В статье описана вторая часть исследовательской работы, направленной на разработку рецептуры линейки современных импортозамещающих моторных масел, приведены результаты проведенных ранее испытаний основных эксплуатационных характеристик образцов моторных масел зарубежных производителей. Во второй части описаны результаты ряда дополнительных исследований, позволивших подтвердить выдвинутые ранее предположения. На основании полученных результатов предложены две рецептуры моторных масел, изготовлены тестовые образцы и проведены их лабораторные испытания, в результате которых были подтверждены необходимые эксплуатационные характеристики масел, изготовленных по предложенным рецептурам. Приведены результаты лабораторных испытаний образцов работавших масел, и дана их оценка.

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

Потребление смазочных масел различными отраслями промышленности и потребительского сектора России в 2024 году превысило 1,7 млн тонн готовой продукции, и по прогнозам экспертов будет расти и далее. Более 370 тысяч тонн смазочных материалов, что превышает долю в 22 %, в объеме российского рынка, поставлялось иностранными компаниями, на сегодняшний день, покинувшими российский рынок. Среди наиболее крупных поставщиков продукции для российской экономики выделялись именитые иностранные производители, покинувшие российский рынок [1].

После того, как ведущие мировые компании по производству смазочных материалов приняли решение об уходе с рынка России, доля рынка, занимаемая ими начала постепенно заполняться продукцией, качество которой вызывает сомнения. Использование подобных смазочных материалов грозит выходом из строя дорогостоящей техники, повышенным износом деталей оборудования. Перед отечественными производителями смазочных материалов резко встала задача обеспечить стратегическую безопасность российской экономики. При этом, важным аспектом в вопросе импортозамещения выступает качество производимой продукции. Разрабатываемые российскими специалистами смазочные материалы не должны уступать по своему качеству и эксплуатационным характеристикам зарубежным аналогам.

Целью настоящей работы является разработка рецептуры импортозамещающих моторных масел, предназначенных для легковых автомобилей и легкой коммерческой техники, оснащаемой бензиновыми двигателями внутреннего сгорания, соответствующих международным спецификациям и стандартам. Лабораторное изучение эксплуатационных характеристик зарубежных смазочных материалов категории SAE 5W-30, API SN, ACEA A3/B4 позволило определить базовый компонентный состав и функциональные присадки эталонных образцов. Комплексный анализ физико-химических параметров, включая элементный и спектральный методы исследования, обеспечил создание альтернативных рецептур моторных масел. Сравнительная оценка разработанных образцов с импортными аналогами подтвердила соответствие ключевых эксплуатационных показателей установленным международным требованиям. Результаты экспериментальных исследований демонстрируют перспективность применения предложенных составов для производства конкурентоспособных отечественных моторных масел.

В первой части описываемого исследования были изучены основные физико-химические свойства трех образцов моторных масел зарубежных производителей [2]. Для целостности картины, авторы считают необходимым привести полученные ранее результаты в таблице 1.

Таблица 1

Основные физико-химические показатели исследуемых образцов масел

Для подтверждения выдвинутых ранее предположений, и более точного определения состава исследуемых образцов проведена инфракрасная спектроскопия образцов.

Результаты спектрального анализа образцов подтвердили выдвинутое ранее предположение о том, что при производстве эталонных образцов под номерами 1 и 3 использовано базовое масло III группы по классификации API. Образец 2 представляет собой продукт на основе смеси базовых масел III и IV групп. По классификации Американского института нефти к IV группе базовых масел относят полиальфаолефиновые (ПАО) масла, полученные в процессе органического синтеза.

В результате элементного анализа сделаны выводы о наличии функциональных присадок, в эталонных образцах. Результаты элементного анализа представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты элементного анализа образцов моторных масел

Содержание активных элементов в исследуемых образцах дало представление о том, какие функциональные присадки использовваны при их производстве. Так, присутствие кальция в образцах обусловлено наличием моющих нейтрализующих присадок. Распространенными моющими присадками являются сульфонаты и салицилаты кальция. Наличие сульфонатов кальция можно косвенно определить по высокому содержанию кальция в товарных маслах (2700–3500 мг/кг). Салицилаты кальция характеризуются содержанием кальция на уровне 1700–2500 мг/кг.

Магний содержится в моющих, нейтрализующих, диспергирующих присадках — сульфонатах и салицилатах магния. Фосфор, содержащийся в образцах, присутствует в составе противоизносных присадки — диалкил дитиофосфат цинка. Так же фосфор входит в состав модификатора трения — дитиофосфата молибдена. Цинк является элементом противоизносной присадки. По присутствию в образцах бора можно судить об использовании беззольного дисперсанта — сукцинимида бора.

Обобщение полученных результатов дало авторам понимание о составе зарубежных образцов. Известно, что важную роль в качестве товарного продукта играет правильный подбор компонентов — базовых масел, и функциональных присадок, обеспечивающих необходимые эксплуатационные свойства готовых смазочных материалов. Авторами был тщательно произведен подбор компонентов, обеспечивающих надлежащие свойства продукта. Поскольку одной из основных задач данной работы является создание моторного масла, состоящего из отечественных компонентов, были предложены две рецептуры моторных масел, отвечающие требованиям стандартов SAE 5W-30, API SN, ACEA A3/B4, сформулированные из компонентов отечественного производства. Для сборки образцов были выбраны базовые масла III группы (изопарафиновое базовое масло, получаемое по технологии гидрокрекинга и гидроизомеризации) и IV группы (полиальфаолефиновое масло — продукт органического синтеза) по классификации API, производимые российскими НПЗ. По результатам анализа российского рынка функциональных присадок был выбран производитель полного комплекса присадок, необходимых для выпуска моторных, гидравлических, трансмиссионных других масел, обладающий собственной научно-исследовательской и производственной базой.

На основе результатов спектрального анализа образцов, показавших, что эталонные образцы 1 и 3 аналогичны по составу базового масла, и изготовлены на основе III группы базовых масел, а образец 2 представляет собой продукт на основе смеси III и IV групп базовых масел, было предложено два варианта рецептур разрабатываемого продукта, различающихся базовыми маслами, составляющими основу смазочной композиции. Образцам, изготовленным в лабораторных условиях, были присвоены, соответственно, обозначения А и Б. Образец А в своем составе содержит изопарафиновое базовое масло, а образец Б — смесь изопарафинового и полиальфаолефинового масел в определенных пропорциях. Процентное содержание сырьевых компонентов определялось экспериментальным методом на основании рекомендаций производителей.

Были проведены анализы основных физико-химических показателей образцов А и Б, изготовленных по предложенным рецептурам. Результаты представлены в таблице 3.

По полученным результатам можно сделать вывод, что предложенные составы моторных масел по своим физико-химическим показателям соответствуют заявленным спецификациям.

Таблица 3

Основные физико-химические показатели Образцов А и Б

Результаты сравнительного анализа эталонных и полученных образцов моторных масел, основные физико-химические показатели эталонных образцов 1 и 3 в сравнении с показателями образца А представлены в таблице 4. Образец А по своим физико-химическим параметрам не уступает эталонным образцам либо превосходит значения эталонного образца.

Таблица 4

Основные физико-химические показатели образцов

Основные физико-химические показатели эталонного образца 2 в сравнении с показателями полученного по предложенной рецептуре образца Б представлены в таблице 5.

Таблица 5

Основные физико-химические показатели образцов

Образец Б по своим физико-химическим показателям не уступает эталонному образцу 2. Значения сопоставимы и находятся в допустимых пределах, либо превосходят значения эталонного образца.

С целью определения работоспособности масел, изготовленных по предложенным рецептурам, проведены ходовые испытания, проанализированы физико-химические показатели проб работавшего масла и свежего образца. Получены результаты проб работавшего масла. Дана оценка полученным результатам, позволяющая сделать выводы о возможности применения моторных масел, изготовленных по предложенным рецептурам в бензиновых двигателях легковых автомобилей, в которых требуется применять моторные масла вязкостью по SAE 5W-30, уровня эксплуатационных характеристик API SN, ACEA A3/B4.

Литература:

1. Автомобильный портал «5 колесо» [Электронный ресурс] URL: https://5koleso.ru/avtopark/czeny-rastut-proizvodstvo-padaet-chto-proishodit-s-rynkom-avtomobilnyh-masel-v-rossii/ (Дата обращения: 06.05.2025).
2. Чумаков, Д. А. Разработка импортозамещающих моторных масел для легковых автомобилей / Д. А. Чумаков, Ш. С. Тузбекова // Молодой ученый. — 2024. — № 47(546). — С. 1–4. — EDN DQNWYN.
3. Балтенас, Р., Сафонов, А.С., Ушаков, А.А., Шергалис, В. Моторные масла. — М — СПб.: Альфа-Лаб, 2000. — 272 с.
4. 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.
5. 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.
6. Т. Манг, У. Дрезель (ред.) Смазочные материалы. Производство, применение, свойства. Справочник: пер. с англ. 2-го изд. /под ред. В. М. Школьникова — СПб.: ЦОП «Профессия», 2015. — 944 с., ил.
7. Л. Р. Рудник. Присадки к смазочным материалам. Свойства и применение: пер. с англ. яз. 2-го изд. под ред. А. М. Данилова, СПБ.: ЦОП «Професси 2013. 928 с.
8. Spectro Scientific [Электронный ресурс]: Инфракрасная спектроскопия URL:https://spectro.ru/biblioteka/spravochnik-po-analizu-masla/infrakrasnaya-spektroskopiya/ (Дата обращения: 05.03.2025)
9. Spectro Scientific [Электронный ресурс]: Справочник по анализу масел: Элементный анализ URL: https://spectro.ru/biblioteka/spravochnik-po-analizu-masla/elementnyy-analiz/ (Дата обращения: 05.03.2025)