Hiện nay, đa số các vật liệu bôi trơn đ-ợc sản xuất trên cơ sở các sản phẩm lấy ra từ dầu mỏ. Trong đó các thành phần chính của dầu và mỡ bôi trơn trên xe xích, xe ô tô là những loại dầu khoáng lỏng lấy ra từ ma zut.
Tr-ớc những năm 70 của thế kỷ 19 ng-ời ta dùng mỡ động vật và dầu thực vật làm dầu bôi trơn.Lần đầu tiên nhà bác học Đ.i Men-đê -lê-ep đã chỉ ra rằng phải tìm mọi cách có thể để thay chúng bằng dầu mỏ.Ông đặc biệt chú ý tới công nghệ sử lý dầu mỏ và ông đã viết :”Dầu bôi trơn... cần phải điều chế
từ phần cặn của dầu mỏ, không đ-ợc đốt chúng nh- những loại nhiên liệu thô”.Với ý t-ởng đó của nhà bác học Đ.i Men đê lê ep, các nhà công nghiệp dầu mỏ vào năm 1876 đã xây dựng một nhà máy sản xuất dầu bôi trơn đầu tiên trên thế giới.
ở phần 1 đã nêu, ma zut là phần cặn của dầu mỏ sau khi đã tách lọc từ nó ra các loại nhiên liệu, nghĩa là về bản chất, ma zut là dầu mỏ đã đ-ợc tách lọc những thành phần tr-ng cất nhẹ. Bởi vậy, cũng nh- nhiên liệu,dầu nhờn thu
đ-ợc từ ma zut về cơ bản gồm các cacbua hyđrô. Nh-ng mhữmg cacbua hyđrô
của dầu bôi trơn không giống những cacbua hyđrô trong nhiên liệu. Chúng khác nhau ở chỗ, phân tử l-ợng của cacbua hyđrô trong dầu bôi trơn lớn hơn và cấu trúc phân tử đa dạng hơn.
Một đặc tính đáng chú ý là độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ.Tính chất này của dầu bôi trơn cũng phụ thuộc rất nhiều vào thành phần các cacbua hyđrô . Trong thành phần của dầu mỏ có Alkan ( parafin), siclan (naften), aren (cac- bua hyđrô thơm) và các loại cacbua hyđrô hỗn tạp khác với số nguyên tử hyđrô
từ 20 đến 50.Alkan ( parafin) có độ nhớt ít phụ thuộc vào nhiệt độ ( tức là có tính chất nhớt- nhiệt tốt) và bởi vậy l-ợng alkan trong dầu bôi trơn càng nhiều càng tốt. Nh-ng đa số các chất alkan có trong ma zut, đăc biệt là loại có cấu trúc chuẩn,lại có nhiệt độ nóng chảycao, nên khi trong dầu bôi trơn có nhiều những chất này sẽ tạo thánh loại dầu có nhiệt độ đông đặc cao không thể chấp nhận đ-ợc.Để khắc phục, cần phải loại bỏ những loại alkan có nhiệt độ nóng chảy cao ra khỏi dầu.Vấn đề này đ-ợc giải quyết nhờ áp dụng công nghệ đặc biệt - công nghệ khử parafin.
Cacbua hyđrô mạch vòng (naften) với phân tử l-ợng bằng phân tử l-ợng của alkan có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn,có tính chống ô xy hoá cao trong không khí ở nhiệt độ cao.Tuy vậy chúng lại có tính nhớt- nhiệt kém.Tính nhớt- nhiệt kém nhất là các chất naften đa vòng và chúng dễ bị ô xy hoá.Bởi vậy cácloại naften cao phân tử, cacbua hyđrô thơm cao phân tử và naften - thơm ( cacbua hyđrô hỗn tạp) có số vòng lớn cần phải tách lọc ra khỏi dầu bôi trơn trong quá trình điều chế.
Hiện nay ng-ời ta cho rằng các thành phần cần thiết trong dầu mỡ là các loại cacbua hyđrô hỗn tạp với số vòng nhỏ có mạch nhánh alkan dài.Dầu loại này kết hợp đồng thời tính ổn định hoá học với tính chất về nhiệt độ đông đặc cần thiết và tính nhớt - nhiệt.Muốn nâng cao hơn nữa những tính chất trên ,cần phải cho thêm các chất phụ gia.
Trong phần 1 cũng đã chỉ ra rằng dầu mỏ và các sản phẩm của nó, ngoài các cacbua hyđrô,còn có các hợp chất chứa ô xy, l-u huỳnh...Trong đó còn có
các loại a xit naftenic.Cần chú ý các loại hợp chất kể trên có khả năng gây han rỉ kim loại và bởi vậy sự tồn tại của các chất này trong dầu mỡ là rất nguy hiÓm.
Nếu trong dầu có các axit naftenic, khi tiếp xúc với kim loại sẽ làm cho kim loại bị han rỉ, nhất là các chi tiết của động cơ ,và tạo thành muối naftenat Đặc biệt là đối với chì.Loại a xit trên tác dụng với chì có kèm theo toả nhiệt.
Muối naftenat tạo thành trong dầu đang sử dụng thuộc loại sản phẩm độc hại. Chúng có thể đọng lại ở dạng cặn,dính trong các lỗ khoan và ống dẫn, làm cản trở, thậm trí làm tắc ống dẫn.Muối naftenic có khả năng thúc đẩy quá trình tạo bọt dầu và nhũ t-ơng háo n-ớc trong dầu.Ngoài ra chúng là chất xúc tác thúc đẩy nhanh quá trình ô xy hoá dầu.Từ những vấn đề nêu trên, ta thấy rõ ý nghĩa cực kỳ nguy hiểm của l-ợng a xit trong dầu và l-ợng a xit đó càng it càng tốt trong suốt thời gian dầu làm việc trong máy.
Các chất nhựa - asfan có ảnh h-ởng lớn đến chất l-ợng của vật liệu bôi trơn.Những chất này là hợp chất đa vòng phức tạp.Trong phân tử của chúng,ngoài cacbon,hyđrô có thể còn có ô xy và l-u huỳnh.Chúng chứa trong dầu mỏ,trong phần lớn các sản phẩm tinh chế từ dầu mỏ,và đặc biệt có một l-ợng lớn trong ma zut.
Những dữ liệu tin cậy về cấu trúc hoá học của các chất nhựa-asfan hiện nay ch-a xác định đ-ợc chính xác,bởi vậy ng-ời ta dựa vào tính khác biệt đặc tr-ng của nó so với các dung dịch khác để làm cơ sở phân loại.Có thể phân loại chúng nh- sau : Loại keo nhựa trung tính- là loại chất lỏng có độ nhớt cực cao ,có tỷ trọng gần bằng một đơn vị, hoà tan đ-ợc trong tất cả các sản phẩm dầu mỏ ở dạng lỏng.Trong dầu mỏ có chứa khoảng từ vài phần trăm đến 20% chất nhựa- trung tính.chất này th-ờng có mầu nâu ,mầu đen và các mầu sẫm.Về tính chất hoá học, các chất nhựa trung tính là chất không bền vững,dễ dàng thay đổi,bay hơi kém. Các chất này có trong nhiên liệu và trong dầu bôi trơn sẽ gây nguy hiểm cho các chi tiết của máy.Trong quá trình làm việc, các chất nhựa trunh tính bám trên các chi tiết tạo muội trong buồng đốt,gây cháy vòng găng...Xuất phát từ phân tích trên ta thấy cần phải tách lọc hoàn toàn nhựa trung tính ra khỏi vật liệu xăng dầu.Tuy vậy, việc lọc hoàn toàn nhựa trung tính đòi hỏi quy trình công nghệ phức tạp và từ đó làm cho giá thành sản phẩm t¨ng cao.
Asfanten- là chất rắn, dòn,có mầu đen hoặc mầu nâu xám và có tỷ trọng lớn hơn 1.Khác với nhựa trung tính, asfanten khônghoà tan trong dung dịch alkan và naften có phân tử l-ợng thấp,nh-ng lại hoà tan đ-ợc trong benzen và dẫn xuất của nó cũng nh- các chất cacbua hyđrô cao phân tử (dầu bôi
trơn).asfanten có trong dầu mỏ với một l-ợng không lớn,khoảng 2%.Trong vật liệu xăng dầu không cho phép có các chất asfanten, bởi vậy phải tẩy lọc sạch hoàn toàn chúng ra khỏi các sản phẩm dầu mỏ.
Nhựa a xit hoặc a xit asfan và các chất alhyđrit của nó nhìn bề ngoài giống nh- nhựa trung tính.Chúng khác ở chỗ ít hoà tan trong các môi tr-ờng cacbua hyđrô ( hầu nh- không hoà tan trong xăng),bởi vậy trong quá trình dầu bôi trơn làm việc,chúng tách ra khỏi dầu và lắng đọng trên các chi tiết động cơ và các cơ cấu ở dạng chất cặn dính kết.
Các loại cacbua hyđrô, a xit hữu cơ và chất đ-ợc gọi là nhựa-asfan luôn có mối liên quan với nhau. Do khi sử dụng dầu và ở một số công đoạn tinh chế dầu mỡ xẩy ra quá trình ô xy hoá - cao phân tử kéo theo những quá trình biến
đổi liên tục một chiều.Quá trình này,theo các công trình nghiên cứu của N.i Trer-nô-zu-kôp và S.E Krein có thể minh hoạ nh- sơ đồ sau:
axit hữu cơ Hyđrôxit axit Nhựa axit Cácbua hyđrô
Nhùa trung tÝnh asfanten kacben
Các sản phẩm axit ( các axit hữu cơ, oxit axit ...) đ-ợc tạo thành từ các chất naften (siclan) và alkan, cũng nh- các loại nhựa trung tính và asfanten có xuất xứ từ cacbua hyđrô thơm (aren).Do các chất hỗn tạp cacbua hyđrô - thơm - naften ( naften- thơm) và alkan - cacbua hyđrô thơm ( alkan-thơm) ở trong dầu bị ô xy hoá, đầu tiên xuất hiện những axit hữu cơ và nhựa trung tính. Sau đó các sản phẩm trên tiếp tục biến đổi. Và kacben - một chất rắn không hoà tan trong hầu hết các dung dịch ( chỉ hoà tan phần nào trong cacbon disunfua CS2) là sản phẩm cuối cùng của keo nhựa trung tính theo sơ đồ trên. Nhìn bên ngoài, nó giống asfanten,song khác ở chỗ mầu của nó đậm hơn và l-ợng cacbon lớn hơn.
Gần với kacben là các chất asfan.Các chất này còn đ-ợc gọi bằng cái tên kacboiđ và thành phần cacbon hầu nh- chỉ có một.Kacboiđ không có khả năng hoà tan trong bất kỳ dung dịch nào. Nó là một chất rắn và có thể gây mòn x-ớc bề mặt kim loại.
Khác với asfanten, kacben và kacboiđ không có sẵn trong dầu mỏ, nh-ng chúng đ-ợc tạo thành trong quá trình tinh chế dầu mỏ cũng nh- trong dầu bôi trơn đang làm việc . Từ phân tích trên có thể thấy asfanten, kacben và kacboiđ
là những thành phần không nên có trong vật liệu bôi trơn và nhất thiết phải tâỷ
lọc sạch chúng ra khỏi dầu trong quá trình tinh chế dầu cũng nh- khi dầu đang
đ-ợc sử dụng(các bầu lọc dầu trong hệ thống bôi trơn động cơ).