс вязкости, температура застывания и улучшаются другие рабочие параметры.
Но есть и своеобразные побочные эффекты от очищения: например, по мере увеличения степени очистки может ухудшиться растворимость присадок и способность к биоразложению. Однако смазочные материалы на основе базовых минеральных масел сегодня занимают ведущее место по объему производства: на промышленном и автомобильном рынке эти масла самые популярные — во-первых, они недороги, а во-вторых, до недавнего времени им не было разумной альтернативы.
Минеральные базовые масла этих групп производят ЛУКОЙЛ, «Роснефть», «Газпромнефть», татарстанский комплекс ТАНЕКО. На основе таких масел изготавливают разнообразные смазки — и промышленные, и машинные, которые вы покупаете для двигателя своего автомобиля.
Синтетические базовые масла: что такое ПАО и чем они хороши
Продолжим рассматривать классификацию API: переходим к синтетическим маслам.
Группа IV — синтетические базовые масла на основе полиальфаолефинов (ПАО). Суть технологии заключается в том, что во время полимеризации с участием газообразного этилена получаются углеводороды с олефиновым «хвостом». Результат — вещество, которое максимально напоминает идеальную структуру минеральных масел из группы III, но имеет перед ними дополнительные преимущества:
- более высокий индекс вязкости;
- одинаково безотказные характеристики работы при экстремально низких и высоких температурах;
- устойчивость к окислению;
- низкую летучесть.
Благодаря своим техническим особенностям смазки на основе ПАО могут быть самыми разнообразными, в том числе и очень специфическими: их используют на стратегически важных объектах, для агрегатов, подверженных влиянию экстремальных температур, и работы в критических условиях (например, в космическом машиностроении). Но и обычные, «бытовые», моторные масла на их основе безотказно себя показывают.
Есть у ПАО и очевидные экологические преференции: в их составе нет соединений серы и азота, отсутствуют ароматические вещества. А следовательно, эти масла разлагаются на 100%.
Вообще, технически полиальфаолефины относятся скорее не к техническим маслам, а к универсальным: дело в том, что они настолько чистые, что их используют как компонент для растворения ветеринарных вакцин, в косметической и даже пищевой промышленности.
До недавних пор полиальфаолефины были дефицитным продуктом в Европе: в нашу страну их импортировали, но и Европа не могла обеспечить достаточного производства этих продуктов. Единственное предприятие, на котором сегодня производят ПАО, — TAIF Lubricants (Нижнекамск, Татарстан). Здесь делают и базовые полиальфаолефиновые масла, и готовые смазочные материалы на их основе в промышленных объемах.
Группа V — все остальные базовые масла (в основном синтетические). Чаще всего это масла на основе диэфиров, полиалкиленгликолей, фосфатных эфиров и силиконов. Это не самая распространенная категория базовых масел. Они нужны для смазки точечных индустриальных узлов, производятся для узких нужд промышленности.
В сложившейся ситуации конъюнктура рынка масел в Российской Федерации изменилась, и ряд зарубежных производителей смазочных материалов увели свои бренды из России. Большинство из них представляли моторные масла и премиальный сегмент моторных и индустриальных масел на основе базовых масел из II и III групп. Это открывает российским производителям новые возможности занять или расширить свою нишу на внутреннем рынке. Особенно это актуально для производителей базовых масел III и IV групп, которые вовлекают их в рецептуры моторных и индустриальных масел для различных областей применения.
Что еще нужно знать о базовых маслах?
- Смазочные материалы на основе разных типов базовых масел не одинаковы: у них разные свойства и особенности применения.
- Масла из III группы в рекламных сообщениях порой называют синтетическими. Но это не так: несмотря на то, что они очищаются путем глубокой химической переработки, тем не менее эти базовые масла остаются минеральными по своей сути. Они производятся путем перегонки, а не прямого химического синтеза и этим отличаются от синтетических.
- Смазочные материалы на основе разных групп базовых масел могут быть несовместимы друг с другом, поэтому, меняя масло в машине, обязательно учитывайте, на какой базе оно сделано. На этикетке должен быть указан тип масла: минеральное, синтетическое или полусинтетическое, в зависимости от пропорции базовых масел в составе.