На основе олигомеров высших а-олефинов в зависимости от вида исходного сырья, типа катализатора и условий олигомеризации могут быть получены синтетические масла с самыми разнообразными свойствами. Некоторые представления о свойстве товарных синтетических масел, в состав которых входят поли-а-олефины, дает табл. 31. В табл. 32 приведены более систематические данные о некоторых свойствах поли-а-олефинов с различной молекулярной массой.
ТАБЛИЦА 32. Свойства поли-а-олефинов в зависимости от их средней мол. массы [305]
Мол. масса олигомера |
Кинематическая вязкость γ.106, м2/с |
Индекс вязкости |
Температура, °С |
Бромное число, г Вr2/100 г |
||
98,9 °С |
37,8 °С |
застывания |
вспышки |
|||
370 |
3,70 |
17,07 |
114 |
-70 |
200 |
0,2 |
568 |
6,43 |
39,39 |
125 |
-60 |
230 |
0,5 |
660 |
9,62 |
71,57 |
124 |
-55 |
248 |
0,4 |
835 |
20,57 |
205,3 |
127 |
—42,5 |
264 |
0,4 |
1650 |
48,34 |
496,8 |
164 |
-32,5 |
282 |
2,5 |
1900 |
86,51 |
1013 |
176 |
-30,0 |
298 |
2,0 |
2200 |
127,60 |
2035 |
164 |
—30,0 |
276 |
1,5 |
С определенной степенью условности олигомеры а-олефинов, используемые в качестве основы синтетических масел, можно разбить на три группы — с низкой, средней и высокой степенью полимеризации. К первой группе относят продукты с мол. массой 400—600, имеющие кинематическую вязкость 3∙10-6 — 6∙10-6 м2/с при 100°С. Синтетические масла на основе таких олигомеров перспективны для применения в качестве рабочих масел для карбюраторных автомобильных двигателей. Вторая группа олигомеров характеризуется мол. массой 600—800 и кинематической вязкостью 8∙10~6 — 1,5∙10-5 м2/с при 100°С. Эта группа олигомеров представляет интерес как основа масел для дизелей. К третьей группе (с высокой степенью полимеризации) можно отнести продукты с молекулярной массой более 800, имеющие вязкость более 2∙10-5 м2/с при 100°С. Такие высоковязкие продукты можно использовать как основу консистентных смазок, компрессорных масел, смазок для охлаждения режущего инструмента и т. д.
Однако не следует полагать, что свойства олигомеров а-олефинов полностью определяются только их мол. массой. Характеристики поли-а-олефинов настолько меняются в зависимости от типа исходного мономера и строения олигомеров, что в ряде случаев значение средней мол. массы может даже отойти на второй план.
Строение же олигомеров зависит от способа полимеризации, точнее от типа применяемого для полимеризации катализатора. Катализатор и условия реакции определяют как среднюю степень полимеризации, так и молекулярно-массовое распределение олигомеров, также играющее весьма существенную роль.
Известно, что олигомеры а-олефинов, предназначенные для использования в качестве основы синтетических смазочных масел, могут быть получены термическим методом (пат. США 4013737), а также в присутствии различных катализаторов — перекисных, катионных и анионно-координационных.
Термическая полимеризация и полимеризация в присутствии перекисей не применяются на практике в основном из-за того, что эти методы не позволяют эффективно регулировать степень полимеризации и молекулярно-массовое распределение получаемых продуктов.
Поэтому основное внимание уделяется анионно-координационной и особенно катионной полимеризации а-олефинов. Именно катионная полимеризация позволяет получать олигомеры с характеристиками, являющимися наиболее ценными для смазочных масел: высокой хладотекучестью и низкими температурами застывания.
В табл. 33 приведена сводка данных о некоторых каталитических системах олигомеризации высших олефинах, предложенных в последние годы фирмами, занимающими ведущее положение в производстве углеводородных синтетических смазочных масел.