Базовые масла 2 и 3 группы. Чем отличаются базовые масла из разных групп API

Любое моторное масло - это смесь базового масла и пакета присадок. Сейчас базовые масла принято делить на пять основных групп.

Первая группа - обычная минералка, получаемая из тяжелых фракций нефти в присутствии различных растворителей.

Вторая группа - улучшенные минеральные масла, прошедшие процедуру гидрообработки, повышающую стабильность базового масла, и лучше очищенные от вредных примесей. У них своя ниша, преимущественно в области грузового транспорта, тяжелых судовых и промышленных дизелей, - они используются там, где расходы масла огромны и применение дорогой синтетики разорительно.

Третья группа - базовые масла, полученные по технологии гидрокрекинга (НС-технологии). На интернет-форумах «спецы» презрительно называют эти масла «кряком», хотя они занимают основную часть рынка. Какие-то фирмы позиционируют их как полусинтетические (хотя сами признают некорректность самого термина «полусинтетика»), какие-то называют НС-синтетиками. По сути это тоже минеральное масло, получаемое из соответствующих фракций нефти, но улучшенное - и по степени чистоты, и по молекулярной структуре.

Четвертая группа - Full Synthetic, или полностью синтетические масла. Их основа - полиальфаолефины (ПАО). Молекулы ПАО - это чисто синтетический продукт, который получается в результате химических реакций преимущественно из нефтяных газов - этилена или бутилена. Такие масла «собирают», как конструктор, а потому их свойства более предсказуемы, чем у минералки. Недостаток ПАО - высокая цена. Поэтому идут в ход маленькие хитрости: почему бы не смешать процентов двадцать- тридцать-сорок ПАО с «кряком» и не назвать такое масло полностью синтетическим? Ведь доля ПАО в синтетике нигде не оговаривается! Хитрость можно разгадать лишь по температуре вспышки, которая указывается в техническом описании масла: у ПАО она стремится к 250 °C и даже выше (бывает и 280 °C), а у чистых НС-синтетик - около 225 °C.

Пятая группа базовых масел объединяет все то, что не попало в первые четыре. И основное, вошедшее в эту группу и получившее активное распространение в производстве товарных масел, - это базовое масло на основе эстеров.

Эстеры - полностью синтетические соединения, полученные не из нефти, а преимущественно из растительного сырья, в основном из рапсового масла. Это чисто синтетический продукт, отличающийся полной стабильностью. Его молекулы имеют заряд, благодаря чему прилипают к металлическим стенкам и уверенно снижают износ. К сожалению, невозможно сделать масло, состоящее из одних эстеров: будут велики потери на трение. Потому масла пятой группы - это тоже смесь, чаще всего эстеров и ПАО, но при этом, поскольку для чистой синтетики часть эксплуатационных свойств получается задать на стадии сборки базового масла, объем пакета присадок может быть существенно меньше.

ЧТО НОВЕНЬКОГО?

Самая крутая группа - пятая, из которой мы и взяли три эстеровых масла, каждое со своими изюминками .

Cupper SAE 5W-40 Full Ester

Самое эстеровое, если можно так сказать: по заявлению производителя, содержит до 80% эстеров и всего 2,5% присадок со специальными металлоплакирующими (фр. laquer - покрывать) компонентами.

XENUM WRX 7.5W40

Эстеровое с микрокерамическими присадками на основе нитрида бора. Вообще-то, нитрид бора - мощный абразив, но тут используется очень мелкая фракция, которая, как утверждается, являет собой аналог твердой смазки в зонах трения. Отметим нетрадиционный, «дробный» класс по SAE и немалую цену.

KROON Oil Poly Tech 10W-40

Здесь применена так называемая OSP-технология, при которой в базовое масло на основе ПАО и эстеров включается до 30% специальных полиэфиров - полиалкиленгликолей (ПАГ). Они полностью растворяются в масле и способствуют лучшему растворению пакета присадок. Отметим высокий индекс вязкости ПАГ (свыше 180 единиц), что обеспечивает хорошие пусковые свойства при низких температурах. Примерная цена - 5000 рублей за 5 литров.

В компанию к эстерам взяли любопытную парочку из третьей и четвертой групп.

ТОТЕК Астра Робот 5W40

RAVENOL HCS 5W-40 API SL/SM/CF

Эту гидрокрекинговую синтетику примем за точку отсчета. Цена смешная.

Задача испытаний - посмотреть, как работают эти масла в идентичных условиях стендовых испытаний: чего ждать и на что надеяться? При этом мы не будем сравнивать между собой масла четвертой и пятой групп: соревнуются не они, а принципы развития направлений современного «маслостроения».

ДЛИННЫЙ ЗАЕЗД

Практически все маслопроизводители декларируют энергосберегающие функции, снижение износа, исключительную чистоту деталей, а также продленный ресурс масла. Проверить и сопоставить это можно только в ходе длительных стендовых испытаний, обеспечивающих идентичные условия работы для каждого продукта. Методика обкатанная.

Сердце исследовательской установки - стендовый двигатель на базе ВАЗ‑2111, причем условия работы масла в нем специально ужесточены. В частности, повышена степень сжатия и введено масляное охлаждение поршней: масло греется дополнительно. Пробы исследовали в химмотологической лаборатории кафедры двигателей, автомобилей и гусеничных машин Санкт-Петербургского политехнического университета и в «Северо-Западном центре экспертиз».

В таких условиях каждое масло отходило по 180 моточасов в режиме, характерном для движения машины по трассе (обычный автомобиль прошел бы за это время примерно 15 000 км); разве что число пусков‑прогревов у нас было значительно меньше.

По ходу испытаний мы отбирали пробы масла, чтобы отследить историю его старения. Параллельно замеряли мощность, расход топлива и токсичность отработавших газов. После каждого цикла мотор разбирали, чтобы оценить его состояние - в частности, степень износа.

МУЧЕНИЯ ГИДРОКРЕКИНГА

Первым в стендовый мотор залили масло, призванное задать начальный уровень отсчета. Это НС-синтетика RAVENOL HCS 5W‑40. Все было нормально, но через 130 моточасов после начала испытаний вязкость вывалилась за верхний предел, определяемый заявленным классом по SAE (16,3 сСт), что всегда приравнивается нами к формальному отказу. Пробег (в пересчете) - чуть больше 11 000 км. Резкое увеличение вязкости и определило заметное ухудшение характеристик двигателя: мощность снизилась на 3%, расход топлива увеличился на 7%.

ЧЕТВЕРТЫМ БУДЕШЬ?

Четвертую группу базовых масел в нашем тесте представляло «самое» синтетическое моторное масло - «ТОТЕК Астра Робот 5W40». И, надо признать, весьма успешно. На фоне гидрокрекингового масла были четко видны преимущества полной синтетики на базе ПАО.

Во‑первых , это ресурс. Условные 15 000 км масло проработало легко, его параметры остались в пределах заданных. Темп старения даже в предложенных жестких условиях оказался заметно более низким, чем у масел «младших» групп. И моторные характеристики в конце испытаний не слишком отличались от начальных.

Во‑вторых , это масло удивило своими низкотемпературными свойствами: -54 ºС - такова температура замерзания! Высокий индекс вязкости (под 170) обеспечивает хорошую вязкостно-температурную характеристику, гарантирующую оптимальную работу масла как при высоких температурах в нагруженных режимах, так и при холодном пуске.

Угар за весь цикл испытаний был минимальным. Сказалась малая летучесть, что косвенно подтверждается самой высокой температурой вспышки среди всех масел этой группы. А также результатами замеров токсичности отработавших газов: выход остаточных углеводородов заметно меньше, чем при работе мотора на других маслах, - нетопливная, то есть масляная, составляющая токсичности заметно уменьшилась. Откуда знаем, что именно масляная? Оттуда, что топливная составляющая при одном и том же бензине и одинаковых регулировках дает разницу только в пределах погрешности.

Уровень загрязнений в двигателе характерен для синтетик: невелик, но все-таки заметен.

МЕДЬ В МАСЛЕ

Первым представителем пятой группы было масло Cupper 5W40 Full Ester. Новый оригинальный пакет присадок, содержащий медь, должен обеспечивать металлоплакирующие свойства. Что это означает? На рабочих поверхностях деталей будет формироваться тонкая медная пленка, сглаживающая шероховатости, а также защищающая узлы трения от задира и износа. Положенные 15 000 км масло выдержало. После вскрытия двигателя увидели, что поверхности цилиндров стали напоминать шпон карельской березы - и цветом, и рисунком. Это и есть медь. А взвешивание деталей вообще повергло в шок: на вкладышах подшипников вместо убыли наблюдалось устойчивое увеличение массы! Минимальное, на уровне нескольких миллиграммов, - но увеличение! Неужели медь из масла перешла на рабочие поверхности вкладышей? И еще одно чудо: щелочное число в свежей (до испытаний) пробе масла составило всего около 3 мг КОН/г вместо привычных 6–10 КОН/г. Ошибка? Перемерили несколько раз - всё верно! И после испытаний оно снизилось лишь чуть-чуть. Вот что дает сочетание эстеровой основы и металлоплакирующего пакета присадок. С кольцами обошлось без чудес, но темп износа реально меньше, чем на эталонной гидрокрекинговой синтетике.

Ресурс похуже, чем у масла «ТОТЕК Астра Робот» на базе чистых ПАО, но значительно лучше, чем у эталонного «гидрокрекинга». Оно и понятно: присадки работают интенсивно, но их немного - поэтому ресурс масла не может быть бесконечным. Но напоминаем: условные 15 000 км масло честно отработало.

ЭСТЕРОВОЕ МОТОРНОЕ МАСЛО: БЕЛОЕ НА ЧЕРНОМ

«Эстеро-керамическое» масло Xenum WRX 7.5W40 с микрокерамикой дало рекордно низкую скорость износа поршневых колец и цилиндров, вдобавок снизилась скорость износа и у подшипников. «Твердая смазка» из нитрида бора работает! Энергосберегающий эффект в масле проявился как раз там, где обычным моторам приходится особенно тяжело - в максимальных режимах и, что выглядит странным для непрофессионалов, в режиме холостого хода. В первом случае на все детали действуют максимальные нагрузки, которым должно противостоять масло. Во втором - нагрузок нет, но и скорость относительного движения деталей, заставляющая их «всплыть» на слое масла, очень мала. Потому работает не все масло, а в основном его присадки.

Но без дегтя не обошлось.

Во‑первых , скорость старения этого масла из эстеровой группы оказалась заметно выше, чем у масла Cupper, - Xenum проиграл даже маслу ТОТЕК из группы ПАО. Цикл испытаний выдержан, но запас ресурса по его окончании был минимальным. По нашему мнению, это следствие более жестких условий работы масляной пленки в присутствии микрочастиц керамики. Очаговые локальные температуры в зонах трения, где работают твердые микрочастицы, могут повышаться, а это неизбежно портит базу масла.

Во‑вторых , низкотемпературные свойства этого масла тоже оказались не ахти. Впрочем, нестандартные «7.5» в классификации по SAE ничего другого и не обещали. И еще. После того как пробы масла некоторое время постояли на полочке, в них обнаружился плохо смываемый осадок! Даже долгое взбалтывание пробы не удаляло его с донышка бутылки. Чудес не бывает: керамика - тяжелая, долго удержать ее в объеме масла невозможно. Конечно, осадка было немного, но от него как-то не по себе. Успокаивает лишь тот факт, что масло на нашем рынке присутствует не первый день, но никаких связанных с ним «страшилок» вроде бы не обнаружено.

Отметим, что цвет проб менялся интенсивно. Изначально масло напоминало по цвету кефир: белое-белое. Через 40 моточасов оно уже стало похоже на обычное масло - темное, но осадок все равно был белесым. Нитрид бора, однако.

«ПОЛИ ТЕХ» В ПОЛИТЕХЕ

Испытания проводились в лаборатории кафедры двигателей питерского политеха. Как же пройти мимо масла с таким знакомым именем - KROON Oil Poly Tech? Единственное на нашем рынке масло группы ПАГ в целом подтвердило то, что гласило описание. Главное - при вскрытии мотора после 180 моточасов работы в жестких режимах мы обнаружили практически чистые поршни! Высокотемпературных отложений фактически не было, зона поршневых канавок оказалась чистой. А это значит, что кольца на этом масле работают нормально, никакого залегания ожидать не приходится.

Уровень низкотемпературных отложений оказался ниже, чем у других масел. Похоже, что полиалкиленгликолевая база масла их растворяет, как и было обещано производителем. И с ресурсом всё нормально: 15 000 км масло «прошло» с запасом на еще несколько тысяч километров.

Что касается ресурса двигателя и защиты от износа, всё тоже очень достойно, на уровне лучших эстеровых образцов и значительно лучше, чем у базовой НС-синтетики. А вот с «холодными» свойствами не так однозначно. Температура застывания - под минус пятьдесят, и это один из лучших показателей, а вот индекс вязкости не самый высокий. Не зря указан класс 10W‑40 по SAE.

МАСЛА ИЗ БУДУЩЕГО

Кто сказал, что все моторные масла льют из одной бочки? В ходе испытаний мы сделали для себя два важных открытия.

Во‑первых, НС-масла за свою цену работают вполне достойно и не способны испортить даже самый современный мотор.

Во‑вторых, есть более интересные варианты, чем самая распространенная на рынке третья группа. И каждое из рассмотренных масел имеет свои плюсы при единственном минусе - высокой цене. Но за хорошее и заплатить не грех, тем более что переплата чаще всего не превышает стоимости одной-двух заправок топливом. Если же учесть эффект энергосбережения (экономия бензина в среднем на 2–4%), улучшение динамики автомобиля, пусковых свойств и снижение скорости износа двигателя, то переплата и вовсе не выглядит пугающей.

Любое из испытанных нами масел можно безбоязненно заливать в мотор. По нашим сведениям, тот же Xenum очень любят гонщики. Cupper с его медью до сих пор кажется чем-то необъяснимым, но ведь выдержал же! К маслу ТОТЕК нет никаких вопросов. А полиалкиленгликолевое масло KROON Oil Poly Tech вообще расходится на ура. Короче, используйте смело - конечно, если группа качества выбранного масла согласуется с требованиями инструкции по эксплуатации автомобиля.

Xenum WRX 7.5W40

Цена, руб. от 6000

Объем, л 5

KROON Oil Poly Tech 10W‑40

Ориентировочная цена, руб. 5000

Объем, л 5

НАШ КОММЕНТАРИЙ

Производителей базовых масел и присадок - единицы, а потому разнообразию конечных продуктов взяться неоткуда. Испытанные нами масла выпускают малыми объемами. На таких продуктах отрабатывают новые решения. Kroon Oil - бывшая дочка «Шелла», XENUM часто используется в автоспорте, Cupper и ТОТЕК - новинки российского производства. Отнести масло к той или иной группе бывает сложно: производитель не афиширует его состав. Основная часть - НС-масла, остальные, примерно поровну, - дешевые минералки (популярны за океаном и на Ближнем Востоке) и так называемые полные синтетики.

Смазочные материалы состоят из двух основных компонентов - это базовые масла и наборы присадок. Рецептуры производства масел могут различаться у производителей, но качество базовых масел оказывает существенное влияние на конечный продукт. Американский институт нефти (API) выделяет четыре основные группы, которые могут использоваться для создания моторных масел.

• Группа 1 - это базовые масла с наименьшей степенью очистки. В настоящее время редко используются для производства автомобильных смазочных материалов. Применяются для наименее нагруженных условий работы.
• Группа 2 – это базовые масла, полученные путем гидрокрекинга и изомеризации. Они часто используются в минеральных маслах, продаваемых сейчас на рынке. Группа 2 базовых масел значительно превышают базовые масла группы 1 по степени очистки. Это означает, что масла, полученные из базовых масел группы 2 и набора присадок, будут иметь большие интервалы замены, и меньше подвержены окислению.
• Группа 3 – классификация API определяет разницу между базовыми маслами группы 2 и 3 через индекс вязкости (V.I. - viscosity index). Базовые масла группы 2 имеют индекс вязкости 80-119. Базовые масла группы 3 имеют индекс вязкости 120 и выше. Они часто называются маслами с высоким индексом вязкости very high V.I. (VHVI). В настоящее время производители моторных масел, используя базовые масла группы 3, указываю: synthetic или semi-synthetic.
• Группа 4 – это базовые масла, которые являются углеводородными синтетическими жидкостями. В промышленных объемах их получают путем синтеза молекул децена в олигомеры или полимеры с короткими цепями.

Есть несколько типов синтетических базовых основ. Одна из наиболее распространенных - масла на основе полиальфаолефина (Polyalphaolefins или PAO). Они имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными маслами:

• Отсутствие примесей соединений серы и металлов обеспечивает высокие антикоррозионные и антиокислительные свойства. Это означает, что они могут обеспечивать большие интервалы замены масла и уменьшение нагаров и лаковых отложений
• Отсутствие примесей, которые всегда являются катализаторами старения масла, делает синтетическое базовое масло весьма устойчивым к воздействию высоких температур. Так, например, если масла минерального происхождения начинают серьезно окисляться уже при температурах выше 130°C, то ПАО выдерживают рабочие температуры до 150°C без какой-либо потери рабочих свойств. Отсутствие случайных молекул малого размера обеспечивает низкую летучесть синтетических базовых масел по сравнению с минеральными.
• Отсутствие линейных парафинов снижает естественную температуру застывания до очень низких значений.

Важно отметить, что с развитием технологий базовых масел, эволюционировали и составы присадок. Например, синтетическая основа ПАО в чистом виде является агрессивной, поэтому компания Lubri-Loy использует уникальные пакеты присадок, позволяющие маслам Lubri-Loy быть совместимыми с любыми типами прокладок, применяемыми в автомобилестроении.

Компания Lubri-Loy активно нацелена обеспечивать потребителей качественными синтетическими моторными маслами. Для изготовления полностью синтетических масел (Full Synthetic motor oil) компания Lubri-Loy использует полностью синтетическую основу - API (категория IV) PAO базовое масло и ультрасовременные пакеты присадок. Это позволяет моторным маслам отвечать и превосходить требования для современных бензиновых двигателей, например, в настоящий момент масла Lubri-Loy имеют самые новые одобрения API SN Resource Conserving, ILSAC GF-5.

Современные пакеты присадок, используемые в Lubri-Loy, предварительно активно проверялись на соответствие заявленным требованиям. Для проверки качества продукции, каждая партия продуктов Lubri-Loy проходит ряд тестов в лаборатории, расположенной на территории завода. Это позволяет гарантировать соответствие всех параметров синтетических моторных масел Lubri-Loy требованиям стандартов API и ILSAC.

Продукты Lubri-Loy используются по всему миру, включая Китай и другие развивающиеся рынки Азии. В 2010 году за достижения в области экспорта компания Лубри-Лой получила почетный сертификат «Export Achievement Certificate».

На фото президент компании Lubri-Loy Дейв Грехем и вице президент отделения Lubri-Loy в Азии Дерек Ченг получают сертификат от министра торговли США.

Практически все смазочные материалы (масла и смазки) состоят из масляной или маслоподобной основы (базового масла) и присадок, которые улучшающих природные характеристики основы и/или придают ей новые свойства и особенности. При этом количество присадок меняется от долей процента в турбинных маслах до 25-30 процентов в моторных.

Присадки присадками, однако основные эксплуатационные характеристики полученного смазочного материала будут весьма сильно зависеть от характеристик базового масла.

На сегодняшний день действует международная классификация американского института нефти (API) по которой все производимые базовые масла делятся на 5 групп в зависимости от происхождения, количества в них ненасыщенных углеводородов, серы и присущего им индекса вязкости.

Базовые масла Группы I (Минеральные)

Базовые масла API Группы I в обиходе называются «минеральными» и получаются на нефтеперегонных заводах из сырой нефти. Процесс их производства начинается с атмосферной дистилляции (отгонки) светлых топлив - бензинов, керосина, лигроина на и дизельного топлива. Остаток - мазут - дальнейшей разгонке при атмосферном давлении не подлежит. Однако при пониженном давлении (при разряжении) из него отгоняются различные по вязкости фракции, которые и называются в дальнейшем «базовым маслом API Группы I». Химический состав этого продукта очень разнообразный. В него входят углеводороды с различной длиной углеродной цепи, циклические и ароматические (содержащие бензольное кольцо) углеводороды различной степени насыщения, вещества содержащие азот и серу, и прочие примеси. Конечно же, после отгонки эти масляные фракции подвергаются различным процессам очистки (экстракции растворителями, глинами и т.п.). Все эти очистки из соображений экономии не дают полного эффекта, к тому же понижают общий выход базового масла. Базовые масла Группы I обычно имеют окраску от светло-желтой до темно-коричневой и характерный запах нефтепродуктов. Они имеют самое низкое содержание насыщенных веществ, самое высокое содержание серы и относительно низкий .Из-за очень высокой разнородности молекулярного состав, эти масла имеют низкую окислительную стабильность, высокую испаряемость, относительно высокую температуру потери текучести.

Из-за простоты производства и высокой доступности (их производят практически во всех регионах мира) это самые дешевые масла, на основе которых в настоящий момент производится до 70% общего объема смазочных материалов.

Ба­зо­вые мас­ла по спе­ци­фи­ка­ции API

Но многих производителей оборудования и смазочных материалов эксплуатационные характеристики минеральных базовых масел и получаемых из них минеральных смазочных материалов уже перестают удовлетворять. Главным образом ихне устраивают низкая окислительная стабильность и относительно высокие температуры замерзания. Низкая окислительная стабильность отражается на короткой жизни финишных минеральных масел и смазок. Высокие температуры потери текучести (замерзания) и относительно низкий индекс вязкости сужают температурный интервал их применения. Наличие легких фракций в базовом масле объясняют высокий их «угар»при эксплуатации.

Низкая окислительная стабильность минеральных смазочных материалов в процессе службы выливается в их быстрое потемнение, повышение вязкости, в образовании шламов, лаков и нагаров на деталях смазываемого оборудования, что конечно же не способствует продолжительной жизни этих деталей. Высокие температуры замерзания ограничивают климатические зоны их применимости, вызывая необходимость сезонных замен. Высокий «угар» - дополнительный расход смазочных материалов.

Базовые масла Группы II и III (Гидрокрекинг)

Для уменьшения таких отрицательных черт нефтехимики начали производить базовые масла API Группы II, которые чаще всего называют «гидрокрекинговыми или гидрообработанными». Как видно из названий, процесс заключается в обработке минерального базового масла Группы I водородом при высоких температурах и в присутствие катализаторов. В этих условиях водород присоединяется по ненасыщенным связям углеводородов, «раскрывает» циклические и ароматические цепи. С легкими углеводородами, с соединениями серы и азота, водород образует газообразные продукты, удаляемые из сферы реакции. Длинные молекулы линейных углеводородов (парафинов) разрушаются (крекинг), превращаясь в более короткие молекулы. В результате такой обработки на выходе получаются практически не содержащие серы бесцветные масла, обладающие более высокой степенью насыщенности (а значит и более высокой окислительной стабильностью) и низкой температурой замерзания благодаря меньшему содержанию парафинов. Однако масла Группы II продолжают обладать относительно низким индексом вязкости, сужающим интервал рабочих температур финишных смазочных материалов, произведенных на их основе.

Гидрокрекинговые базовые масла в основном производятся в северной Америке и Южной Корее. Однако спрос на них растет, и многие нефтяные компании (в частности российские) интенсивно модернизируют старые и строят новые установки для производства базовых масел Группы II. Стоимость этих масел и, соответственно, финишных смазочных материалов на их основе в 1.5-1.8 раз выше, чем минеральных.

Требования к финишным смазочным материалам с широким температурным диапазоном использования побудили нефтехимиков производить базовые масла с высоким индексом вязкости. Это достигается опять же при помощи водорода, который в определенных условиях переводит линейные цепочки парафинов в разветвленные. Процесс называется гидроизомеризация. Присутствие таких изомеризованных парафинов повышает индекс вязкости базового масла, но дополнительная операция поднимает стоимость полученных «нетрадиционных» базовых масел API Группы III в 2.3-2.8 раз над минеральными. Но получаемые базовые масла и финишные на их основе еще более химически стабильны, еще меньше «угорают» и обладают прекрасными низкотемпературными характеристиками и высоким индексом вязкости.

Базовые масла Группы IV и V (синтетика)

Желание отказаться от нефти, как источника производства смазочных материалов, побудили химиков заняться строительством углеводородных молекул необходимого размера (в химии их называют поли-альфа-олефинами)для производства синтетических ПАО базовых масел API Группы IV. Их производят на сложных химических установках, сшивая короткие молекулы компонентов природного газа в более длинные, которые называются деценами. На их основе и производят базовые масла и финишные смазочные материалы исключительных характеристик - очень высокая окислительная стабильность, малая испаряемость и очень низкая температура замерзания (чистые поли-альфа-олефины теряют текучесть при температурах ниже -70 °C). Из-за их высокой стоимости (в 4 раза дороже минеральных) ПАО масла используются в основном для изготовления моторных масел, хотя существуют и синтетические трансмиссионные, гидравлические, редукторные и прочие индустриальные масла и смазки.

В последнюю API Группу V входят базовые масла, называемые «истинные синтетики». Это название подчеркивает, что для их производства не используются ископаемые ресурсы (нефть, газ). Получаемые на химических заводах, эти масла (или правильнее говорить маслоподобные жидкости) включают десятки наименований. Это и полиалкиленгликоли, и силиконы, фосфорные и сложные эфиры и многие другие. Их применение обусловлено особыми техническими требованиями к оборудованию, экстремально высокими и низкими температурами, требованиями негорючести, химической инертности и многими другими параметрами. Стоимость этих основ в десятки, а тои в сотни раз выше обычных минеральных базовых масел. Но эксплуатационные требования оправдывают затраты.

В эту же группу включены и растительные масла, которые все чаще используются для производства экологически безопасных индустриальных масел.

Следует обратить внимание, что до середины 2006 г «синтетиками» называли базовые масла IV и V Групп и полученные на их основе финишные смазочные материалы. Однако сейчас производителям смазочных материалов РАЗРЕШЕНО в названии своих продуктов, полученных на основе II, III, IV и V Групп, упоминать слово «синтетика» в различных контекстах. «Минеральными» сегодня остались только материалы Группы I.

Базовые масла подразделяются на пять групп, которые отличаются между по химическому составу, а значит, и свойствам. От этого (и их смешения) зависит, каким будет итоговое моторное масло, продающееся на полках магазинов. А самое интересное, так это тот факт что их производством, как и самих присадок занимаются лишь 15 мировых нефтяных компаний, в то время как марок итогового масла намного больше. И тут наверняка у многих возник логический вопрос: в чем тогда отличие масел и какое является лучшим? Но для начала имеет смысл разобраться с классификацией этих составов.

Группы базовых масел

Классификация базовых масел подразумевает деление их на пять групп. Это прописано в стандарте API 1509, приложение E.

Таблица классификации базовых масел по API

Масла 1 группы

Эти составы получаются путем очистки нефтепродуктов, оставшихся после получения бензина или других ГСМ с помощью химических реагентов (растворителей). Еще их называют маслами грубой очистки. Существенным недостатком таких масел является наличие в них большого количества серы, более 0,03%. Что касается характеристик, то такие составы обладают слабыми показателями индекса вязкости (то есть, вязкость очень зависит от температуры и может нормально работать лишь в узком температурном диапазоне). В настоящее время 1 группа базовых масел считается устаревшей и из них производится лишь . Индекс вязкости таких базовых масел составляет 80…120. А температурный диапазон - 0°С…+65°С. Единственное их преимущество - низкая цена.

Масла 2 группы

Базовые масла 2 группы получаются в результате выполнения химического процесса под названием гидрокрекинг. Другое их название - масла высокой степени очистки. Это также очищение нефтепродуктов, однако с использованием водорода и под высоким давлением (на самом деле процесс многоступенчатый и сложный). В результате получается почти прозрачная жидкость, которая и является базовым маслом. Содержание серы в нем менее 0,03%, и они обладают антиокислительными свойствами. Благодаря своей чистоте срок службы полученного на его основе моторного масла значительно увеличивается, а отложения и нагар в двигателе уменьшаются. На основе гидрокрекингового базового масла делают так называемую «НС-синтетику», которую некоторые специалисты относят к полусинтетике. Индекс вязкости в данном случае также находится в диапазоне от 80 до 120. Эту группу называют английской аббревиатурой HVI (High Viscosity Index), что дословно переводится как высокий индекс вязкости.

Масла 3 группы

Эти масла получаются аналогичным образом, как и предыдущие, из нефтепродуктов. Однако особенностями 3 группы является увеличенный , его значение превышает 120. Чем выше этот показатель - тем в более широком температурном диапазоне может работать полученное моторное масло, в частности, в сильный мороз. Зачастую на основе базовых масел 3 группы делают . Содержание серы здесь менее 0,03%, а сам состав состоит на 90% из химически стабильных, насыщенных водородом, молекул. Другое его название - синтетика, однако по факту ею не является. Название группы иногда звучит как VHVI (Very High Viscosity Index), что переводится как очень высокий индекс вязкости.

Иногда отдельно выделяют группу 3+, базу для которой получают не из нефти, а из природного газа. Технология ее создания называется GTL (gas-to-liquids), то есть превращение газа в жидкие углеводороды. В результате получается очень чистое, похожее на воду, базовое масло. Его молекулы обладают прочными связями, устойчивыми к воздействию агрессивных условий. Масла, созданные на такой базе считаются полностью синтетическими, несмотря на то, что в процессе их создания используется гидрокрекинг.

Сырьевые компоненты 3-й группы отлично подходят для разработки рецептур топливосберегающих, синтетических, универсальных моторных масел в диапазоне от 5W-20 до 10W-40.

Масла 4 группы

Эти масла создаются на основе полиальфаолефинов, и являются основой для так называемой «настоящей синтетики», которая отличается своим высоким качеством. Это так называемые базовое полиальфаолефиновое масло. Производится оно с помощью химического синтеза. Однако особенностью моторных масел, полученных на такой базе, является их высокая стоимость, поэтому они используются зачастую лишь в спортивных машинах и в машинах премиум-класса.

Масла 5 группы

Существует отдельные типы базовых масел, куда входят все другие составы, не вошедшие в перечисленные выше четыре группы (грубо говоря, сюда входят все смазывающие составы, даже не относящиеся к автомобильной технике, которые не вошли в первые четыре). В частности, силикон, фосфатный эфир, полиалкиленгликоль (PAG), полиэфиры, биосмазки, вазелиновые и белые масла и так далее. Они, по сути, являются добавками к другим составам. Например, эфиры служат добавками к базовому маслу для улучшения его эксплуатационных свойств. Так, смесь эфирного масла и полиальфаолефинов нормально работает при высоких температурах, обеспечивая тем самым повышенную моющую способность масла и увеличивая срок его эксплуатации. Другое название таких составов - эфирные масла. Они в настоящее время являются самыми качественными и обладающими самыми высокими характеристиками. К ним относятся эстеровые масла, которые однако производятся в очень малых количествах из-за своей дороговизны (около 3% мирового объема производства).

Таким образом, характеристики базовых масел зависят от способа их получения. А это, в свою очередь, влияет на качество и характеристики уже готовых моторных масел, использующихся в автомобильных двигателях. Еще на масла, полученные из нефти, влияет ее химический состав. Ведь он зависит от того, где (в каком регионе на планете) и каким образом была добыта нефть.

Какие базовые масла лучшие

Испаряемость базовых масел по Noack

Устойчивость к окислению

Вопрос о том, какие базовые масла являются лучшими не совсем корректный, поскольку все зависит от того, какое масло нужно получить и использовать в итоге. Для большинства бюджетных машин вполне подходит “полусинтетика”, созданная на основе смешения масел 2, 3 и 4 групп. Если же речь о хорошей “синтетике” для дорогих иномарок премиум-класса, то лучше покупать масло на основе базы 4 группы.

До 2006 года производителям моторных масел можно было называть «синтетическими» масла, полученные на основе четвертой и пятой групп. Которые считаются лучшими базовыми маслами. Однако в настоящее время разрешается это делать даже в случае, если использовалось базовое масло второй или третьей группы. То есть, «минеральными» остались лишь составы на основе первой базовой группы.

Что получается при смешивании видов

Допускается смешение отдельных базовых масел, относящихся к разным группам. Так можно регулировать характеристики итоговых составов. Например, если смешать базовые масла 3 или 4 группы с аналогичными составами из 2 группы, то получится «полусинтетика» с повышенными эксплуатационными характеристиками. Если же упомянутые масла смешать с 1 группой, то получится также « », однако с уже более низкими характеристиками, в частности, высоким содержанием серы или другими примесями (зависит от конкретного состава). Интересно, что масла пятой группы в чистом виде не используют в качестве базы. К ним добавляют составы из третьей и/или четвертой групп. Связано это с их большой испаряемостью и дороговизной.

Отличительной особенностью масел на основе ПАО, является то, что невозможно сделать 100% ПАО состав. Причина заключается в их очень плохой растворяемости. А она нужна для растворения присадок, которые добавляются в процессе изготовления. Поэтому всегда к ПАО-маслам добавляется некоторое количество средств из более низких групп (третьей и/или четвертой).

Строение молекулярных связей у масел, относящихся к разным группам, отличается. Так, у низких групп (первая, вторая, то есть, минеральные масла) молекулярные цепи похожи на разветвленную крону дерева с кучей «кривых» ветвей. Такой форме проще свернуться в шарик, что и происходит при замерзании. Соответственно, замерзать такие масла будут при более высокой температуре. И наоборот, у масел высоких групп углеводородные цепочки имеют длинную прямую структуру, и им сложнее «свернуться». Поэтому они и замерзают при более низких температурах.

Производство и получение базовых масел

При производстве современных базовых масел можно независимо управлять коэффициентом вязкости, температурой предела текучести, испаряемостью и устойчивостью к окислению. Как указывалось выше, базовые масла производят из нефти или нефтепродуктов (например, мазута), а также есть производство и из природного газа методом конверсии в жидкие углеводороды.

Как производится базовое моторное масло

Нефть сама по себе - сложное химическое соединение, в состав которого входят насыщенные парафины и нафтены, ненасыщенные ароматические олефины и так далее. Каждое такое соединение обладает положительными и отрицательными свойствами.

В частности, парафины обладают хорошей стабильностью к окислению, однако при низких температурах она сводится «на нет». Нафтеновые кислоты при высокой температуре образуют в масле осадок. Ароматические углеводороды отрицательно влияют на окислительную стабильность, а также смазывающую способность. Кроме этого, они образуют лаковые отложения.

Непредельные углеводороды являются неустойчивыми, то есть, они меняют свои свойства со временем и при разной температуре. Поэтому от всех перечисленных веществ в базовых маслах нужно избавляться. И делается это разными способами.

Метан - природный газ которые не имеет ни цвета ни запаха, это простейший углеводород состоящий из алканов и парафинов. Алканы которые являются основой этого газа в отличии от нефтенов имеют прочные молекулярными связи, и как следствие устойчивость к реакциям с серой и щелочью, не образовывать осадков и лаковых отложений, но поддаются окислению при 200°C.

Основная трудность состоит именно в синтезировании жидких углеводородов, но конечным процессом так само является гидрокрекинг, где происходит разделение длинных цепей углеводородов на разные фракции, одной из которых и является абсолютно прозрачное базовое масло без сульфатной золы. Чистота масла составляет 99,5%.

Коэффициента вязкости значительно выше, чем произведенные из PAO, их используют для изготовления топливосберегающих автомобильных масел с большим сроком эксплуатации. Такое масло обладает очень низкой летучестью и отличной стабильностью как при сильно высоких, так и при крайне низких температурах

Рассмотрим детальнее масла каждой перечисленной выше группы как они отличаются по технологии своего производства.

Группа 1 . Их получают из чистой нефти или других нефтесодержащих материалов (часто продуктов отхода при изготовлении бензина и других ГСМ) путем селективной очистки. Для этого применяют одно из трех элементов - глину, серную кислоту и растворители.

Так, с помощью глины избавляются от азотных и серных соединений. Серная кислота в соединении с примесями обеспечивает осадок шлама. А растворители удаляют парафин и ароматические соединения. Чаща всего пользуются растворителями, поскольку это наиболее эффективно.

Группа 2 . Тут технология аналогичная, однако она дополняется высокорафинированной очисткой элементами с низким содержанием ароматических соединений и парафинов. Благодаря этому повышается окислительная стабильность.

Группа 3 . Базовые масла третьей группы на начальном этапе получают как и масла второй. Однако их особенностью является процесс гидрокрекинга. При этом нефтяные углеводороды подвергаются гидрированию и крекированию.

В процессе гидрирования из состава масла удаляются ароматические углеводороды (они впоследствии образуют налет лака и нагар в двигателе). Также при этом удаляются сера, азот и их химические соединения. Далее проходит этап каталитического крекинга, при котором расщепляются и «распушаются» парафиновые углеводороды, то есть, происходит процесс изомеризации. Благодаря этому получаются молекулярные связи линейного вида. Оставшиеся в масле вредные соединения серы, азота и другие элементы нейтрализуются с помощью добавления присадок.

Группа 3+ . Такие базовые масла производятся так само методом гидрокрекинга, только сырье, которое поддается разделению, не сырая нефть, а жидкие углеводороды синтезированные из природного газа. Газ поддают синтезированию для получения жидких углеводородов по технологии Фишера - Тропша разработанной еще в 1920-х годах, но при этом используя специальный катализатор. Производство необходимого продукта началась лишь с конца 2011 года на заводе Pearl GTL Shell совместно с Qatar Petroleum.

Получение такого базового масла начинается с подачи в установку газа и кислорода. Затем начинается этап газификации с производством синтез-газа, представляющего собой смесь монооксида углерода и водорода. Потом происходит синтезирование жидких углеводородов. И уже дальнейшим процессом в цепи GTL является гидрокрекинг получившейся прозрачной воскообразной массы.

Благодаря процессу газожидкостной конверсии получается кристально чистое базовое масло, которое практически не содержит примесей, характерных для сырой нефти. Самым главным представителем таких масел, выполненных по технологии PurePlus, является Ultra, Pennzoil Ultra и Platinum Full Synthetic.

Группа 4 . Роль синтетической базы для подобных составов играют упомянутые уже полиальфаолефины (ПАО). Они представляют собой углеводороды с длиной цепочки около 10...12 атомов. Их получают путем полимеризации (соединения) так называемых мономеров (коротких углеводородов длиной 5...6 атомов. А сырьем для этого служат нефтяные газы бутилен и этилен (другое название длинных молекул - децены). Процесс этот напоминает “сшивание” на специальных химических машинах. Состоит он из нескольких этапов.

На первом из них олигомеризация децена с тем, чтобы получить линейный альфаолефин. Процесс олигомеризации происходит в присутствии катализаторов, высокой температуры и высокого давления. Второй этап представляет собой полимеризацию линейных альфаолефинов, результатом чего и являются искомые ПАО. Указанный процесс полимеризации происходит при низком давлении и в присутствии металлоорганических катализаторов. На финальном этапе производится фракционная разгонка на ПАО-2, ПАО-4, ПАО-6 и так далее. Для обеспечения необходимых характеристик базового моторного масла выбираются соответствующие фракции и полиальфаолефины.

Группа 5 . Что касается пятой группы, то такие масла основаны на эстерах - сложных эфирах или жирных кислотах, то есть, соединений органических кислот. Эти соединения образуются в результате химических реакций между кислотами (обычно карбоновыми) и спиртами. Сырьем для их производства служат органические материалы - растительные масла (кокосовое, рапсовое). Также иногда масла пятой группы изготавливают из алкилированных нафталинов. Их получают алкилированием нафталинов олефинами.

Как видите, технология изготовления от группы к группе усложняется, а значит, и становится дороже. Именно поэтому минеральные масла имеют низкую цену, а ПАО-синтетические - дорого. Однако при нужно учитывать много разных характеристик, а не только цену и тип масла.

Интересно, что масла, относящиеся к пятой группе, имеют в своем составе поляризованные частицы, которые магнитятся к металлическим частям двигателя. Этим они обеспечивают самую лучшую защиту по сравнению с другими маслами. Кроме этого, они обладают очень хорошими моющими способностями, благодаря чему количество моющих присадок сводится к минимуму (или попросту исключается).

Масла на основе эстеров (пятая базовая группа) используются в авиации, ведь самолеты летают на высоте, где температура значительно ниже той, которая фиксируется даже на крайнем севере.

Современные технологии позволяют создавать полностью биологически разлагаемые эстеровые масла, поскольку упомянутые эстеры - экологически чистые продукты и легко разлагаются. Поэтому такие масла являются экологически чистыми. Однако из-за своей высокой стоимости автолюбители еще не скоро смогут пользоваться ими повсеместно.

Производители базовых масел

Готовое моторное масло - это смесь базового масла и пакета присадок. Причем интересно, что в мире существует всего 5 компаний, производящие эти самые присадки - это Lubrizol, Ethyl, Infineum, Afton и Chevron. Все известные и не очень компании, занимающиеся выпуском собственных смазочных жидкостей, покупают присадки у них. Со временем их состав меняется, модифицируется, компании проводят исследования в химических областях, и стараются не только повысить эксплуатационные характеристики масел, но и сделать их более экологичными.

Что касается производителей базовых масел, то их на самом деле не так много, и в основном это крупные, известные на весь мир, компании, такие как ExonMobil, занимающая первое место в мире по этому показателю (около 50% мирового объема базового масла четвертой группы, а также большая доля в 2,3 и 5 группах). Кроме нее в мире существует еще такие же большие со своим исследовательским центром. Причем их производство разделяется по выше упомянутым пяти группам. Например, такие «киты», как ExxonMobil, Castrol и Shell не производят базовые масла первой группы, поскольку им это «не по чину».

Перечисленные базовые масла изначально делятся по вязкости. И в каждой из групп имеются свои обозначения:

• Первая группа: SN-80, SN-150, SN-400, SN-500, SN-600, SN-650, SN-1200 и так далее.
• Вторая группа: 70N, 100N, 150N, 500N (хотя у разных производителей значение вязкости может отличаться).
• Третья группа: 60R, 100R, 150R, 220R, 600R (здесь также цифры могут отличаться в зависимости от производителя).

Состав моторных масел

В зависимости от того, какими характеристиками должно обладать готовое автомобильное моторное масло, каждый производитель выбирает его состав и соотношение входящих в него веществ. Например, полусинтетическое масло, как правило, состоит из около 70% минерального базового масла (1 или 2 группы), или 30% гидрокрекингового синтетического (иногда 80% и 20%). Далее идет «игра» с присадками (они бывают антиокислительные, антипенные, загущающие, дисперсионные, моющие, дисперенгующие, модификаторы трения), которые добавляют в получившуюся смесь. Присадки обычно низкого качества, поэтому и получившийся готовый продукт не отличается хорошими характеристиками, и может быть использован в бюджетных и/или старых машинах.

Синтетические и полусинтетические составы на основе базовых масел 3 группы - самые распространенные в мире на сегодняшний день. Имеют английское обозначение Semi Syntetic. Технология их изготовления аналогична. Они состоят приблизительно из 80% базового масла (зачастую смешиваются разные группы базовых масел) и присадки. Иногда добавляют регуляторы вязкости.

Синтетические масла на основе базы 4 группы - это уже настоящая «синтетика» Full Syntetic, на основе полиальфаолефонов. Обладают очень высокими характеристиками и долгим сроком службы, однако они очень дорогие. Что касается редких эстеровых моторных масел, то они состоят из смеси базовых масел из 3 и 4 групп, и с добавлением эстерового компонента в объемном количестве от 5 до 30%.

В последнее время встречаются «народные умельцы», которые добавляют в залитое моторное масло машины около 10% чистового эстерового компонента, чтобы якобы повысить его характеристики. Не стоит этого делать! Это изменит вязкость и может привести к непредсказуемым результатам.

Технология изготовления готового моторного масла - это не просто смешение отдельных компонентов, в частности, базы и присадок. На самом деле это смешение происходит поэтапно, при разных температурах, через разные промежутки времени. Поэтому для его производства нужно иметь информацию о технологии и соответствующее оборудование.

Большинство нынешних компаний имея такое оборудование выпускают моторные масла используя наработки основных производителей базовых масел и производителей присадок, так что довольно часто можно встретить утверждение, что производители Нас дурят и на самом деле все масла одинаковы.

Любое современное автомобильное масло состоит из основы и пакета дополнительных присадок, которые нужны для того, чтобы улучшить натуральные свойства базового масла и добавить новых. Содержание присадок может колебаться в зависимости от производителя и типа масла в пределах 20-30%. Базовые масла для моторных масел выпускают различные компании, и чтобы их было проще классифицировать Американский институт нефти «API» разделил все базы на 5 групп, в зависимости от вязкости, содержания углеводородов, серы и других элементов.

Группы базовых масел

Согласно классификации API существует пять групп базовых масел, из которых производят моторные смазки:

• 1 — минеральные;
• 2 — полусинтетические;
• 3 — синтетические;
• 4- масла на основе полиальфаолефинов;
• 5- масла на основе различных химических соединений, не вошедших в предыдущие группы.

К первой группе моторных смазок относятся минеральные масла, которые изготавливаются из чистой нефти путём её перегонки . По факту они являются одной из фракций нефти, как бензин, керосин, дизельное топливо и пр. Химический состав таких смазок весьма разнообразен и разнится от производителя к производителю. В таких маслах содержатся в большом количестве углеводороды различной степени насыщения, азот, сера. Даже по запаху смазки первой группы отличаются от других - остро чувствуется аромат нефтепродуктов. Главная характеристика - высокое содержание серы и низкий индекс вязкости, из-за чего масла этой группы подходят далеко не для всех автомобилей.

Масла двух других групп разрабатывались позже. Их создание было обусловлено техническими новшествами современных автомобильных двигателей, для которых смазки первой группы не подходят. Масла второй группы, которые также называются полусинтетическими, изготавливаются по технологии гидрокрекинга. Она подразумевает под собой обработку минеральных масел 1 группы водородом под влиянием высоких температур. В результате такой реакции, водород присоединяется к молекулам углеводорода, обогащая их. А серу, азот и другие ненужные вещества водород удаляет. Как результат, получаются смазки, которые имеют низкую температуру замерзания и небольшое содержание парафинов. Тем не менее, такие смазки имеют относительно низкий индекс вязкости, что весьма сужает их область применения.

Самой оптимальной является 3 группа – полностью синтетические смазки. В отличие от двух предыдущих, они имеют более широкий температурный диапазон и высокий уровень вязкости. Производятся такие смазки по технологии гидроизомеризации, также с применением водорода. Иногда базу для таких масел получают из природного газа. В совокупности с широким набором присадок такие масла подходят для использования в современных двигателях автомобилей любой марки.

Моторные масла 4 и 5 групп встречаются значительно реже, чем другие ввиду их высокой стоимости. Полиальфаолефиновое базовое масло является основой для настоящей синтетики, так как его изготавливают полностью искусственно. В отличие от смазок 3 группы, встретить эти можно лишь в специализированных магазинах, так как их применяют только для спортивных машин. К пятой группе относятся смазки, которые из-за своего состава не могут быть причислены к предыдущим. В частности, сюда относят смазки и базовые масла в которые были добавлены эфиры. Они значительно улучшают моющие свойства масла и увеличивают пробег смазки между техническими обслуживаниями. Эфирные масла выпускаются весьма ограниченно, так как стоят очень дорого.

Производители базовых моторных масел

Согласно официальной мировой статистике, лидером в производстве и продаже автомобильных базовых масел первой и второй групп является компания ExonMobil. Кроме неё место в этом сегменте занимают Chevron, Motiva, Petronas. Смазки третьей группы больше других производит южнокорейская компания SK Ludricants, та же что выпускает смазки ZIC. Базовые масла этой группы у этого производителя закупают такие известные бренды, как Shell, BP, Elf и другие. Кроме «базы» производитель выпускает и все виды присадок, которые также закупают многие бренды с мировым именем.

Минеральные основы выпускает «Лукойл», Total, Neste, а такой гигант как ExonMobil наоборот не выпускает их вовсе. А вот присадки для всех базовых масел выпускают сторонние компании, самые известные среди которых Lubrizol, Ethyl, Infineum, Afton и Chevron. И все компании, продающие готовые масла закупают их у них. Базовые масла пятой группы и вовсе производят компании с малоизвестными названиями: Synester, Croda, Afton, Hatco, DOW. Небольшую долю в этой группе имеет и более известная Exxon Mobil. Она располагает обширной лабораторией, позволяющей выполнять исследования эфирных масел.

Главная » Дом » Базовые масла 2 и 3 группы. Чем отличаются базовые масла из разных групп API