Интерес к синтетическим смазочным маслам возник давно. Интенсивные работы по получению синтетических смазочных ма­сел полимеризацией а-олефинов проводились в США, начиная с 1930 г. [194]. Промышленное производство углеводородных син­тетических масел осуществлялось в небольших масштабах в Гер­мании в годы второй мировой войны. На установках периодиче­ского действия в присутствии хлорида алюминия получали оли­гомеры этилена и других олефинов, которые использовали в основном для компаундирования с минеральными маслами с целью понижения температуры их застывания [286, с. 478]. Не­сколько позднее было осуществлено производство низкомолекуляр­ного полиизобутилена. Его применяют в качестве основы электро­изоляционных и других специальных масел, а также загущающей присадки к смазочным маслам.

Производство синтетических масел начало особенно интен­сивно расширяться в 50-х годах, как следствие развития реактив­ной авиации. Рост скоростей полета самолетов и соответствующее ужесточение режимов работы их двигателей требовало примене­ния смазочных масел с повышенной термостабильностью и высо­кими вязкостно-температурными характеристиками. Кроме того, масла должны были обеспечивать возможность запуска двигате­лей при пониженных температурах окружающей среды (—30°С и ниже). Масла, получаемые на минеральной основе, не соответ­ствовали предъявляемым к ним жестким требованиям по комп­лексу эксплуатационных свойств. Решение проблемы было найдено путем применения синтетических масел на базе сложных эфиров органических кислот.

Используемые в авиации за рубежом синтетические смазочные масла на эфирной основе делят на несколько «поколений» [287, с. 68].

Основой масел первого поколения являются диэфиры дикарбоновых кислот и алифатических спиртов. Эти масла работают при температурах до 175°С и могут применяться в самолетах, летаю­щих со скоростями до 2 М. До настоящего времени они составляют основную массу масел, используемых в зарубежной военной и коммерческой авиации.

Масла второго поколения, предназначенные для самолетов ле­тающих со скоростями 2—3 М, работоспособны при температурах до 200 °С. Их получают этерификацией пентаэритрита или триметилолпропана монокарбоновыми алифатическими кислотами С5—C12.

Для обеспечения безотказной работы двигателей самолетов, летающих со скоростями более 3 М, создаются масла третьего поколения, которые должны работать при 250°С.

Стоимость эфирных масел в зависимости от их типа превышает стоимость минеральных масел в 7—100 раз [288]. Поэтому эфир­ные масла долгое время почти не применялись в наземной тех­нике. В то же время, повышение требований к маслам, которые должны использоваться в автотракторной технике, эксплуатируе­мой в экстремальных условиях, особенно в северных районах, все же заставило обратиться к синтетическим продуктам, наибольшее внимание среди которых привлекли высшие диалкилбензолы и, особенно, гидрированные олигомеры линейных а-олефинов.

В 1970 г. фирма Continental Oil начала продажу в Аляске и Канаде синтетического масла Polar Start DN-600, получаемого на основе диалкилбензолов. Фирма Mobil Oil в 1973 г. выпустила на рынки Западной Европы и Японии автомобильное масло Mobil SHC на базе гидрированных поли-а-олефинов, а в 1976 г. начала производство синтетического масла Mobil-1, основой которого является смесь из 75 % поли-а-олефинов и 25 % сложного эфира [289]. В составе этого масла содержится 20 % тригептаноата триметилолпропана [290].

Почти одновременно фирмой Mobil Oil было начато производ­ство на подобной основе масла Delvac-1 для дизелей [291]. С 1977 г. масло Mobil-1 получает Европейское отделение фирмы Mobil Oil в ФРГ [292]. Масло аналогичного состава под назва­нием Subzero fluid выпускает фирма Chevron [290]. Фирма Gulf Oil в течение нескольких лет эксплуатировала пилотную уста­новку синтеза олигомеров а-олефинов, выпуская на рынок партии синтетического масла Sunfluid. В 1980 г. фирма Gulf Oil должна была пустить крупную промышленную установку по получению такого масла [293]. Производство поли-а-олефиновых масел в США осуществляют также фирмы Bray Processing и Bray Pear­sall, [290, 294]. Крупные пилотные установки имеют фирмы Uni­royal Millmuster [290] и Lion Fat and Oil (Япония) [295]. В табл. 30 приводится сводка имеющихся в литературе данных об установках синтеза поли-а-олефиновых масел, а в табл. 31 — ха­рактеристики синтетических моторных масел на основе поли-а-оле­финов.

Основным преимуществом синтетических смазочных масел яв­ляется их работоспособность в широких температурных преде­лах — от —50°С до 250 °С. Производители синтетических масел утверждают, что уменьшение трения в двигателе вследствие их применения приводит к снижению расхода топлива на 5—10% [289]. Другое преимущество синтетических масел — более длитель­ный срок их эксплуатации. Фирма Mobil Oil рекомендует, напри­мер, для своего масла пробег в 24000 км. Эти преимущества долж­ны скомпенсировать повышенную стоимость синтетических масел (цена поли-а-олефиновых масел в 3—4 раза превышает цену масел на минеральной основе).

В США в течение нескольких лет проходили серьезные дискус­сии о целесообразности применения синтетических смазочных ма­сел в автомобильной технике. Крупные нефтеперерабатывающие фирмы (Exxon Corporation, Sun Oil) считали, например, что син­тетические смазочные масла являются для среднего автовладельца только ненужной тратой денег. По мнению этих компаний, син­тетические масла действительно необходимы только при очень хо­лодной погоде или в других экстремальных условиях.

Фирмы-производители автомобилей (Ford, General Motors) первоначально с недоверием отнеслись к синтетическим маслам. Фирма General motors предупреждала даже, что гарантия на ее автомобили будет считаться недействительной, если будут превы­шены рекомендуемые интервалы между сменой масла [289].

Однако фирмы-производители синтетических масел продолжали бороться за расширение применения своей продукции. В 1977 г. общем потреблении в США 3218 млн. л автомобильных масел, на долю синтетических масел приходилось 9,5 млн. л, т. е. ≈0,3%.

ТАБЛИЦА 30. Установка синтеза поли-а-олефиновых масел [289—295]

*Две новые установки должны были быть пущены в 1978 г.

ТАБЛИЦА 31. Свойства товарных полиолефиновых масел

* При 40 °С.

** Динамическая вязкость η∙103, Па∙с.