Разработка импортозамещающих моторных масел для легковых автомобилей

В статье описан процесс разработки рецептуры линейки современных импортозамещающих моторных масел марки «Devon», проведены испытания основных эксплуатационных характеристик трех образцов импортных моторных масел, дана оценка полученных результатов и сделаны выводы о предполагаемом составе разрабатываемого масла, позволяющем обеспечить необходимые эксплуатационные характеристики масла, соответствующие заданным стандартам, а также позволяющие обеспечить сохранение указанных характеристик на протяжении длительного периода времени.

Ключевые слова: моторное масло, вязкость кинематическая, индекс вязкости, щелочное число, кислотное число, элементный состав, базовые масла, группы базовых масел.

Согласно данным исследования «Автостат Инфо», парк легковых автомобилей в России на начало 2024 года насчитывал более 46 миллионов транспортных средств. При этом, в структуре автопарка существенно преобладают автомобили иностранного производства. Их доля составляет примерно 64 % от общей численности, что в абсолютном выражении соответствует почти 28 миллионам автомобилей. [7]

Моторные масла по объему потребления и производства занимают лидирующую позицию. Их производится более 50 % от общего объема смазочных масел. [1]

С уходом большинства зарубежных производителей смазочных материалов с рынка России, образовалась ниша, в которую хлынул поток смазочных материалов сомнительного качества, а иногда и контрафактной продукции из стран ближнего зарубежья.

Одной из первостепенных задач, решаемых отечественными производителями смазочных материалов, в современных реалиях, является разработка и производство смазочных материалов, отвечающих самым высоким требованиям мировых стандартов, для удовлетворения потребностей экономики в качественных маслах.

Целью работы, освещенной в данной статье, является разработка линейки современных импортозамещающих моторных масел, соответствующих общепринятым международным спецификациям и стандартам мировых автопроизводителей, позволяющей обеспечить вышеозначенную потребность российской экономики.

Современные моторные масла представляют из себя многокомпонентную смесь, включающую минеральные и синтетические базовые масла, модификаторы вязкости и различные функциональные присадки, улучшающие их вязкостно-температурные и эксплуатационные свойства.

Одним из основных свойств моторных масел является их вязкость. В основе классификации по вязкости лежит стандарт Американского общества автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers) — SAE J300, в котором маслам присваиваются обозначения в соответствии с их вязкостью при 100 ^О С и при отрицательной температуре. По эксплуатационным свойствам моторные масла подразделяются по различным классификациям, основанным на их применяемости в различных типах двигателей. Наибольшее распространение получили классификации по стандартам API (American Petroleum Institute — Американский институт нефти), ACEA (Ассоциация Европейских Производителей Автомобилей) и ILSAC (International Lubricant Standartization and Approval Committee — Международный Комитет по Стандартизации и Апробации Моторных Масел).

Для проведения испытаний были закуплены образцы моторных масел зарубежных производителей, соответствующие стандартам SAE 5W-30, API SN, ACEA A3/B4. Определение физико-химических показателей исследуемых образцов проводилось на базе исследовательской лаборатории ООО «Завод смазочных материалов «Девон».

Основными физико-химическими показателями моторных масел, обеспечивающими их эксплуатационные свойства, также являются индекс вязкости, щелочное число, температура застывания и температура вспышки в открытом тигле.

Индекс вязкости исследуемых образцов определялся расчетным методом по ГОСТ 25371–2018 «Межгосударственный стандарт. Нефтепродукты. Расчет индекса вязкости по кинематической вязкости». Расчеты проводились по методу Б (применяют для нефтепродуктов с индексом вязкости от 100 и выше). Для определения щелочного числа по методу по ASTM D2896–21 «Стандартный метод определения щелочного числа нефтепродуктов с помощью потенциометрического титрования хлорной кислотой (Standard Test Method for Base Number of Petroleum Products by Potentiometric Perchloric Acid Titration)» использовался автоматический потенциометрический титратор Т-40. Температура застывания определена по ГОСТ 20287–2023 «Межгосударственный стандарт. Нефтепродукты. Методы определения температур текучести и застывания» метод Б, использовалось следующее оборудование: пробирка стеклянная со сферическим дном, муфта стеклянная со сферическим дном, пробка резиновая, термометр стеклянный жидкостной ТН-8М, баня жидкостная для низкотемпературных испытаний БНТИ-05–04. Температура вспышки в открытом тигле — по ГОСТ 4333–2021 «Межгосударственный стандарт. Нефтепродукты. Методы определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле» на автоматическом аппарате для определения температуры вспышки в открытом тигле ЛинтеЛ® АТВО-20. Результаты исследования образцов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Основные физико-химические показатели исследуемых образцов масел

Исходя из полученных данных, можно предположить какие группы базовых масел использованы при производстве исследуемых образцов. Согласно классификации Американского института нефти (API), базовые масла принято делить на группы. В основе данной классификации лежит применяемая технология производства базовых масел и значение индекса вязкости. I группа включает нефтяные базовые масла, полученные по традиционным технологиям с применением селективной очистки. Эти масла характеризуются высоким содержанием серы (> 0,03 %), и индексом вязкости, находящемся в пределах 80–120. Масла II группы получают по традиционной технологии, с применением гидрооблагораживания. Базовые масла данной группы отличаются пониженным, в сравнении с маслами I группы, содержанием серы (менее 0,03 %), индекс вязкости при этом находится в пределах 80–120. К III группе относят базовые масла, полученные с применением технологий жесткого гидрокрекинга и гидроизодепарафинизации. Базовые масла III группы отличаются высоким индексом вязкости (более 120) и содержанием серы менее 0,03 %. и IV группа — базовые масла, полученные путем органического синтеза — полиальфаолефины. Масла IV группы имеют превосходные низкотемпературные свойства и высокий индекс вязкости, а также более восприимчивы к антиокислительным, противозадирным и противоизносным присадкам. V группа включает в себя все базовые масла, не отнесенные к предыдущим четырем группам — растительные базовые масла, эфиры сложных спиртов, и т. д.

Показатели индекса вязкости исследуемых образцов позволяют сделать вывод, что при их производстве использовались базовые масла III группы, либо III и IV групп. Также, можно допустить, что для достижения указанных показателей индекса вязкости и температуры застывания, при производстве исследуемых образцов был использован загуститель (модификатор индекса вязкости) и депрессорная присадка. Для более точного определения состава исследуемых образцов необходимо провести ряд дополнительных анализов, в том числе, провести спектральный анализ проб исследуемых образцов. Спектральный анализ позволит более точно определить, какая группа базовых масел использована при производстве образцов, выяснить тип используемого модификатора вязкости. Элементный состав даст понимание о применяемых присадках или пакетах присадок. Разработка моторных масел, описанная в настоящей статье, на сегодняшний день продолжается.

Литература:

1. Балтенас, Р., Сафонов, А.С., Ушаков, А.А., Шергалис, В. Моторные масла. — М — СПб.: Альфа-Лаб, 2000. — 272 с.
2. Капустин, В. М., Тонконогов, Б. П.., Фукс, И. Г. Технология переработки нефти: Учеб. пособие. В 4-х частях. Часть третья. Производство нефтяных смазочных материалов. — М.: Химия, 2014.- 328 с.
3. Тыщенко, В.А., Агафонов, И.А., Пимерзин, А.А., Томина, Н.Н., Антонов, С.А., Жилкина, Е. О. Технология производства смазочных масел и спецпродуктов: Учебное пособие. — М.: ЛЕНАНД, 2014. — 240 с.
4. Аршинский, М. И. Освоение и внедрение методов контроля качества моторных масел производства АО «АНХК» по эксплуатационным характеристикам // Международный научный журнал «Символ науки» №. — 2017. — № 01–2/2017. — С. 41–48.
5. Мирзаев, Б.М, Бозaрова, М.Б., Шистеев, А. В. Обзор современных стандартов классификации моторных масел // «Научные исследования студентов в решении актуальных проблем АПК» Материалы всероссийской научно-практической конференции. Иркутская обл. Иркутский рн, п. Молодежный: Изд-во Иркутского ГАУ, 2019. — Т. III, С.201–210.
6. Зеер, В.А., Биянов, С.Д., Павин, А. Ю. Результаты исследования отработанных частично синтетических и синтетических моторных масел// Фундаментальные исследования. — 2016. — № 12 (часть 5) — С. 971–979.
7. Автостат Инфо [Электронный ресурс]: Стали известны самые распространенные модели в различных сегментах автопарка РФ URL: https://www.autostat.ru/infographics/57119/ (дата обращения: 15.11.2024).