Групи базових масел для виробництва Motor Oil | Склад, характеристики, Яке краще

Базові масла для моторних масел служать їх основою, до якої виробники додають необхідні присадки для додання їм необхідних властивостей і характеристик. Тому базові автомобільні масла можна розглядати як якийсь «фундамент», на якому в подальшому грунтуються всі характеристики моторних масел.

зміст:

  • Класифікація та склад базового масла
  • Кращі базові масла
  • отримання бази
  • Виробники
  • Склад кінцевого продукту

базові масла

Базові масла підрозділяються на п'ять груп, що відрізняються між собою за хімічним складом, а значить, і властивостями. Від цього залежить, яким буде підсумковий моторне масло, що продається на полицях магазинів. А найцікавіше, так це той факт що їх виробництвом, як і самих присадок, займаються лише 15 світових нафтових компаній, в той час, як марок підсумкового масла набагато більше. І тут напевно у багатьох виникло логічне запитання: у чому тоді відмінність масел і яке є найкращим? Але для початку має сенс розібратися із класифікацією цих складів.

Групи базових масел

Класифікація базових масел передбачає розподіл їх на п'ять груп. Це прописано в стандарті API 1509, додаток E.

Таблиця класифікації базових масел по API

Група базового масла Вміст сірки,% Зміст граничних вуглеводнів,% індекс в'язкості
Група I > 0,03 <90 80-120
Група II ≤0,03 ≥90 80-120
Група III ≤0,03 ≥90 > 120
Група IV Полі-альфа-олефіни
Група V Інші, які не ввійшли в групи I-IV (складні спирти та ефіри)

Масла 1 групи

Ці склади виходять шляхом очищення нафтопродуктів, що залишилися після отримання бензину або інших ПММ за допомогою хімічних реагентів (розчинників). Ще їх називають маслами грубої очистки. Істотним недоліком таких масел є наявність в них великої кількості сірки, більше 0,03%. Що стосується характеристик, то такі склади мають слабкими показниками індексу в'язкості (тобто, в'язкість дуже залежить від температури і може нормально працювати лише у вузькому температурному діапазоні). В даний час 1 група базових масел вважається застарілою і з них виробляється лише мінеральне моторне масло. Індекс в'язкості таких базових масел становить 80 ... 120. А температурний діапазон - 0 ° С ... + 65 ° С. Єдина їх перевага - низька ціна.

Масла 2 групи

Базові масла 2 групи виходять в результаті виконання хімічного процесу під назвою гідрокрекінг. Інше їх назва - масла високого ступеня очищення. Це також очищення нафтопродуктів, проте з використанням водню і під високим тиском (насправді процес багатоступінчастий і складний). В результаті виходить майже прозора рідина, яка і є базовим маслом. Вміст сірки в ньому менше 0,03%, і вони мають антиокислювальні властивості. Завдяки своїй чистоті термін служби отриманого на його основі моторного масла значно збільшується, а відкладення і нагар в двигуні зменшуються. На основі гидрокрекинговиє базового масла роблять так звану «НС-синтетику», яку деякі фахівці відносять до напівсинтетиці. Індекс в'язкості в даному випадку також знаходиться в діапазоні від 80 до 120.Цю групу називають англійською абревіатурою HVI (High Viscosity Index), що дослівно перекладається як високий індекс в'язкості.

Масла 3 групи

Ці масла виходять аналогічним чином, як і попередні, з нафтопродуктів. Однак особливостями 3 групи є збільшений індекс в'язкості, його значення перевищує 120. Чим вище цей показник - тим в більш широкому температурному діапазоні може працювати отримане моторне масло, зокрема, в сильний мороз. Найчастіше на основі базових масел 3 групи роблять синтетичні моторні масла. Вміст сірки тут менше 0,03%, а сам склад складається на 90% з хімічно стабільних, насичених воднем, молекул. Інша його назва - синтетика, однак за фактом нею не є. Назва групи іноді звучить як VHVI (Very High Viscosity Index), що перекладається як дуже високий індекс в'язкості.

Іноді окремо виділяють групу 3+, базу для якої отримують не з нафти, а з природного газу. Технологія її створення називається GTL (gas-to-liquids), тобто перетворення газу в рідкі вуглеводні. В результаті виходить дуже чисте, схоже на воду, базове масло. Його молекули володіють міцними зв'язками, стійкими до впливу агресивних умов. Масла, створені на такій базі вважаються повністю синтетичними, незважаючи на те, що в процесі їх створення використовується гідрокрекінг.

Сировинні компоненти 3-ї групи відмінно підходять для розробки рецептур паливозберігаючих, синтетичних, універсальних моторних масел в діапазоні від 5W-20 до 10W-40.

Масла 4 групи

Ці масла створюються на основі поліальфаолефінів, і є основою для так званої «справжньою синтетики», яка відрізняється своєю високою якістю. Це так звані базове поліальфаолефінові масло. Проводиться воно за допомогою хімічного синтезу. Однак особливістю моторних масел, отриманих на такій базі, є їх висока вартість, тому вони використовуються найчастіше лише в спортивних машинах і в машинах преміум-класу.

Масла 5 групи

Існує окремі типи базових масел, куди входять всі інші склади, що не увійшли до перелічених вище чотири групи (грубо кажучи, сюди входять всі змащувальні склади, навіть не відносяться до автомобільної техніки, які не ввійшли в перші чотири). Зокрема, силікон, фосфатний ефір, поліалкіленгліколю (PAG), поліефіри, біосмазкі, вазелінові і білі масла і так далі. Вони, по суті, є добавками до інших складам. Наприклад, ефіри служать добавками до базового масла для поліпшення його експлуатаційних властивостей. Так, суміш ефірного масла і поліальфаолефінів нормально працює при високих температурах, забезпечуючи тим самим підвищену миючу здатність масла і збільшуючи термін його експлуатації. Інша назва таких складів - ефірні масла. Вони в даний час є найбільш якісними і володіють найвищими характеристиками.До них відносяться естеровій масла, які однак виробляються в дуже малих кількостях через свою дорожнечу (близько 3% світового обсягу виробництва).

Таким чином, характеристики базових масел залежать від способу їх отримання. А це, в свою чергу, впливає на якість і характеристики вже готових моторних масел, що використовуються в автомобільних двигунах. Ще на олії, отримані з нафти, впливає її хімічний склад. Адже він залежить від того, де (в якому регіоні на планеті) і яким чином була здобута нафту.

Які базові масла кращі

Испаряемость базових масел по Noack

Стійкість до окислення

Питання про те, які базові масла є кращими не зовсім коректний, оскільки все залежить від того, яке масло потрібно отримати і використовувати в підсумку. Для більшості бюджетних машин цілком підходить "напівсинтетика", створена на основі змішання масел 2, 3 і 4 груп. Якщо ж мова про гарну "синтетиці" для дорогих іномарок преміум-класу, то краще купувати масло на основі бази 4 групи.

До 2006 року виробникам моторних масел можна було називати «синтетичними» масла, отримані на основі четвертої і п'ятої груп. Які вважаються кращими базовими маслами. Однак в даний час дозволяється це робити навіть у разі, якщо використовувалося базове масло другої чи третьої групи. Тобто, «мінеральними» залишилися лише склади на основі першої базової групи.

Що виходить при змішуванні видів

Допускається змішання окремих базових масел, що відносяться до різних груп. Так можна регулювати характеристики підсумкових складів. Наприклад, якщо змішати базові масла 3 або 4 групи з аналогічними складами з 2 групи, то вийде «напівсинтетика» з підвищеними експлуатаційними характеристиками. Якщо ж згадані масла змішати з 1 групою, то вийде також «напівсинтетика», однак з уже більш низькими характеристиками, зокрема, високим вмістом сірки або іншими домішками (залежить від конкретного складу). Цікаво, що масла п'ятої групи в чистому вигляді не використовують в якості бази. До них додають склади з третьої і / або четвертої груп. Пов'язано це з їх великою испаряемостью і дорожнечею.

Відмінною особливістю масел на основі ПАТ, є те, що неможливо зробити 100% ПАТ склад. Причина полягає в їх дуже поганий розчинності. А вона потрібна для розчинення присадок, які додаються в процесі виготовлення. Тому завжди до ПАТ-масел додається певна кількість коштів з нижчих груп (третьої і / або четвертої).

Будова молекулярних зв'язків у масел, що відносяться до різних груп, відрізняється. Так, у низьких груп (перша, друга, тобто, мінеральні масла) молекулярні ланцюги схожі на розгалужену крону дерева з купою «кривих» гілок. Такий формі простіше згорнутися в кульку, що і відбувається при замерзанні. Відповідно, замерзати такі масла будуть при більш високій температурі. І навпаки, у масел високих груп вуглеводневі ланцюжка мають довгу пряму структуру, і їм складніше «згорнутися». Тому вони і замерзають при більш низьких температурах.

Виробництво і отримання базових масел

При виробництві сучасних базових масел можна незалежно управляти коефіцієнтом в'язкості, температурою межі текучості, испаряемостью і стійкістю до окислення. Як зазначалося вище, базові масла виробляють з нафти або нафтопродуктів (наприклад, мазуту), а також є виробництво і з природного газу методом конверсії в рідкі вуглеводні.

Як проводиться базове моторне масло

Нафта сама по собі - складне хімічна сполука, до складу якого входять насичені парафіни і нафтени, ненасичені ароматичні олефіни і так далі. Кожне таке з'єднання має позитивні і негативні властивості.

Зокрема, парафіни мають гарну стабільністю до окислення, однак при низьких температурах вона зводиться «нанівець». Нафтенові кислоти при високій температурі утворюють в маслі осад. Ароматичні вуглеводні негативно впливають на окислювальну стабільність, а також змазує здатність. Крім цього, вони утворюють лакові відкладення.

Ненасичені вуглеводні є нестійкими, тобто, вони змінюють свої властивості з часом і при різній температурі. Тому від усіх перерахованих речовин в базових маслах потрібно позбавлятися. І робиться це різними способами.

Назва речовини індекс в'язкості Поведінка при низькій температурі Стійкість до окислення
Н-парафін Дуже високий, понад 175 погане хороша
Ціклопарафіни з одним кільцем і довгими ланцюгами Хороший, близько 130 середнє Середня
Поліконденсірованние нафтени Низький, близько 60 середнє Середня
Моноароматіческіе з'єднання з довгими ланцюгами Низький, близько 60 середнє Середня
поліароматичні з'єднання Дуже низький, близький до нуля гарне Дуже погана
Ізопарафінов з сильно розгалуженими ланцюгами (ПАТ) Хороший, більше 130 відмінне відмінна

Метан - природний газ які не має ні кольору ні запаху, це найпростіший вуглеводень складається з алканів і парафінів. Алкани які є основою цього газу на відміну від нефтеного мають міцні молекулярні зв'язки, і як наслідок стійкість до реакцій з сіркою і лугом, неутворювати опадів і лакових відкладень, але піддаються окисленню при 200 ° C.

Основна складність полягає саме в синтезі рідких вуглеводнів, але кінцевим процесом так само є гідрокрекінг, де відбувається поділ довгих ланцюгів вуглеводнів на різні фракції, однією з яких і є абсолютно прозоре базове масло без сульфатної золи. Чистота масла становить 99,5%.

Коефіцієнта в'язкості значно вище, ніж вироблені з PAO, їх використовують для виготовлення паливозберігаючих автомобільних масел з великим терміном експлуатації. Таке масло володіє дуже низькою летючість і відмінною стабільністю як при сильно високих, так і при вкрай низьких температурах

Виробництво базового масла

Виробництво базового масла

Розглянемо детальніше масла кожної перерахованої вище групи як вони відрізняються за технологією свого виробництва.

Група 1 . Їх отримують з чистою нафти або інших нафтовмісних матеріалів (часто продуктів відходу при виготовленні бензину та інших ПММ) шляхом селективного очищення. Для цього застосовують одне з трьох елементів - глину, сірчану кислоту і розчинники.

Так, за допомогою глини позбавляються від азотних і сірчаних сполук. Сірчана кислота в поєднанні з домішками забезпечує осад шламу. А розчинники видаляють парафін і ароматичні з'єднання. Найчастіше користуються розчинниками, оскільки це найбільш ефективно.

Група 2 . Тут технологія аналогічна, проте вона доповнюється високорафінованих очищенням елементами з низьким вмістом ароматичних сполук і парафінів. Завдяки цьому підвищується окислювальна стабільність.

Група 3 . Базові масла третьої групи на початковому етапі отримують як і масла другий. Однак їх особливістю є процес гідрокрекінгу. При цьому нафтові вуглеводні піддаються гидрированию і крекирування.

В процесі гідрування зі складу масла видаляються ароматичні вуглеводні (вони згодом утворюють наліт лаку і нагар в двигуні). Також при цьому видаляються сірка, азот і їх хімічні сполуки. Далі проходить етап каталітичного крекінгу, при якому розщеплюються і «распушаются» парафінові вуглеводні, тобто, відбувається процес ізомеризації. Завдяки цьому виходять молекулярні зв'язки лінійного виду. Що залишилися в маслі шкідливі сполуки сірки, азоту та інші елементи нейтралізуються за допомогою додавання присадок.

Група 3 . Такі базові масла виробляються так само методом гідрокрекінгу, тільки сировину, яке піддається поділу, що не сира нафта, а рідкі вуглеводні синтезовані з природного газу. Газ піддають синтезуванню для отримання рідких вуглеводнів за технологією Фішера - Тропша розробленої ще в 1920-х роках, але при цьому використовуючи спеціальний каталізатор. Виробництво необхідного продукту почалася лише з кінця 2011 року на заводі Pearl GTL Shell спільно з Qatar Petroleum.

Отримання такого базового масла починається з подачі в установку газу і кисню. Потім починається етап газифікації з виробництвом синтез-газу, що представляє собою суміш монооксиду вуглецю і водню. Потім відбувається синтезування рідких вуглеводнів. І вже подальшим процесом в ланцюзі GTL є гідрокрекінг отриманої прозорою воскоподібне маси.

Завдяки процесу газорідинної конверсії виходить кристально чисте базове масло, яке практично не містить домішок, характерних для сирої нафти. Найголовнішим представником таких масел, виконаних за технологією PurePlus, є моторне масло Shell Helix Ultra, Pennzoil Ultra і Platinum Full Synthetic.

Група 4 . Роль синтетичної бази для подібних складів грають згадані вже поліальфаолефіни (ПАТ). Вони являють собою вуглеводні з довжиною ланцюжка близько 10 ... 12 атомів. Їх отримують шляхом полімеризації (з'єднання) так званих мономерів (коротких вуглеводнів довжиною 5 ... 6 атомів. А сировиною для цього служать нафтові гази бутилен і етилен (інша назва довгих молекул - децени). Процес цей нагадує "зшивання" на спеціальних хімічних машинах . Складається він з декількох етапів.

На першому з них олігомеризація Децена з тим, щоб отримати лінійний альфаолефін. Процес олігомеризації відбувається в присутності каталізаторів, високої температури і високого тиску. Другий етап являє собою полімеризацію лінійних альфаолефінов, результатом чого і є шукані ПАТ. Зазначений процес полімеризації відбувається при низькому тиску і в присутності металоорганічних каталізаторів. На фінальному етапі проводиться фракційна разгонка на ПАТ-2, ПАТ-4, ПАТ-6 і так далі. Для забезпечення необхідних характеристик базового моторного масла вибираються відповідні фракції і поліальфаолефіни.

Група 5 . Що стосується п'ятої групи, то такі масла засновані на Естер - складних ефірах або жирних кислотах, тобто, з'єднань органічних кислот. Ці сполуки утворюються в результаті хімічних реакцій між кислотами (зазвичай карбоновими) і спиртами. Сировиною для їх виробництва служать органічні матеріали - рослинні масла (кокосове, рапсове). Також іноді масла п'ятої групи виготовляють з алкілованих нафталинов. Їх отримують алкилированием нафталинов олефинами.

Як бачите, технологія виготовлення від групи до групи ускладнюється, а значить, і стає дорожче. Саме тому мінеральні масла мають низьку ціну, а ПАТ-синтетичні - дорого. Однак при виборі моторного масла потрібно враховувати багато різних характеристик, а не тільки ціну і тип масла.

Цікаво, що масла, які стосуються п'ятої групи, мають в своєму складі поляризовані частки, які магнитятся до металевих частин двигуна. Цим вони забезпечують найкращий захист в порівнянні з іншими маслами. Крім цього, вони мають дуже хорошими миючими здібностями, завдяки чому кількість миючих присадок зводиться до мінімуму (або просто виключається).

Масла на основі естерів (п'ята базова група) використовуються в авіації, адже літаки літають на висоті, де температура значно нижча за ту, яка фіксується навіть на крайній півночі.

Сучасні технології дозволяють створювати повністю біологічно розкладаються естеровій масла, оскільки згадані естери - екологічно чисті продукти і легко розкладаються. Тому такі масла є екологічно чистими. Однак через свою високу вартість автолюбителі ще не скоро зможуть користуватися ними повсюдно.

Виробники базових масел

Готове моторне масло - це суміш базового масла і пакету присадок. Причому цікаво, що в світі існує всього 5 компаній, що виробляють ці самі присадки - це Lubrizol, Ethyl, Infineum, Afton і Chevron. Всі відомі і не дуже компанії, що займаються випуском власних мастильних рідин, купують присадки у них. Згодом їх склад змінюється, модифікується, компанії проводять дослідження в хімічних областях, і намагаються не тільки підвищити експлуатаційні характеристики масел, але і зробити їх більш екологічними.

Що стосується виробників базових масел, то їх насправді не так багато, і в основному це великі, відомі на весь світ, компанії, такі як ExonMobil, що займає перше місце в світі за цим показником (близько 50% світового обсягу базового масла четвертої групи , а також велика частка в 2,3 і 5 групах). Крім неї в світі існує ще такі ж великі зі своїм дослідницьким центром. Причому їх виробництво поділяється по вищезазначеним п'ятьма групами. Наприклад, такі «кити», як ExxonMobil, Castrol і Shell не виробляють базові масла першої групи, оскільки їм це «не по чину».

Частка ринку виробників базових масел

Виробники базових масел за групами
I II III IV V
«Лукойл» (Російська Федерація) Exxon Mobil (EHC) Petronas (ETRO) ExxonMobil Inolex
Total (Франція) Chevron ExxonMobil (VISOM) Idemitsu Kosan Co Exxon Mobil
Kuwait Petroleum (Кувейт) Excell Paralubes Neste Oil (Nexbase) INEOS DOW
Neste (Фінляндія) Ergon Repsol YPF Chemtura BASF
SK (Південна Корея) Motiva Shell (Shell XHVI і GTL) Chevron Phillips Chemtura
Petronas (Малайзія) Suncor Petro-Canada British Petroleum (Burmah-Castrol) INEOS
GS Caltex (Kixx LUBO)

Lukoil

Hatco
SK Lubricants Nyco America
Petronas Afton
H & R Chempharm GmbH Croda
Eni Synester
Motiva

Перераховані базові масла спочатку діляться по в'язкості. І в кожній з груп є свої позначення:

  • Перша група: SN-80, SN-150, SN-400, SN-500, SN-600, SN-650, SN-1200 і так далі.
  • Друга група: 70N, 100N, 150N, 500N (хоча у різних виробників значення в'язкості може відрізнятися).
  • Третя група: 60R, 100R, 150R, 220R, 600R (тут також цифри можуть відрізнятися в залежності від виробника).

Склад моторних масел

Залежно від того, якими характеристиками має володіти готове автомобільне моторне масло, кожен виробник вибирає його склад і співвідношення входять до нього речовин. Наприклад, напівсинтетичне масло, як правило, складається з близько 70% мінерального базового масла (1 або 2 групи), або 30% гидрокрекинговиє синтетичного (іноді 80% і 20%). Далі йде «гра» з присадками (вони бувають антиокислювальні, антипінні, антифрикційні, загущаючі, дисперсійні, миючі, дісперенгующіе, модифікатори тертя), які додають в суміш. Присадки зазвичай низької якості, тому і вийшов готовий продукт не відрізняється хорошими характеристиками, і може бути використаний в бюджетних і / або старих машинах.

Склад моторного масла

Синтетичні і напівсинтетичні склади на основі базових масел 3 групи - найпоширеніші в світі на сьогоднішній день. Мають англійське позначення Semi Syntetic. Технологія їх виготовлення аналогічна. Вони складаються приблизно з 80% базового масла (найчастіше змішуються різні групи базових масел) і присадки. Іноді додають регулятори в'язкості.

Синтетичні масла на основі бази 4 групи - це вже справжня «синтетика» Full Syntetic, на основі поліальфаолефонов. Мають дуже високими характеристиками і тривалим терміном служби, однак вони дуже дорогі. Що стосується рідкісних естеровій моторних масел, то вони складаються з суміші базових масел з 3 і 4 груп, і з додаванням естеровій компонента в об'ємному кількості від 5 до 30%.

Останнім часом зустрічаються «народні умільці», які додають в залите моторне масло машини близько 10% чистового естеровій компонента, щоб нібито підвищити його характеристики. Не варто цього робити! Це змінить в'язкість і може привести до непередбачуваних результатів.

Технологія виготовлення готового моторного масла - це не просто змішання окремих компонентів, зокрема, бази і присадок. Насправді це змішання відбувається поетапно, при різних температурах, через різні проміжки часу. Тому для його виробництва потрібно мати інформацію про технології та відповідне обладнання.

Більшість нинішніх компаній маючи таке обладнання випускають моторні масла використовуючи напрацювання основних виробників базових масел і виробників присадок, так що досить часто можна зустріти твердження, що виробники Нас дурять і насправді все масла однакові.