Минеральное масло

Минеральное масло — это прозрачная, маслянистая жидкость, представляющая собой смесь жидких углеводородов, получаемых в процессе переработки нефти. Относится к классу технических жидкостей и базовых масел, используемых в качестве смазочных материалов, гидравлических жидкостей, диэлектриков, а также в косметической, фармацевтической и пищевой промышленности.

История

История минерального масла неразрывно связана с развитием нефтепереработки. В середине XIX века, с началом промышленной добычи нефти, возникла потребность в утилизации и использовании её фракций. Первоначально нефть перегоняли для получения керосина, используемого в освещении, а более тяжёлые фракции, включая смазочные масла, долгое время считались отходами.

В 1850-х годах в США и Российской империи начались эксперименты по получению из нефти смазочных материалов, пригодных для замены дорогих растительных и животных жиров. В 1859 году в США была пробурена первая нефтяная скважина (Эдвин Дрейк), что дало толчок массовому производству нефтепродуктов. В 1870-х годах российские учёные, в том числе Дмитрий Менделеев, разработали методы очистки и перегонки нефти, позволившие получать качественные смазочные масла. К концу XIX века минеральные масла стали основным видом смазочных материалов в промышленности, вытеснив традиционные жиры.

В XX веке, с развитием двигателей внутреннего сгорания, авиации и гидравлических систем, технология производства минеральных масел совершенствовалась: были внедрены процессы гидроочистки, депарафинизации и селективной очистки, что позволило получать масла с заданными свойствами (вязкостью, стойкостью к окислению, низкой температурой застывания).

Классификация

Минеральные масла классифицируются по нескольким признакам.

По способу получения

• Дистиллятные масла — получаются путём вакуумной перегонки мазута с последующей очисткой. Составляют основную массу товарных масел.
• Остаточные масла — получаются из гудрона (остатка после перегонки) с применением деасфальтизации и глубокой очистки. Отличаются высокой вязкостью и термостабильностью.
• Компаундированные масла — смеси дистиллятных и остаточных масел в различных пропорциях для достижения заданных свойств.

По области применения

• Моторные масла — для двигателей внутреннего сгорания (бензиновых и дизельных). Подразделяются по вязкости (классы SAE) и эксплуатационным свойствам (классы API, ACEA).
• Трансмиссионные масла — для коробок передач, мостов и рулевых механизмов.
• Индустриальные масла — для смазки промышленного оборудования (гидравлические, компрессорные, турбинные, редукторные, электроизоляционные).
• Энергетические масла — для турбин, трансформаторов и другого энергетического оборудования.
• Технологические масла — используются в процессах обработки металлов (прокатные, закалочные), в качестве пластификаторов в резинотехнической промышленности, как основа для смазочно-охлаждающих жидкостей.
• Медицинские и косметические масла — высокоочищенные масла (вазелиновое масло, парафиновое масло), применяемые в фармацевтике, косметологии и пищевой промышленности.

По степени очистки

• Рафинированные масла — прошедшие глубокую очистку от серы, азота, кислорода, ароматических углеводородов и смол. Имеют светлый цвет, низкую коррозионную активность и высокую стабильность.
• Полурафинированные масла — имеют промежуточную степень очистки, содержат некоторое количество нежелательных примесей.
• Неочищенные масла — практически не подвергаются очистке, используются в технических целях, где не требуется высокая чистота (например, для смазки цепей, грубых механизмов).

Химический состав и свойства

Минеральные масла представляют собой сложную смесь углеводородов трёх основных типов:

• Парафиновые (алканы) — обладают хорошей вязкостно-температурной характеристикой, высокой стойкостью к окислению, но при низких температурах могут кристаллизоваться (застывать).
• Нафтеновые (циклоалканы) — имеют низкую температуру застывания, хорошую растворимость присадок, но менее стабильны при высоких температурах.
• Ароматические углеводороды — обладают высокой вязкостью и плотностью, но склонны к образованию нагаров и отложений, а также токсичны. В высококачественных маслах их содержание минимизируют.

Основные физико-химические свойства минеральных масел:

• Вязкость — главный показатель, определяющий способность масла образовывать масляную плёнку. Измеряется в сантистоксах (сСт) или по классам SAE.
• Индекс вязкости — характеризует степень изменения вязкости в зависимости от температуры. Чем выше индекс, тем стабильнее масло при нагреве и охлаждении.
• Температура застывания — минимальная температура, при которой масло теряет текучесть.
• Температура вспышки — температура, при которой пары масла могут воспламениться от открытого огня.
• Кислотное число — показатель содержания кислотных соединений, влияющих на коррозионную активность.
• Зольность — содержание негорючих примесей (металлов, солей).
• Стойкость к окислению — способность масла противостоять химическому разложению под действием кислорода и высоких температур.

Применение

Минеральные масла находят применение в десятках отраслей промышленности и быта.

В технике и промышленности

• Смазка двигателей и механизмов. Моторные и трансмиссионные масла составляют крупнейший сегмент рынка. Они снижают трение, уменьшают износ, отводят тепло, очищают детали от продуктов износа и нейтрализуют кислоты.
• Гидравлические системы. Минеральные масла используются в качестве рабочей жидкости в гидроприводах экскаваторов, подъёмников, станков, прессов.
• Электроизоляция. Трансформаторные масла заполняют высоковольтные трансформаторы, выключатели и конденсаторы, обеспечивая электрическую изоляцию и отвод тепла.
• Металлообработка. Масла применяются в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) при резании, шлифовании, штамповке и прокатке металлов.
• Резинотехническая промышленность. Минеральные масла используются как пластификаторы и наполнители при производстве резины, шин, кабелей.

В медицине и косметологии

• Вазелиновое масло (жидкий парафин). Применяется в качестве слабительного средства при запорах, а также как основа для мазей и кремов. Используется для смягчения кожи (например, при опрелостях у младенцев) и для удаления макияжа.
• Парафиновое масло. Используется в качестве компонента косметических средств (кремы, лосьоны, губная помада), а также как смазка для медицинского оборудования.
• Пищевые добавки. Некоторые высокоочищенные минеральные масла (например, E905a) разрешены в качестве антиадгезивов и разделителей в пищевой промышленности (для обработки форм, конвейеров, упаковки).

В быту

• Смазка замков, швейных машин, велосипедных цепей, дверных петель.
• Консервация и защита металлических изделий от коррозии.
• Использование в качестве основы для некоторых чистящих средств и полиролей.

Влияние на здоровье и окружающую среду

Минеральные масла, особенно неочищенные или низкой степени очистки, могут содержать полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), некоторые из которых являются канцерогенами. При длительном контакте с кожей или вдыхании паров возможно раздражение, дерматиты, а при хроническом воздействии — повышенный риск онкологических заболеваний.

В окружающую среду минеральные масла попадают при утечках, авариях, неправильной утилизации. Они образуют на поверхности воды плёнку, препятствующую газообмену, токсичны для водных организмов, нарушают работу очистных сооружений. Биоразлагаемость минеральных масел низкая (обычно 10–30% за 28 дней), что делает их стойкими загрязнителями.

В связи с этим в ряде стран (включая Россию) действуют строгие нормативы по содержанию масел в сточных водах, а также требования к сбору и утилизации отработанных масел. Отработанные масла подлежат сдаче на переработку (регенерация, сжигание в цементных печах) или утилизации в соответствии с законодательством.

Интересные факты

• Первое в мире промышленное производство минерального смазочного масла из нефти было организовано в 1864 году в США (компания «Pennsylvania Rock Oil Company»).
• В Российской империи одним из пионеров производства минеральных масел был химик и предприниматель Василий Рагозин, который в 1870-х годах построил завод в Ярославской губернии.
• Вазелиновое масло, используемое в медицине, впервые было получено в 1872 году американским химиком Робертом Чезбро, который назвал его «вазелином» (от нем. Wasser — вода и греч. elaion — масло).
• Минеральные масла являются основой для большинства современных моторных масел, хотя в последние десятилетия всё большее распространение получают синтетические и полусинтетические масла, обладающие улучшенными характеристиками.

Источники

• Большая советская энциклопедия, статья «Масла смазочные».
• Химическая энциклопедия, статья «Масла нефтяные».
• ГОСТ 17479.1-2015 «Масла моторные. Классификация и обозначение».
• ГОСТ 20799-88 «Масла индустриальные. Технические условия».
• Учебник «Химия нефти и газа» (под ред. В. А. Проскурякова).
• Материалы Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор) о гигиенических нормативах содержания нефтепродуктов.