Моторное масло на ПАО (PAO) – это чистая синтетика, которая долгое время использовалась исключительно в авиационной индустрии. Причин для этого много, но главные из них – крайне низкий порог замерзания (до -50°С) и высокая стоимость. Именно из-за запредельной цены ПАО масла не использовали в качестве моторных горюче-смазочных материалов в автомобильных двигателях.
Производят альфа-олефинов и продукт их полимеризации ПАО путем нефтехимического синтеза из попутных нефтяных газов, основная доля в которых приходится на этилен. Само слово «синтез» подводит нас к тому, что моторные масла на основе ПАО – это и есть проще говоря «синтетика».
Преимущества и недостатки моторных ПАО масел
Плюсы.
- Стабильность химической формулы при повышенных температурах. Масла на основе PAO обладают высокой термостабильностью до +250°С, что дает им возможность сохранять свои свойства и эффективно защищать двигатель даже при высоких температурах. Они хорошо справляются с экстремальными условиями эксплуатации мотора, защищая его детали от окисления и образование отложений.
- Морозостойкость. ПАО масла обладают достаточно широким диапазоном рабочих температур, в т.ч. и в отрицательную сторону. Они продолжают хорошо смазывать двигатель даже при очень низких температурах до -50°С. Особенно это важно при запуске двигателя после простоя в условиях крайнего севера.
- Химическая инертность. Моторные масла на базе ПАО обладают хорошей стабильностью химической формулы и инертностью к другим соединениям, что делает их стойкими к окислению, а также предотвращает коррозионные процессы и образование шлама в моторе. Благодаря этому увеличивается срок службы двигателя и повышается его КПД.
- Долговечность и отсутствие летучести. Благодаря стабильности химической формулы и антиокислительным свойствам, а также отсутствию испарения моторные масла на основе ПАО обычно имеют более длительный срок службы по сравнению с другими типами ГСМ. Полиальфаолефины практически не испаряются, что делает угар моторного масла минимальным.
- Чистота двигателя. ПАО масла отличаются хорошими диспергирующими свойствами. Это означает, что они способны эффективно удерживать и рассредоточивать отложения, предотвращая их скопление в двигателе. Усилить этот эффект позволяют добавки эстеров, которые благодаря высокой степени поляризации своих молекул буквально не дают объединяться частицам нагара и металла в конгломераты и оседать на стенках деталей мотора.
- Экономия. Учитывая увеличенный межсервисный интервал в сочетании с исключительными технико-эксплуатационными характеристиками работы всего двигателя в целом полностью перекрывают дополнительные затраты за счет снижения частоты замены масла и увеличенного эксплуатационного ресурса деталей и узлов мотора.
Минусы.
- Слабая стабильность масляной пленки. Действительно, это один из основных технико-эксплуатационных недостатков моторных масел, полностью состоящих из полиальфаолефинов, но и этот «минус» удалось эффективно решить. Современные моторные масла PAO и ГСМ на базовой основе стандарта 5W30 и 5W40 изготавливают с добавлением эстеров (сложных эфиров), которые обладают высокой поляризацией молекул, что делает моторное масло на основе ПАО более стабильным при образовании масляной пленки на деталях двигателя.
- Плохая растворимость присадок. Этот недостаток был решен также комбинированием ПАО с эстерами и базовой основой. Благодаря такому сочетанию удалось не только улучшить растворяемость присадок, но и отказаться от многих из них, поскольку полученное моторное масло и без добавок обладало высокими показателями моющих, антифрикционных и антиокислительных свойств, а также хорошо работало в экстремальных условиях.
- Взаимодействие с полимерными уплотнителями. В чистом виде полиальфаолефины действительно взаимодействуют с резиной и другими полимерами, которые используют для изготовления сальников и прочих прокладок. Однако и эта проблема была решена производителями, как моторных ПАО масел, так и уплотнителей. Содержвния в масле с ПАО самих полиальфаолефинов около 20-30%, что в сочетании с определенными присадками делает влияние масла на полимерные прокладки незначительным в рамках стандартного межсервисного интервала замены сальников и прочих уплотнений. Кроме того, использование в производстве прокладок фторкаучука сделало такие изделия невосприимчивыми к ПАО.
Гидрокрекинг
Моторное масло состоит из основы (базового масла) и присадок. Свойства масла определяются прежде всего химическим составом основы, присадки же предназначены для корректировки этих характеристик. С помощью присадок можно значительно повысить эксплуатационные свойства моторных масел, даже изготовленных из не самых лучших базовых масел. Но при длительной эксплуатации и особенно при высоких нагрузках присадки разрушаются, и конечное качество моторного масла, проработавшего в двигателе более половины положенного срока, определяется исключительно качеством базового масла.
Основы масла бывают минеральные и синтетические. Комбинация минеральных и синтетических основ, при условии не менее 10 % синтетической базы, называется полусинтетической базой.
Масла — это углеводороды с определенным количеством атомов углерода. Эти атомы могут быть соединены как в длинные и прямые цепи, так и разветвленные, как крона какого-нибудь дерева. Чем более «прямыми» будут цепи, тем лучше будут свойства масла. Так, например, «ветвистым» молекулам легче свернуться в шарик, поскольку они более компактные, именно так происходит замерзание. То есть они будут замерзать при более высокой температуре, чем их «коллеги», состоящие из прямых цепей. Итак, нам нужно получить масло, состоящее из красивых одинаковых прямых углеводородных цепей. Никаких вредных примесей, ненасыщенных связей или колец. Получаемое из нефти масло идет к «идеалу», отсеивая все ненужное более или менее изощренными способами. Если менее — это обычная «минералка», более — гидрокрекинговое масло. В процессе каталитического гидрокрекинга происходит «выпрямление» цепей — изомеризация, но строя отборных молекул таким способом не получить. Ну а синтетическое масло? Его получают из легких газов, «наращивая» длину цепи до нужного числа атомов углерода. Условия этой реакции намного лучше контролируются, поэтому можно получить практически линейные цепи заданной длины.
По классификации Американского института нефти (API) базовые масла подразделяются на пять категорий:
- Группа I — базовые масла, которые получены методом селективной очистки и депарафинизации растворителями (обычные минеральные).
- Группа II — высокорафинированные базовые масла, с низким содержанием ароматических соединений и парафинов, с повышенной окислительной стабильностью (масла, прошедшие гидрообработку- улучшенные минеральные)
- Группа III — базовые масла с высоким индексом вязкости, полученные методом каталитического гидрокрекинга (НС-технология). В ходе специальной обработки улучшают молекулярную структуру масла, приближая по своим свойствам базовые масла группы III к синтетическим базовым маслам IV группы. Не случайно масла этой группы относят к полусинтетическим (а некоторые компании даже к синтетическим базовым маслам).
- Группа IV – синтетические базовые масла на основе полиальфаолефинов (ПАО). Полиальфаолефины, получаемые в результате химического процесса, имеют характеристики единообразной композиции, очень высокую окислительную стабильность, высокий индекс вязкости и не имеют молекул парафинов в своем составе.
- Группа V – другие базовые масла, не вошедшие в предыдущие группы. В эту группу входят другие синтетические базовые масла и базовые масла на растительной основе — эфиров или эстеров.
Совершенствование минеральных базовых масел проводится по двум основным направлениям. Первое, при котором масло очищается только до такой степени, чтобы в нем осталось оптимальное содержание смол, кислот, соединений серы, азота и, дополнительно, вводятся присадки для улучшения некоторых функциональных свойств. Такой метод не позволяет получить масла достаточно высокого уровня качества. Второе направление, при котором базовое масло полностью очищается от всех примесей и проводится молекулярная модификация методом гидрокрекинга. В результате получается масло, обладающее ценными свойствами для тяжелых режимов работы (высокая стойкость к деформациям сдвига при высоких скоростях, нагрузках и температурах, высокий индекс вязкости и стабильность параметров).
К какому классу относить такие масла? По цене «гидрокрекинг» ближе к «минералке», а по качеству, как уверяет продавец, ничуть не хуже «синтетики». Но мы же понимаем, что если бы дело обстояло именно так, такое дорогое удовольствие, как синтетическое масло, вымерло бы как класс… Гидрокрекинговое масло ближе к минеральному не только по цене, но и по способу получения, потому что оно тоже производится из нефти. Чем же оно тогда лучше? Как следует из названия, оно проходит более глубокую обработку при помощи гидрокрекинга. А на первых этапах его производство ничем не отличается от производства минерального масла. Из обычного минерального масла разнообразными физико-химическими методами удаляются нежелательные примеси, вроде соединений серы или азота, асфальтеновые (битумные) вещества и ароматические полициклические соединения, которые усиливают коксование и зависимость вязкости от температуры. Депарафинизацией удаляются парафины, повышающие температуру застывания масел. Однако понятно, что удалить все ненужные примеси таким методом невозможно — грубо говоря, это и служит причиной худших свойств «минералки». Обработка масла может продолжиться и дальше. Ведь остались еще ненасыщенные углеводороды, которые ускоряют старение масла из-за окисления, да и примеси тоже остались. Гидроочистка (воздействие водородом при высокой температуре и давлении) превращает непредельные и ароматические углеводороды в предельные, что увеличивает стойкость масла к окислению. Таким образом, масло, прошедшее гидроочистку, обладает дополнительным преимуществом. А что же гидрокрекинг? Это еще более глубокий вид обработки, когда одновременно протекает сразу несколько реакций. Каких? Удаляются все те же ненавистные серные и азотистые соединения, Длинные цепочки разрываются (крекинг) на более короткие с однородной структурой, места разрывов в новых укороченных молекулах насыщаются водородом (гидрирование). Отсюда и название – «гидрокрекинг». Таким образом, при гидрокрекинге налицо все признаки синтеза – создания из исходного сырья нового соединения, с новой структурой и свойствами. Поэтому гидрокрекинг часто называют НС- синтезом. Но не все так просто. Некоторые компоненты нефти, которые обычно считаются вредными, местами могут быть весьма ценными. Например, смолы, жирные и нафтеновые кислоты улучшают липкость и стойкость адсорбционной пленки масла и тем самым улучшают смазывающую способность масла. Некоторые соединения серы и азота обладают антиокислительными свойствами. Таким образом, при глубокой очистке масла некоторые его смазывающие, антиокислительные и антикоррозионные свойства могут ухудшиться. Эта неприятность исправляется специальными присадками, которые добавляют уже на маслосмесительных заводах.
Итак, гидрокрекинговые масла — это продукты перегонки и глубокой очистки нефти. Гидрокрекинг отбрасывает все «ненужное», ну а если захватывается что-то «полезное», необходимые свойства придаются с помощью присадок. Но четко отфильтровать ненужные примеси сложно — поэтому имеет место большее нагарообразование и отложение лаков (лаками называют откладывающиеся на горячих поверхностях прозрачные, очень прочные, практически ничем не растворимые пленки, состоящие из продуктов окисления) и «содействие» коррозии у гидрокрекинговых масел по сравнению «синтетикой». Гидрокрекинговое масло получается близким по качеству к «синтетике», но быстрее стареет, теряет свои свойства. Зато они обладают высоким индексом вязкости, противоокислительной стойкостью и стойкостью к деформациям сдвига, а от износа могут защищать даже лучше, чем синтетические.
Самое интересное, что подавляющее большинство моторных масел, позиционируемых как полусинтетические, и даже полностью синтетические, являются ничем иным, как гидрокрекинговыми маслами. Это общая тенденция крупнейших производителей масел. BP, Shell, Castrol, Mobil, Esso, Chevron, Fuchs построена на гидрокрекинге. Все масла южнокорейских фирм — только гидрокрекинг, обычно II группы.
Полусинтетика – это смесь минеральных и синтетических базовых масел, и может содержать в своем составе от 10 до 50 процентов «синтетики». Специальных требований к производителям полусинтетических смазочных материалов в отношении того, какое количество синтетического базового масла (синтетического компонента) должно быть в готовом моторном масле — нет. Также нет никаких предписаний, какой синтетический компонент (базовое масло группы II, III или группы IV) использовать при изготовлении полусинтетического смазочного материала. Часто полусинтетикой называют масла II группы. По своим характеристикам эти масла занимают промежуточное положение между минеральными и синтетическими маслами, т.е. их свойства значительно лучше обычных минеральных масел, но хуже синтетических. По цене же эти масла значительно дешевле синтетических.
Синтетические масла обладают исключительно удачными вязкостно-температурными характеристиками. Это, во-первых, гораздо более низкая, чем у минеральных, температура застывания (-50°С, -60°C) и очень высокий индекс вязкости, что существенно облегчает запуск двигателя в морозную погоду. Во-вторых, они имеют более высокую вязкость при рабочих температурах свыше 100°C — благодаря этому масляная пленка, разделяющая поверхности трения, не разрушается в экстремальных тепловых режимах. К прочим достоинствам синтетических масел можно отнести повышенную стойкость к деформациям сдвига (благодаря однородности структуры), высокую термоокислительную стабильность, то есть малую склонность к образованию нагаров и лаков, а также небольшие по сравнению с минеральными маслами испаряемость и расход на угар. Немаловажно и то, что синтетика требует введения минимального количества загущающих присадок, а особо высококлассные ее сорта не требуют таких присадок вообще, следовательно, эти масла очень стойкие — ведь разрушаются в первую очередь именно присадки.
Все эти свойства синтетических масел способствуют снижению общих механических потерь в двигателе и уменьшению износа деталей и все эти преимущество есть в моторном масле Akkora (Аккора). Кроме того у бренда Akkora ресурс превышает ресурс минеральных в 5 и более раз.
У меня все. Помните разбираться в том, что вы заливаете в двигатель, это и есть экономия!
