Лекція 16 синтетичні оливи

Синтетичні оливи знаходять дедалі більшого застосування, бо, по-перше, сировинна база мінеральних олив виснажується (це – нафта), а по-друге, мінеральні оливи не завжди можуть задовольнити вимоги техніки, що швидко розвивається. Синтетичні оливи дорожчі, але їх перевага полягає в тому, що їх можна виготовити з наперед заданими властивостями, залежно від конкретних умов використання. Наприклад, в умовах дуже низьких температур застосування мінеральних олив зумовлює ускладнення внаслідок кристалізації парафінів і застигання оливи або підвищення її в'язкості до такого значення, що її прокачування стає неможливим.

При високих температурах, навпаки, в'язкість мінеральних олив стає настільки малою, що падає тиск в системі і не можна запобігти зношуванню та пошкодженню тертьових поверхонь. Особливо такі явища відчутні, якщо треба забезпечувати, наприклад, легкий пуск двигуна (чи іншого агрегату) в умовах дуже низьких температур і нормальне змащування в умовах жорстких режимів експлуатації. Якщо мінеральна олива забезпечує легкий пуск двигуна (тобто вона має малу в'язкість), то вона в умовах підвищених температур експлуатації може розкладатись, а мастильна плівка при цьому може перетворюватись в коксові або смолисті відкладення. Олива з малою в'язкістю має підвищену випаровуваність.

Але синтетичні оливи не можуть бути універсальними, тобто забезпечувати всі вимоги, що диктуються умовами експлуатації, хоча один або декілька показників якості синтетичних олив превалюють над такими ж показниками мінеральних олив. Як недолік деяких синтетичних олив слід відзначити невелику хімічну або термічну стійкість, невисокі мастильні властивості, токсичність продуктів розкладу олив. Це залежить від типу олив, їх молекулярної маси.

Створюючи композиції синтетичних олив з присадками, можна одержувати оливи і технічні рідини, що відповідають всім вимогам сучасної техніки. Синтетичні оливи дорожче мінеральних. Це обумовлено вартістю сировини (в деяких випадках це - індивідуальні сполуки) та більш складною технологією їх одержання. Деякі синтетичні оливи поступаються мінеральним з окремих властивостей. Такі оливи використовуються в обмежених сферах, цілеспрямовано. Синтетичні оливи мають кращі низькотемпературні властивості та більш високі робочі температури (без розкладу та випаровування) порівняно з мінеральними, однакового рівня в’язкості.

Сировиною для одержання синтетичних олив можуть бути вугілля, гази,

ароматичні вуглеводні, “легкі” оливи, бензини (особливо з великим вмістом ненасичених вуглеводнів), газойлеві фракції, індустріальні оливи, дихлоретан, аліфатичні спирти, алкіленоксиди, дикарбонові кислоти, ненасичені вуглеводні (бутени, пентени, гексени, октени і т.і.), алкіленгліколі, кремнієві сполуки, ортокремнієва кислота, феноли, фторкислоти, багатоатомні спирти, моно- та складні ефіри, рослинні олії (касторова, пальмова, кокосова та інші) тощо.

Асортимент синтетичних олив досить великий, це – вуглеводневі, поліалкіленгліколеві, кремнійорганічні (силіконові), диефірні, хлор- та фторвуглеводневі, діалкілбензоли та інші.

Практичне використання набули синтетичні оливи, які мають переваги з багатьох показників якості порівняно з мінеральними.

Першими синтетичними оливами були вуглеводневі. Об’єм олив такого типу досить значний в загальному об'ємі виробництва синтетичних олив. Їх можна отримувати полімерізацією олефінів (ненасичених вуглеводнів), з бензинів, вугілля, парафінів та іншої сировини.

Синтетичні оливи типу вуглеводневих відрізняються від мінеральних кращими в’язкісно-температурними властивостями (індексом в’язкості) та текучістю при низьких температурах (низькотемпературними властивостями) порівняно з такими ж показниками якості мінеральних олив однакової з синтетичними оливами в'язкості при 100⁰С, меншою випаровуваністю (температурою початку кипіння), мають меншу здатність до відкладень в двигуні у випадку використання таких олив як моторних. Синтетичні вуглеводневі оливи часто використовуються в суміші з мінеральними, вони взаєморозчинні в любих співвідношеннях (мінеральні оливи є також вуглеводневими). Такі суміші олив позначають як “півсинтетичне” (“Semy Synthetic”).

Поліалкіленгліколі, що отримують з етиленгліколей, пропіленгліколей та інших гліколей, алкіленоксидів та аліфатичних спиртів, мають кращі низькотемпературні, протизношувальні властивості порівняно з мінеральними оливами однакової в’язкості. Багато з них є негорючими (вогнестійкими), мають досить високий індекс в'язкості. Більшість з цих синтетичних олив не розчинні, або мають дуже обмежену розчинність в мінеральних оливах. При температурах вище 250...260⁰С можлива деполімерізація. Деполімерізації поліалкіленгліколей можна запобігти за допомогою відповідних присадок, які одночасно зменшують утворення легколетючих продуктів розкладу.

Останні роки широкого застосування набули кремнійорганічні сполуки - полісилоксани (силікони). До атомів кремнію приєднані вуглеводневі та інші органічні радикали. У складі кремнійорганічних олив є кисень. Полісилоксани мають високу вогнестійкість порівняно з мінеральними та синтетичними вуглеводневими оливами, хороші в’язкісно-температурні властивості (індекс в’язкості вище 200), не піняться, хімічно та термічно більш стійкі порівняно з мінеральними оливами однакової в’язкості при 100⁰С. Але полісилоксани мають погані мастильні властивості, особливо до пари “сталь-сталь”, і слабко запобігають іржавінню. Ці недоліки покращують добавкою відповідних присадок.

Синтетичні оливи типу складних ефірів (диефіри) отримують з спиртоефірів, ізоспиртів, дикарбонових кислот та іншої сировини. Диефіри мають хороші низькотемпературні та кращі в’язкісно-температурні властивості порівняно з мінеральними оливами однакової в’язкості, меншу випаровуваність. Диефіри можуть використовуватись як самостійно, так і в суміші з мінеральними оливами. Враховуючи специфічні властивості диефірів, є можливість їх виготовлення для конкретних умов використання. Продукти розкладу диефірів більш токсичні порівняно з продуктами розкладу мінеральних олив. Розклад диефірів залежить від молекулярної ваги, хімічного складу. Ефірні оливи можуть викликати набухання гуми, діють на полімерні ущільнюючі матеріали.

Отримують синтетичні оливи інших типів, але більшість з них не набули широкого використання як моторні або трансмісійні оливи за багатьма показниками якості.

Всі синтетичні оливи потребують обов'язкового додавання присадок. Пакети присадок, що додаються до мінеральних олив, можуть бути несумісними з синтетичною основою, або тільки окремі присадки можуть взаємодіяти з синтетичними оливами; деякі присадки, ефективні в мінеральних оливах, малоефективні в синтетичних. Тому, відповідно до складу синтетичної основи, підбирають комплекс присадок, що є найбільш ефективним.

Утворюючи композиції синтетичних олив з присадками та суміші мінеральних олив з деякими синтетичними оливами і з присадками можна отримувати мастильні матеріали (оливи, мастила), технічні рідини, що відповідають усім вимогам сучасної і перспективної техніки.

Синтетичні оливи використовуються в автомобільній, дорожньо-будівельній та іншій техніці всесезонно. Це – моторні, трансмісійні та гідравлічні оливи.

При використанні синтетичної моторної оливи (на етикетках обов’язково написано, наприклад, англійською: “Synthetic”, “Fully Synthetic”, “100% Synthetic”) двигун буде чистішим порівняно з кількістю відкладень в двигуні при використанні мінеральної оливи. Але термін роботи оливи в конкретному двигуні однаковий, незалежно від того, мінеральна вона чи синтетична. Термін до заміни оливи записаний у технічному паспорті по обслуговуванню техніки.

Оливи з продовженим терміном роботи до заміни (більше 40 тис.км) виготовляють для певних двигунів (двигун + олива = єдиний конструкційний елемент). Використання таких олив в двигунах з коротшим терміном до заміни (це, як правило, 10-15 тис.км) економічно недоцільне.

Для автомобілів, що експлуатуються на Україні, для синтетичних олив клас в’язкості – SAE 5W/40. Олива SAE 0W/40 використовується в холодній кліматичній зоні, або в спеціальних двигунах.

Трансмісійні синтетичні оливи (на етикетках обов’язково написано, що вони синтетичні) мають клас в’язкості SAE 75W/90. Мінеральна олива з таким класом в’язкості призначена для холодної кліматичної зони. На Україні її можна використовувати взимку.

Виготовляють суміш синтетичних олив з мінеральними (на етикетках написано, наприклад, “Semi Synthetic”) для всесезонного використання. Півсинтетичні моторні автомобільні оливи мають клас в’язкості (для кліматичних умов України) SAE 10W/40.

Широкого застосування набули гідравлічні оливи, що виготовляють з суміші синтетичних і мінеральних олив.