Olej syntetyczny - Synthetic oil
Olej syntetyczny to smar składający się ze sztucznie wytworzonych związków chemicznych. Smary syntetyczne można wytwarzać przy użyciu chemicznie modyfikowanych składników ropy naftowej , a nie całej ropy naftowej , ale można je również zsyntetyzować z innych surowców. Jednak podstawowym materiałem jest nadal w przeważającej mierze ropa naftowa, która jest destylowana, a następnie modyfikowana fizycznie i chemicznie. Rzeczywisty proces syntezy i skład dodatków jest ogólnie tajemnicą handlową i różni się w zależności od producenta.
Olej syntetyczny jest stosowany jako substytut olejów rafinowanych ropy naftowej podczas pracy w ekstremalnych temperaturach. Samolot silniki odrzutowe , na przykład, wymagają stosowania olejów syntetycznych, natomiast samolot silniki tłokowe nie. Oleje syntetyczne są również stosowane w tłoczeniu metali, aby zapewnić korzyści środowiskowe i inne korzyści w porównaniu z konwencjonalnymi produktami na bazie ropy naftowej i tłuszczów zwierzęcych. Produkty te są również określane jako „bezolejowe” lub „bezolejowe”.
Rodzaje
Pełny
Niektóre „syntetyczne” oleje są wytwarzane z surowców z grupy III , a niektóre z grupy IV. Niektóre z mieszanki tych dwóch. Mobil pozwał Castrol i Castrol, pokazując, że ich olej bazowy Grupy III został zmieniony na tyle, że zakwalifikował się jako w pełni syntetyczny. Od tego czasu API usunęło wszelkie odniesienia do Synthetic w swojej dokumentacji dotyczącej standardów. „W pełni syntetyczny” jest terminem marketingowym i nie jest mierzalną jakością.
Grupa IV: PAO
Poli-alfa-olefina (poli-α-olefina, PAO) to niepolarny polimer wytwarzany przez polimeryzację alfa-olefiny. Są one oznaczone w API Group IV i są w 100% syntetycznym związkiem chemicznym. Jest to specyficzny rodzaj olefiny (organicznej), który jest używany jako baza do produkcji niektórych smarów syntetycznych. Alfa-olefina (lub α-olefina) to alken, w którym wiązanie podwójne węgiel-węgiel zaczyna się przy atomie węgla α, tj. wiązanie podwójne znajduje się między węglami #1 i #2 w cząsteczce.
Grupa V: Inne Syntetyki
Oleje bazowe grupy V są definiowane przez API jako każdy inny rodzaj oleju, inny niż oleje mineralne lub smary PAO .
Estry są najbardziej znanymi syntetykami w grupie V, które są w 100% syntetycznymi związkami chemicznymi składającymi się z karbonylu sąsiadującego z wiązaniem eterowym . Uzyskuje się je w reakcji kwasu okso ze związkiem hydroksylowym , takim jak alkohol lub fenol . Estry zazwyczaj pochodzą od kwasu nieorganicznego lub kwasu organicznego, w którym co najmniej jedna grupa -OH (hydroksylowa) jest zastąpiona przez grupę -O-alkilową ( alkoksy ), najczęściej z kwasów karboksylowych i alkoholi. To znaczy, estry powstają przez kondensację kwasu z alkoholem.
Wiele chemicznie różnych „estrów” ze względu na ich polarność i zwykle doskonałą smarowność jest używanych z różnych powodów jako „dodatki” lub „materiały bazowe” do smarów.
Olej syntetyczny na bazie glikolu polialkilenowego (PAG)
Przemysłowe PAG
Terminy glikol polialkilenowy i poliglikol stosuje się zamiennie.
Smary syntetyczne stanowią około 4% rynku smarów. PAG stanowią około 24% rynku syntetycznych środków smarnych.
Etylen jest podstawowym surowcem używanym do wytwarzania syntetycznych smarów olejów poliglikolowych. W wyniku reakcji etylenu i propylenu z tlenem otrzymujemy tlenek etylenu i tlenek propylenu, z których na drodze polimeryzacji powstają glikole polialkilenowe. Glikole polialkilenowe są zwykle wytwarzane przez połączenie tlenku etylenu (EO) i/lub tlenku propylenu (PO) z alkoholem lub wodą.
Stosunek mieszania EO i PO, plus tlen związany w strukturze chemicznej, ma decydujący wpływ na zachowanie poliglikoli. Przemysł przekładniowy wykorzystuje głównie poliglikole o stosunku EO/PO od 50:50 do 60:40, które wykazują bardzo podobne zachowanie. Poliglikole zawierające tę kompozycję są również ogólnie określane jako poliglikole rozpuszczalne w wodzie.
Oleje bazowe z glikolu polialkilenowego powstają w wyniku reakcji alkoholu z jednym lub większą liczbą tlenków alkilenu: tlenek propylenu zapewnia nierozpuszczalność w wodzie, tlenek etylenu zapewnia rozpuszczalność w wodzie.
Właściwości PAG
PAG oferują właściwości, które obejmują: wysoką smarność, polaryzację, niskie właściwości trakcyjne, wysoki wskaźnik lepkości, kontrolowane prędkości hartowania, dobrą stabilność temperaturową i niskie zużycie. Są dostępne zarówno w postaci rozpuszczalnej, jak i nierozpuszczalnej w wodzie.
Zastosowania PAG
PAG są powszechnie stosowane w płynach hartowniczych, płynach do obróbki metali, olejach przekładniowych, olejach łańcuchowych, smarach spożywczych oraz jako smary w urządzeniach hydraulicznych typu HFC i sprężarkach gazu. Smary PAG są stosowane przez dwóch największych amerykańskich producentów sprężarek powietrza w rotacyjnych śrubowych sprężarkach powietrza. Oleje PAG o różnych klasach lepkości (zwykle ISO VG 46 lub ISO VG 100) są często stosowane jako smary do sprężarek w samochodowych układach klimatyzacji wykorzystujących czynniki chłodnicze o niskim współczynniku GWP.
Zalety PAG
PAG są dostępne w szerokiej gamie klas lepkości i pakietów dodatków do różnych zastosowań. Niektóre właściwości PAG, takie jak rozpuszczalność w wodzie, nie są powszechnie zapewniane przez inne syntetyczne smary, takie jak polialfaolefiny (PAO).
PAG zapobiegają tworzeniu się szlamu i lakieru w wysokich temperaturach. PAG mają wskaźniki lepkości wyższe niż PAO.
W dużych przekładniach smar PAG dawał mniejsze tarcie niż smar PAO.
Oleje PAG są polarne, co oznacza, że film olejowy łatwo tworzy się na wszystkich ruchomych częściach metalowych, zmniejszając zużycie podczas rozruchu.
PAG mogą być wysoce biodegradowalne, w szczególności PAG rozpuszczalne w wodzie.
Wady PAG
PAG nie są kompatybilne z olejami mineralnymi, większością uszczelnień, farb, lakierów.
Kompatybilność z uszczelnieniem PAG
PAG zazwyczaj jest niezgodne z FKM materiałów fluorowych i (winylowy VMQ) metylo silikonowego kauczuku silikonowego .
PAG działa jak rozpuszczalnik i rozpuszcza i usuwa smar mineralny, który powoduje wolniejsze ruchy, wycieki powietrza i może zatrzymać działanie zaworów 4-drogowych.
Kauczuk naturalny, Buna-N i większość zwykłych uszczelnień jest niekompatybilna z olejami PAG, zwłaszcza uszczelnienia pokryte smarem mineralnym. Oleje PAG mogą powodować kurczenie się lub pęcznienie uszczelek, powodując w ten sposób poważny wyciek lub zatarcie uszczelki. Pneumatyczne cylindry pneumatyczne i zawory 4-drogowe zwykle wykorzystują gumowe uszczelki Buna-N pokryte smarem mineralnym.
Olej półsyntetyczny
Oleje półsyntetyczne (zwane również „mieszankami syntetycznymi”) są mieszaniną oleju mineralnego i oleju syntetycznego, które zostały zaprojektowane tak, aby zapewniały wiele korzyści płynących z w pełni syntetycznego oleju bez ponoszenia kosztów. Motul wprowadził pierwszy półsyntetyczny olej silnikowy w 1966 roku.
Smary, które mają syntetyczne oleje bazowe nawet poniżej 30%, ale z wysokowydajnymi dodatkami składającymi się z estrów, można również uznać za smary syntetyczne. Zasadniczo do określenia kodów towarów w zgłoszeniach celnych do celów podatkowych stosuje się stosunek syntetycznego zapasu bazowego.
Inne oleje bazowe pomagają półsyntetycznym smarom
Bazy typu API Group II i API Group III pomagają tworzyć bardziej ekonomiczne półsyntetyczne środki smarne. Zapasy olejów mineralnych typu I-, II-, II+- i III typu API są szeroko stosowane w połączeniu z pakietami dodatków, pakietami wydajności oraz estrami i/lub polialfa-olefinami grupy API IV w celu formułowania pół - smary na bazie syntetycznej. Oleje bazowe API Group III są czasami uważane za w pełni syntetyczne, ale nadal są klasyfikowane jako oleje mineralne o najwyższym poziomie. Syntetyczny lub zsyntetyzowany materiał to taki, który jest wytwarzany przez łączenie lub budowanie pojedynczych jednostek w jednolitą całość. Bazy syntetyczne, jak opisano powyżej, są wytworzone przez człowieka i dostosowane tak, aby miały kontrolowaną strukturę cząsteczkową o przewidywalnych właściwościach, w przeciwieństwie do mineralnych olejów bazowych, które są złożonymi mieszaninami naturalnie występujących węglowodorów i parafin.
Wydajność oleju syntetycznego
Zalety stosowania syntetycznych olejów silnikowych obejmują lepszą lepkość w niskich i wysokich temperaturach w ekstremalnych temperaturach pracy (wyższy) wskaźnik lepkości (VI) oraz stabilność chemiczną i ścinanie. Pomaga to również w zmniejszeniu strat spowodowanych parowaniem. Zapewnia odporność na utlenianie, rozkład termiczny i problemy z szlamem olejowym oraz wydłużone okresy między wymianami, z korzyścią dla środowiska w postaci mniejszej ilości zużytego oleju. Zapewnia lepsze smarowanie w ekstremalnie zimnych warunkach. Stosowanie olejów syntetycznych zapewnia prawdopodobnie dłuższą żywotność silnika z doskonałą ochroną przed „popiołem” i innymi osadami w gorących punktach silnika (w szczególności w turbosprężarkach i sprężarkach), co zmniejsza spalanie oleju i zmniejsza ryzyko zatkania kanałów olejowych. Osiągi samochodów ulegają poprawie wraz ze wzrostem netto mocy i momentu obrotowego ze względu na mniejszy opór wewnętrzny silnika. Co więcej, może poprawić efektywność paliwową – w testach floty udokumentowano od 1,8% do 5%. Badania sugerują, że syntetyki działały o około 47% lepiej niż zwykły olej.
Jednak syntetyczne oleje silnikowe są znacznie droższe (w przeliczeniu na objętość) niż oleje mineralne i stwarzają potencjalne problemy z rozkładem w pewnych środowiskach chemicznych (głównie w zastosowaniach przemysłowych).