Эстеры в моторном масле что это такое
Эстеровые моторные масла, их характеристики, свойства, сравнение
Отношение к эстерам в моторном масле у автолюбителей сложное и запутанное. Многие признают качество и высокие эксплуатационные показатели эстерового синтетического масла, но находятся и те, кто считает положительные отзывы маркетинговой уловкой. Если ли реальное обоснование платить за эстеровые масла больше? В чем польза этого продукта?
История появления эстеровых масел
В 70-х годах 20 века бельгийские и французские производители предложили новый вид смазки – полусинтетическое моторное масло, а в 1971 году – полностью свободный от нефтепродуктов товар. Сырьем послужили сложные эфиры растительного происхождения, получившие название эстеры.
С тех пор было предложено много вариантов усовершенствования, но основной принцип не изменился. Основой высококачественного моторного масла по-прежнему служат продукты нейтрализации (этерификации) карбоновых кислот спиртами.
Карбоновые кислоты в свою очередь представляют собой результат гидролиза растительных масел из семян рапса или кокосовой копры. Природное происхождение эстеров сказывается на экологических показателях, в частности такая основа биологически разлагаема и менее вредна для окружающей среды.
Сейчас применяются следующие виды:
Влияние эстеров на работу мотора
Эстеровая база реально дороже минеральной основы – от 5 до 10 раз! Конечно, такие деньги платят не только за легкую утилизацию и экологическую чистоту. Основные преимущества: полярность молекул сложных эфиров, контроль вязкости на стадии производства, полноценная замена загущающих присадок. Чтобы оценить влияние эстеровых масел на работу двигателя рассмотрим подробнее некоторые моменты.
Запуск двигателя – слабое место в работе автомобиля. Могут проявиться явные проблемы вроде замерзших элементов или севшего аккумулятора. Или скрытые в виде дефицита смазки при холодном запуске двигателя.
Через некоторое время после остановки масло перетекает в стартер и в стартовые секунды мотор работает без смазки. Состояние сухого трения очень опасно для деталей, в момент запуска наблюдается максимальный износ.
И вот тут-то эстеры на высоте. Полярность молекул обеспечивает смещение электронной плотности в продуктах карбонильной группы к атому кислорода. Отрицательно заряженный атом кислорода автоматически стремится к металлическим узлам двигателя (они априори имеют исключительно положительный или нейтральный заряд).
Это уникальное достоинство материалов на эстеровой основе — естественное образование смазывающей пленки, подобно магниту притягивающейся к металлам. Кстати такой эффект недостижим при использовании любой другой основы.
Следующий опасный для работы автомобиля момент – пиковые нагрузки. От прочности масляной пленки зависит величина максимума при вертикальных скачках нагрузки. Для сравнения используем такие показатели пиковой нагрузки при использовании:
Эти цифры лучше слов объясняют востребованность эстеровых масел в гоночном спорте.
Следующий момент – учет влияния вязкости моторного масла на работу двигателя. Эстеровые масла стабильны в широком диапазоне температур, и не содержат вредных присадок. Они защищают двигатель не только от перепадов температур, но и от шлакообразования.
Это еще одно естественное свойство – спиртовая база сложных эфиров обеспечивает высокую плотность и стабильность в любой момент эксплуатации.
Преимущества использования эстерового масла
Представленная выше информация говорит сама за себя! Моторные масла на эстеровой основе действительно не имеют аналогов. Повторим вкратце полезные свойства материала:
Полярность эстеров исключает масляное голодание двигателя и обеспечивает естественную адгезию пленки с металлическими поверхностями.
Высокий показатель прочности защитной пленки и отсутствие необходимости в присадках-загустителях. Последние выгорают в первые 5000 км и смазка теряет все свои защитные характеристики. От стабильности и плотности масляной пленки зависит также лимит мощности автомобиля.
Текучесть при низких температурах гарантирует проникновение и смазку мельчайших деталей. Плюс – облегченный запуск мотора в зимнее время.
Низкий коэффициент трения, минимальный износ узлов.
Отсутствие вредных примесей: тяжелых элементов, цинка, фосфора и серы.
Высокие диспергирующие свойства, моющие присадки добавляют исключительно для нейтрализации кислотной среды.
Высокая температура вспышки и уникальный показатель высокотемпературного сдвига защитной пленки. На практике это означает, сокращение расхода смазки на угар и прямая экономия средств.
Оптимальная устойчивость к внешним воздействиям, к окислению. Масло сохраняет все свои полезные свойства в любой момент эксплуатации.
Экологическая чистота эстеров. При попадании в почвенный покров этот материал быстро разлагается на 85% за три недели. Для сравнения, экологический сертификат выдают при 66-процентном распаде. Растительное происхождение сырья сказывается и на экологичности производства.
Спорные отзывы и мифы об эстерах
Обоснованность цены оспаривается очень часто. Многие потребители не понимают, что такая высокая стоимость связана не с маркетинговой политикой компаний, а особенностями производства. Гидролиз спиртов и их переработка для получения высококачественной основы – дорогостоящий процесс. И дело даже не стоимости сырья, рапса и пальм на планете пока хватает.
Но технологический процесс получения сложных эфиров трудоемкий и затратный. Учтите, что синтетические масла состоят из эстеров не на 100%. Достаточно небольших добавок для проявления упомянутых качеств, содержание эстеровых добавок редко превышает 10%.
Это означает, что даже простые эстеры первого поколения превосходят показатели минерального моторного масла.
В реальности эстеры присутствуют практически во всех видах смазочных материалов. Вопрос лишь в концентрации и качестве составляющих. Ведущие европейские производители (Франция и Бельгия) считают низкокачественным любое масло, с содержанием эстеровых добавок ниже 2,6%.
И, наконец, самая распространенная критика. Форумы пестрят предупреждениями о потери всех полезных функций при взаимодействии с водой. Но умалчивают об реальных объемах.
Для того чтобы эту моторную смазку довести до желеобразного состояния нужно влить внутрь объем воды, не меньший объема масла. Капли влаги или конденсат абсолютно безвредны и моментально испаряются при нагреве через систему вентиляции.
Подведем итоги. Эстеровые масла имеют реально высокую цену и доступны не каждому. Целесообразность их использования – личный выбор автолюбителя. Нет смысла заливать дорогое масло в устаревший двигатель 30-летней давности.
Но если вы бережно относитесь в свой машине и нацелены на долгосрочное использование двигателя, то смело используйте этот продукт. Помните, что скупой платит дважды.
Эстеровые масла: достоинства и недостатки
В ряду смазочных материалов нового поколения особняком стоят эстеровые масла. У потребителей отношение к ним неоднозначное – одни считают, что это лучший выбор, других отпугивает высокая цена. В самом деле, такие масла доступны не всем. Их стоимость выше, чем у минеральных, в пять-десять раз. В результате возникают разговоры о недобросовестной маркетинговой политике производителей и «переоценённости» масла с эстерами. Так имеет ли всё-таки смысл его покупать?
Чем замечательны эстеры?
Прежде всего стоит разобраться, что такое эстеры, составляющие основу высококачественного полусинтетического масла. Этим словом обозначаются сложные эфиры, которые получаются в результате этерификации спиртами карбоновых кислот, добываемых посредством гидролиза растительных масел (рапсового или масла кокосовой копры).
Впервые эстеры в качестве сырья для смазки были применены в начале 70-х гг прошлого века разработчиками Бельгии и Франции. Первыми очевидными достоинствами нового материала оказались его экологичность и простота утилизации по сравнению с другими моторными маслами.
Но самый главный плюс эстерового моторного масла состоит в полярности эфирных молекул и смещённости электронной плотности к атому кислорода карбонильной группы. Звучит, нередко, слишком заумно, но чтобы понять, какое преимущество даёт эта особенность, не обязательно хорошо разбираться в химии: отрицательно ионизированные атомы, которые содержатся в эстеровом моторном масле, притягиваются к положительно ионизированным или нейтральным атомам металлов и металлических сплавов.
Отсюда вывод: эстеровое масло образует плёнку, притягивающуюся к металлическим деталям, как магнит. Минеральная или какая-либо ещё основа никогда не обеспечит подобного эффекта. То есть при запуске двигателя, представляющем собой момент риска для любого автомобиля, мотор ни одной секунды не будет работать без смазки. Для металлических узлов двигателя губительно сухое трение, а эстеровые масла, благодаря своим уникальным качествам, увеличивают срок годности деталей и, как следствие, продлевают жизнь вашему авто.
Не менее, чем запуск, опасны для двигателя моменты пиковых нагрузок. Прочность масляной плёнки, образуемой смазкой на эстеровой основе, составляет 22000 кг на квадратный сантиметр. Это во много раз превышает аналогичные показатели минеральной и полиальфаолефиновой основ. В силу этой характеристики эстерные масла широко применяются для гоночных автомобилей.
Ещё одно достоинство, которым обладают моторные масла с эстерами – их высокая сопротивляемость температурным условиям благодаря спиртовой базе сложных эфиров.
На уровень вязкости эстерных масел не влияют даже резкие колебания температуры окружающей среды, вследствие чего двигатель стабильно работает при любой погоде. Кроме всего прочего, эти масла не содержат вредных для деталей автомобиля присадок и обеспечивают эффективную защиту от загрязнений.
Почему так дорого?
Высокая продажная цена этой необычной смазки вполне оправданна, поскольку процесс производства эстеров сложен, трудоёмок и состоит из нескольких стадий. Наиболее затратным является первый и самый важный этап – гидролиз растительного сырья, в результате которого отделяется глицерин и образуются карбоновые кислоты. За ним следует нейтрализация кислоты тяжёлым спиртом, в молекуле которого содержится до двадцати двух атомов углерода (этот спирт не имеет ничего общего с используемым в пищевой промышленности).
Кстати, именно от спирта зависит такая характеристика конечного продукта, как вязкостность – она повышается прямо пропорционально величине радикала R1 в молекуле эфира. Здесь становится очевидно, что вязкость эстерового масла регулируется на этапе производства, в зависимости от того, какой спирт используется.
Для создания некоторых масел применяются синтезированные карбоновые кислоты. Это обеспечивает почти полную биоразлагаемость, то есть значительное повышение экологичности готового смазочного материала, но вместе с тем существенно увеличивает себестоимость – такое масло стоит дороже минерального уже не в пять-десять, а в пятнадцать раз.
Плюсы эстеров
Резюмируя, основные достоинства эстеровых масел таковы:
Насколько обоснованна критика?
У тех, кто критикует эстеровые масла, весьма популярен такой аргумент, как «завышение» цены в результате развёрнутой рекламной кампании. Не все понимают, что высокая стоимость объясняется спецификой производства сложных эфиров. Наряду с этим, даже небольшое содержание эстеров в моторном масле значительно повышает его потребительские качества по сравнению с минеральной основой. Поэтому такие нападки никак нельзя назвать разумными.
Второй излюбленный довод противников масел на эстеровой основе относится к потере смазочных свойств в результате попадания в масло хотя бы одной капли воды. Это явное преувеличение – на самом деле, чтобы эстеровая смазка превратилась в желе, объём воды должен быть не меньше первоначального объёма масла. Обычный конденсат не причинит смазочному материалу ни малейшего вреда.
Подведём итог
Покупать или нет эстеровые масла – личное дело каждого автолюбителя. Вряд ли имеет смысл использовать такую дорогую смазку для устаревшего двигателя. Но если автомобиль новый и вы предполагаете ездить без проблем в течение долгих лет, масло на эстеровой основе гарантированно окупит себя.
Что такое эстеры? И почему все так с ними носятся…
Эстеры или сложные эфиры это соединение жирных органические кислот со спиртами. Сырье для производства — растительные масла, обычно рапсовое или кокосовое. Ничего примечательного вроде бы. На вид масло, как масло. Но почему они так важны для современного маслостроения?
Долгое время эстеры применялись в маслах для авиационных двигателей. Где были по настоящему незаменимы и определяли совершенно превосходные свойства готового продукта. Впоследствии на эти вещества обратили внимание автомобильные химмотологи. Моторы становились все более форсированными, более теплонагруженными, литровая мощность моторов все увеличивалась, а интервалы замены становились все дольше. И минеральные базы просто уже не справлялись с возложенными на них задачами, а ПАО синтетика хоть и была стабильна, но не обладала полным спектром нужных свойств. На помощь пришла Матушка Природа.
Эстеры позволяют обойтись минимумом вязкостных модификаторов (загущающих присадок) в товарном масле, которые со временем разрушаются, и приводят к деградации масла, потери его основных свойств. Масло просто теряет заданную вязкость. Оставляя, кстати, после себя достаточно много грязи в моторе. Дело в том, что вязкость эстера можно задать в момент его производства. Что избавляет готовое моторное масло от дополнительных присадок. Это очень важно.
ДВС устроен так, чтобы свести к минимум внутреннее трение и износ. Достигается это благодаря, так называемому, гидродинамическому трению, когда трение происходит в слое масла, и разделяет трущиеся поверхности не давая им соприкасаться. Все бы ничего, но при пуске двигателя (а это каждое утро) все масло банально стекло под силой притяжения в картер. Масла просто нет в наиболее важных узлах двигателя. Что происходит в момент старта? Несколько первых оборотов коленвала двигатель испытывает масляное голодание. Пока маслонасос не накачает необходимое давление в системе детали трутся друг о друга без смазки. Так ведут себя все масла, кроме эстеровых. Благодаря полярной структуре их молекул, они буквально прилипают к металлу, и надёжно защищают двигатель на пуске или при длительных простоях. Таким образом двигатель полностью смазан всегда. Даже если он не работает. Существует мнение, что практически весь износ у мотора как раз и происходит в момент запуска.
Теперь немного цифр. Максимальная нагрузка масляной плёнки:
минеральная база: 900 кг/см2;
синтетика (ПАО): 6500 кг/см2;
синтетика (эстеры): 22000 кг/см2.
Красноречиво. Правда? Тут без особых комментариев.
Из существенных недостатков можно выделить разве, что цену.
Так в каких же маслах применяются эстеры?
Масло. Об эстерах. А также крэкинг и синтетика
Эстеры в масле. И автовладельцы, и многие работники сферы автосервиса слышали об эстеровых маслах, но редко кто может правильно пояснить, что это такое. Более того, одни свято верят в полезность и незаменимость масел на эстеровой основе, другие считают это очередным маркетинговым ходом. Попробуем разобраться…
Если кратко, эстеры представляют собой сложные эфиры — продукты нейтрализации карбоновых кислот спиртами. Однако начинать статью так «заумно» было бы неверно. Для начала необходимо вспомнить, какими бывают базовые масла для производства моторных и трансмиссионных масел.
Базовые масла, или по-другому — основы моторного или трансмиссионного масла, производятся:
• путем перегонки нефти;
• путем синтеза из газа или органических кислот.
Первые традиционно называются минеральные, а вторые — синтетические базовые масла.
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). Типичные характеристики: индекс вязкости: 80-100, температура вспышки: 190-205°С.
Группа II — высокорафинированные базовые масла, с низким содержанием ароматических соединений и парафинов, с повышенной окислительной стабильностью (масла, прошедшие гидрообработку — улучшенные минеральные). Типичные параметры: индекс вязкости: 115-125, температура вспышки — 205-215°С.
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). Типичные параметры: индекс вязкости: 125-160, температура вспышки — 210-225°С.
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. Типичные параметры: индекс вязкости: 140, температура вспышки — 250°С.
Группа V — другие базовые масла, не вошедшие в предыдущие группы. В эту группу входят другие синтетические базовые масла и базовые масла на растительной основе. Типичные параметры: индекс вязкости: 180-200, температура вспышки: 250-330°С.
Химический состав минеральных основ зависит от качества нефти, пределов выкипания отбираемых масляных фракций, а также методов и степени их очистки. Минеральная основа — самая дешевая. Это продукт прямой перегонки нефти, состоящий из молекул разной длины и разного строения. Из-за этой неоднородности — нестабильность вязкостно-температурных свойств, высокая испаряемость, низкая стойкость к окислению. Минеральная основа — самая распространенная в мире моторных масел.
1. Исходные нефтепродукты, дистиллированные в специальной вакуумной перегонной колонне, разделяются на дистилляты и вакуумные газойли.
2. Молекулы воскообразных вакуумных газойлей поступают в установку гидрокрекинга для гидрирования.
3. При сверхвысоких значениях давления и температуры (300 кПа, 540°C) молекулы нефти становятся химически активными.
4. Водород добавляется к молекулам, чтобы полностью исключить примеси. Происходит перегруппировка молекул, в результате чего получается исключительный базовый компонент для производства готовых смазочных материалов.
5. Преобразованный компонент явно светлее по цвету, поскольку он является более чистым.
6. Нежелательные парафиновые углеводороды молекулярно перестраиваются, что придает базовому маслу устойчивость к гелеобразованию и отличную прокачиваемость даже при экстремально низких температурах.
7. Водород используется снова для удаления ароматических углеводородов и оставшихся легких примесей. Он также помогает стабилизировать молекулярную структуру вновь образовавшегося базового компонента, чтобы обеспечить повышенную устойчивость к окислению и более долгий срок службы смазки.
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 гидрокрекинг — это еще более глубокий вид обработки, когда одновременно протекает несколько реакций. Каких? Удаляются все те же ненавистные серные и азотистые соединения, длинные цепочки разрываются (cracking — крекинг, в дословном переводе — взламывание) 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 «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 часто могут защищать даже лучше, чем синтетические. С другой стороны, «синтетика» более однородна в смысле линейности углеводородных цепей, что дает преимущества, например, в температуре замерзания.
Есть еще один нюанс. Гидрокрекинг — процесс каталитический, как, впрочем, и синтез. Но если первый идет, например, на никеле, то второй — на углероде. Понятно, что углерод в этом смысле лучше, так масло будет избавлено от нежелательных примесей соединений катализаторов.
Самое интересное, что подавляющее большинство моторных масел, позиционируемых как полусинтетические, и даже полностью синтетические, являются ни чем иным, как гидрокрекинговыми маслами. Это общая тенденция крупнейших производителей масел. Программа BP (кроме Visco 7000), Shell (кроме 0W-40), большинство масел Castrol, Mobil, Esso, Chevron, Fuchs построены на гидрокрекинге. Много очень известных марок с полным спектром масел, использующие только гидрокрекинг.
Полусинтетика — это смесь минеральных и синтетических базовых масел, и может содержать в своем составе от 20 до 40 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 III или группы IV) использовать при изготовлении полусинтетического смазочного материала. По своим характеристикам эти масла занимают промежуточное положение между минеральными и синтетическими маслами, т.е. их свойства лучше обычных минеральных масел, но хуже синтетических. По цене же эти масла значительно дешевле синтетических.
В роли синтетической базы выступают обычно полиальфаолефины (ПАО) или эстеры, либо их смесь.
ПАО — это углеводороды с длиной цепочки порядка 10…12 атомов. Получают ее путем полимеризации (проще говоря — соединения) коротких углеводородных цепочек — мономеров из 3…5 атомов. Сырьем для этого обычно служат нефтяные газы — бутилен и этилен.
Эстеры представляют собой сложные эфиры — продукты нейтрализации карбоновых кислот спиртами. Сырье для производства — растительные масла, обычно рапсовое или кокосовое. Эстеры обладают рядом преимуществ перед всеми другими известными основами. Во-первых, молекулы эстеров полярны, то есть электрический заряд распределен в них так, что молекула сама «прилипает» к металлу. Во-вторых, вязкость эстеров можно задавать еще на этапе произвВрез 1одства основы: чем более тяжелые спирты используются, тем большей получается вязкость. Можно обойтись без всяких загущающих присадок, которые «выгорают» в ходе работы в двигателе, приводят к «старению» масла. Современная технология позволяет создавать полностью биологически разлагаемые масла на основе эстеров, т.к. эстеры являются экологически чистыми продуктами и легко утилизируются. Однако все эти плюсы могут показаться слишком дорогим удовольствием. Эстеровая база стоит в 5…10 раз дороже минеральной!
Итак, опишем подробнее, что на практике означает применение эстеровых масел?
С чего мы начинаем ежедневную эксплуатацию автомобиля? Конечно же, с запуска двигателя. Именно в этот момент проявляются многие «болячки». Например, подсевший аккумулятор, замерзшие датчики и т.д. Но все это — видимые проблемы. А есть проблемы, скрытые от нашего глаза и наших ощущений. Главная из них — масляное голодание при холодном пуске двигателя. Заключается она в том, что в состоянии покоя масло стекает в картер и при старте двигатель первые секунды работает без смазки. И лишь когда масло будет распределено по системе, сухое трение металла о металл прекращается. Соответственно, во время каждого запуска детали двигателя получают значительный износ в парах трения, что заметно сокращает моторесурс агрегата.
По сравнению с полиальфаолефинами, представляющими собой простые углеводородные цепочки, молекулы эфиров полярны — электронная плотность смещена к атому кислорода карбонильной группы. Отсюда — важнейшее достоинство масел на базе эфиров: отрицательно ионизированный атом кислорода непременно притянется к металлической поверхности смазываемых деталей, поскольку кристаллическая решетка любого металла или сплава состоит только из положительно ионизированных и нейтральных атомов.
Себестоимость эфирной основы в 5-10 раз выше, чем минеральной, ведь ее производство включает несколько стадий. Сырьем обычно служит масло из копра кокосовых орехов или семена рапса, которое подвергают гидролизу, отделяя глицерин и получая нужные карбоновые кислоты.
Заключительный этап — этерификация, то есть взаимодействие кислоты со спиртом. Разумеется, не винным, в молекуле которого всего два атома углерода, а более тяжелым, где их от 4 до 22, ведь чем крупнее будет радикал R1 в молекуле эфира, тем выше его вязкость. Кстати, в этом и состоит второе главное преимущество эстеров над полиальфаолефинами: здесь можно легко менять вязкость конечного продукта, применяя тот или иной спирт.
Дополнительно варьировать свойства масла можно, меняя и кислотный радикал R, что еще более повышает себестоимость, — ведь тогда и карбоновые кислоты приходится синтезировать. Поэтому, чаще применяют растительные, благо кокосовых пальм на Земле хватит на моторные масла.
При определенных сочетаниях радикалов получаются экологически чистые биоразлагаемые эстеры: они дороже «минералки» уже в 15 раз. Сделанное на их базе масло, попав в почву, за 21 день разлагается бактериями на 85%, хотя для получения экологического сертификата достаточно уже 66-процентного распада.
Так вот, первое, и, наверное, самое главное достоинство эстеровой основы — соответствующая полярность молекулы эстера, связанно с решением именно этой проблемы. Повторимся, ее заряд, который полярно противоположен заряду металла, позволяет ей притягиваться к нему. Таким образом, на металлической поверхности в парах трения образуется постоянный слой масляной пленки, который взаимодействует с металлом по принципу магнита. Благодаря этому двигатель постоянно смазан — даже при холодном запуске. Подчеркнем, лишь эстеровая основа открывает возможности для этого эффекта.
Второе важное свойство — стабильность эстеровых масел при различных температурах, позволяет защитить двигатель во всех диапазонах температур. Но от чего же зависит вязкость в любом другом масле?
Для поддержания вязкости в пакеты присадок моторных масел входят специальные загустители. Они представляют собой спиралевидные молекулы, которые как раз и действуют по принципу спиралевидной пружины. Когда масло подвергается воздействую высоких температур, спираль расширяется, но лишь до определенного уровня, что держит вязкость масла в границах допустимого. При воздействии низких температур молекулы загустителя не дают маслу сильно загустеть, действуя в обратном направлении. Эта технология отлично работает до тех пор, пока загустители не срабатываются от механических воздействий на них. После этого стабильность вязкости масла будет зависеть исключительно от его базы. К тому следует помнить, что чем больше присадок в масле, тем больше и шлакообразование, что всегда плохо для двигателя.
Самый высокий индекс вязкости эстеровых масел напрямую связан со спиртовой составляющей эстеров — ее плотность напрямую влияет на вязкость конечного продукта. Таким образом, применяя более или менее плотные спирты в производстве эстеровой базы, разработчики, как мы уже говорили, изначально задают параметры вязкости масла. И ненадежные загустители больше не нужны. Это означает, что масла на эстеровой основе не зависят от наличия загустителей, и вязкость их будет стабильной от начала и до конца эксплуатации.
Эстеровая основа имеет также высокие показатели температуры вспышки, что резко сокращает расход масла на угар. Ее показатели высокотемпературного сдвига масляной пленки значительно превосходят показатели любых традиционных масел, включая созданные на основе ПАО синтетических баз.
Еще одно из важнейших требований при эксплуатации агрегатов, нуждающихся в смазке — прочность масляной пленки. Именно от того, насколько она крепкая, зависит защита пар трения от износа. Для этого приведем цифры максимальной нагрузки, которую выдерживают масляные пленки (при вертикальных ударах):
• минеральная база — 900 кг/см2;
• синтетика (ПАО) — 6500 кг/см2;
• синтетика (эстеры) — 22000 кг/см2.
Отчетливо видно, что масляная пленка эстеровой основы примерно в три раза крепче по сравнению с синтетической PAO-базой. Именно поэтому масла на основе эстеров так любят в профессиональном авто- и мотоспорте — они идеальны при пиковых нагрузках двигателя!
И, кроме всего сказанного, эстеровые масла показали наилучшую сопротивляемость окислению, которое неизбежно с применением низкокачественного топлива (то есть, практически любого топлива с АЗС Украины).
Подводя итоги, можно сказать, что эстеровые масла действительно очень сильно отличаются от своих «собратьев». Перечислим кратко основные их свойства и положительные «последствия»:
1. Эффект прилипания к металлу — безопасный запуск двигателя.
2. Постоянная вязкость масла — постоянное давление масла и защита двигателя.
3. Самая крепкая масляная пленка — увеличение мощности и защита от износа.
4. Самая высокая температура вспышки — снижение расхода масла.
5. Наилучшая устойчивость к окислению — сохранение основных свойств масла на протяжении всего интервала эксплуатации.
Ну и лишний раз напомним о недостатках, один из которых перерос в миф. А именно — потеря основных свойств и текучести при взаимодействии эстеровых соединений с водой. При этом эстеровое масло превращается в желе. Шокирующие снимки и предупреждения появляются в форумах, и пугают автолюбителей «коварными» эстеровыми маслами, которые при попадании капли воды выходят из строя. Но разочаруем любителей «детективного жанра». Для того чтобы довести эстеровое масло до такого состояния, понадобится объем воды, равный объему масла. Абсурдным выглядит случайное попадание такого количества влаги в систему. А небольшое количество конденсата, который может образоваться в системе от перепада температур, абсолютно безвредно. Он быстро испаряется при достижении рабочих температур масла и выводится через систему вентиляции картера.
И, как уже говорилось, главный недостаток эстеровой базы — это ее стоимость. 100%-я эстеровая основа — это теория, а не практика. Но даже небольшое содержание этой составляющей наделяет масло всеми свойствами, проявляющимися в той или иной степени, о которых мы говорили выше. Содержание эстеров в моторных маслах обычно ограничено несколькими процентами (редко — больше 10%), и применяются они лишь в самых совершенных продуктах, обычно составляющих вершину товарного ряда компаний-лидеров.
Возьмите на заметку! Слово «эстер» в химии — это такое же широкое понятие как «спирт». А спирт бывает и пищевой этиловый, и ядовитый метиловый (он же древесный). Типичный эстер в масле — это не более чем основа карбоновой кислоты с какой-нибудь гидрокарбоновой группой. Любимая игрушка детей — нитроглицерин, тоже эстер, но на основе азота, а не углерода. В общем, можно набрать в Google название большинства известных марок масел вместе со словом ester и убедиться, что эстеры применяют почти все. Единственное, что может выгодно отличать дорогое гоночное масло от более дешевого обычного — какие конкретно эстеры там намешаны, потому что их смазочные и пленкообразующие свойства могут значительно отличаться.
Если смотреть на «сухие цифры», то вряд ли увиденное поразит воображение. Точки замерзания и вспышки, вязкостные показатели на основных контрольных точках (40 и 100°C), показатели HTHS (высокотемпературная вязкость при 150°С) — все это может быть в тех же пределах, что и у ПАО-собратьев. Главный показатель — это стабильность свойств! А это можно выяснить лишь с помощью анализа отработанного масла.
Но никакие цифры не покажут вам «эффект прилипания». Разве что увеличенный моторесурс двигателя, который вы сможете увидеть значительно позже. Не стоит забывать и о том, что чем больше эстеров в масле, тем стабильнее остается его вязкость!
Итак, стоит ли покупать дорогие эстеровые масла? Вопрос личный для каждого. Но, исходя из всего вышесказанного, можно сказать определенно — эстеровые масла для тех, кто купил автомобиль не на 2-3 года с перспективой перепродать. Они нужны скорее тем, кто берет автомобиль надолго, и видит в покупке и замене масла не просто очередное ТО, а надежное вложение в долговечность двигателя.