Особливу групу МОР складають синтетичні масла (СМ). Вони повністю негорючі, виключно хімічно інертні та термічно стабільні, працездатні при дуже низьких температурах, мають добрі антифрикційні властивості. Синтетичні масла, як МОР, застосовуються обмежено внаслідок їх дорожнечі. Нерідко СМ використовують як присадки (в’язкісні, антипінні) до водних і масляних МОР. СМ можна поділити на дві групи: кремнійорганічні та фторорганічні.
Використовують і так звані біологічні масла (БМ). До них відносять масла рослинного і тваринного походження. Вони можуть застосовуватися як самостійні мастильні засоби, так і як добавки до інших МОР. На мастильну здатність рослинних масел позитивно впливають присутні там фосфатиди. Касторове масло іноді застосовують як самостійний мастильний засіб на відповідальних операціях. До рецептур багатьох сучасних МОР на водній та масляній основах у якості компонентів, які покращують мастильні та змочувальні властивості, входять такі рослинні масла як рапсове, кукурудзяне, соснове, коріандрове, осірковане бавовняне та ін. До БМ можна віднести талеве масло, яке одержують як побічний продукт сульфатної варки целюлози із хвойної деревини [25].
До органічних рідин, які використовуються у МОР, відносять хлоровані вуглеводні (тетрахлорид вуглецю, трихлоретилен, перхлоретилен та ін), ароматичні та циклічні вуглеводні (хлорбензол, тетралін та ін), спирти (гліцерин, гліколі, ізопропіловий спирт та ін.), прості та складні ефіри, альдегіди, алкілкарбонові кислоти. Сюди відносяться також жирні кислоти, з яких найбільше поширення має олеїнова кислота (олеїн). Внаслідок дефіцитності жирних кислот, що добуваються з рослинних та тваринних масел, все частіше як компоненти МОР використовують синтетичні жирні кислоти (СЖК) - продукт окислення парафіну (з фракціями С5-С6 та С7-С9). Це прозорі масляні рідини. У якості жирозамінників використовують також асидол (ГОСТ 103302-77), що уявляє собою нерозчинну у воді кислоту, яку одержують при лужному очищенні масляних та солярових дистилятів, асидолмилонафт (ГОСТ 13302-77). До групи органічних рідин відноситься синтетичне парафінове масло, скипидар та багато інших продуктів.
Для одержання МОР, із заданими властивостями, до мінеральної основи вводять різні легуючі добавки, які називають присадками. В залежності від призначення їх поділяють на антифрикційні (які зменшують коефіцієнт тертя між оброблюваним виробом та інструментом), протиспрацьовувальні (які зменшують спрацьовувальність інструменту), протизадирні (які запобігають заїданню і схоплюванню матеріалів, інструменту та виробу), миючі (які запобігають осіданню і адгезії забруднень), антиокислювачі - антиоксиданти (які інгібітують окислення), в’язкісні (які підвищують в’язкість і змінюють індекс в’язкості), спеціальні (ті, що трибополімеризують, насичують взаємодіючі матеріали продуктами розпаду, полегшують диспергування та ін), антипінні (які інгібують піноутворення), багатофункціональні (які одночасно підвищують властивості масел за декількома показниками) та ін. Розрізняють присадки органічного і неорганічного походження для покращення технічних характеристик МОР [4].
Як антифрикційні присадки використовують звичайно технічні рослинні масла і жири, такі як рапсове масло, свинячий жир (лярд), жирні кислоти рослинних масел та їх ефіри, а також полімерні (димери, тримери) ненасичені жирні кислоти. Звичайний вміст жирових добавок складає 5-25% [5]. Полімерні жирні кислоти ефективні вже при концентрації 1-2%. У якості антифрикційних присадок застосовують також ПАР, які утворюють на поверхнях тертя мультимолекулярні адсорбційні шари, і тверді мастильні речовини. Як стабілізатори емульсій перспективні полімерні сполуки типу продуктів олігомеризації, тіломеризації етилену та інших вищих a - олефінів.
Протиспрацьовувальні властивості масел можуть покращуватися при використанні антифрикційних присадок. Протиспрацьовувальні присадки зменшують спрацьовування різального інструменту при збільшенні навантаження. Із них у складі масляних МОР найбільш відомі діалкілфосфати (RO) 2 P*OH, (R - алкіл С3-С18). Іноді їх замінюють фосфатами (RO2) P (O) OH. Застосовують також похідні дитіофосфорної кислоти, головним чином діалкілдитіофосфати цинку [ (RO) 2P (S) S] 2Zn, (R-алкіл, ізоалкіл С8-С10). Дитіофосфати додають масляним МОР також антиокислювальні та антикорозійні властивості. До складу масляних МОР вводять також осірковані жири та полімерні жирні кислоти. Для водних МОР як протиспрацьовувальні та протизадирні присадки використовують ті ж сполуки, що й для масляних МОР. Для синтетичних МОР в значній мірі протиспрацьовувальні і протизадирні властивості мають саме базові речовини: наприклад, полігліколі та їх похідні, солі карбонових та сульфамідкарбонових кислот, оксіалкіловані алкілфосфорні кислоти. З інших присадок цього призначення слід відзначити водорозчинні солі сульфамінової кислоти, тіосульфат натрію, хлорид кадмію, сульфат нікелю та борати.
Протизадирні присадки - це хімічно активні сірку-, хлор- і фосфорвмісні органічні сполуки. Товарний асортимент хлорвмісних протизадирних присадок, що використовуються для МОР, порівняно з сірковмісними, відносно невеликий. Це пов’язано з притаманними їм недоліками: низькою термічною стабільністю, корозійною активністю та токсичністю. Найпоширенішою присадкою цього типу є хлорований парафін. Хлорвмісні присадки у кількості 3-15% застосовують при обробці високолегованих сталей. Серед антизадирних присадок, які містять сірку та хлор в одній сполуці використовують хлорсульфідований лярд (6 - 8% сірки, 6 - 8% хлору) хлорсульфідований діізобутилен (19 - 22% сірки, 23 - 25% хлору). Хлорсульфідовані жири і олефіни входять до складу масляних МОР у концентрації 0,5 - 10% [6].
Необхідною умовою проявлення миючої дії середовища є його висока поверхнева активність, оскільки низький поверхневий натяг забезпечує покращення змочуваності твердих частинок середовищем. Наслідком адсорбції ПАР, з утворенням гелеподібних плівок, і розклинюючого тиску є відокремлення частинок від твердих поверхонь, утворення стійкої суспензії і видалення частинок із струменем рідини із зони різання. Найкращі тут гас та гасо-масляні суміші [5]. Відзначається також сприятливий вплив таких компонентів нетипових водних МОР: сода кальцинована (джерело лужності, покращує миючі та мастильні властивості), триетаноламін (покращує змочувальні, миючі та емульгуючі властивості); ПАР ОС-20, ДС-20 (зменшують поверхневий натяг, покращують змочувальні, миючі та емульгуючі властивості). Присадка (3-8%) для легування індустріальних масел ВНИИНП-360 (суміш алкілфеноляту барію і діалкілфенілдитіофосфату цинку; містить не менш як 1,4% сірки та 0,8% фосфору) підсилює миючий, антикорозійний та протиспрацьовувальний ефекти [5].
У якості антиокислювальних присадок до МОР використовуються окремо або у сумішах відомі антиоксиданти типу ароматичних амінів (дифеніламін та ін), фенолів (похідних бітіофенолів та ін.). Добавка 0,1-0,2% вказаних антиоксидантів вважається достатньою. Такі ж властивості мають діалкілдитіофосфати [7].
Для одержання плівки, яка розділяє поверхні різця і оброблюваної деталі навіть у важких умовах (важкооброблювані сталі та сплави; форсовані режими обробки) додають спеціальні присадки, які розчиняються у маслі і містять хлор, фосфор і (або) сірку (дибензилсульфід та ін) [6]. При підвищених температурах та тиску вони реагують з металевою поверхнею і утворюють хлориди, фосфіди або сульфіди. Активність МОР можна регулювати відповідними присадками з урахуванням схильності до виділення хлору, оскільки хлорвмісні присадки легко гідролізуються, слід брати до уваги небезпеку корозії при обробці чорних металів. Сірка та її сполуки не придатні для МОР, які застосовуються при обробці кольорових металів через утворення, наприклад, сульфіду міді. Сірку застосовують при важких та надважких умовах (важкооброблювані сталі; велика подача та глибина різання) і середніх швидкостях різання, оскільки їй притаманна більш висока несуча здатність та опір до зсуву, і крім того вона розкладається лише при 1000 ºС [6].
Найбільше розповсюдження серед антипінних присадок мають диметилсилоксанові полімери. Необхідна кількість цих речовин 0,0005-0,001%. Для водних емульсій застосовують силікони, кальцієві солі заміщених жирних або сульфокислот. Антипінна присадка до МОР, яка запропонована у США, уявляє собою гель нафтового масла, мікрокристалічного парафіну (2-10%) і поліетилену, з молярною масою 1000-12000 (1-10%) [6]. У якості антипінних сполук використовують також вищі етоксильовані жирні спирти. Силоксанові масла досить важко змиваються і можуть негативно впливати на фінішну обробку виробів (фарбування, лакування, емалювання).
Бактерициди додають до складу МОР для їх захисту від мікробіологічного ураження. Найбільш широко застосовуються похідні тріазину (наприклад, відомий бактерицид “Гротан”). Вміст бактерициду в емульсії складає 0,05-0,15%.
Антитуманні присадки зменшують утворення і виділення масляного туману (аерозолю) при використанні МОР на масляній основі. У якості антитуманних присадок (0,5-3%) рекомендовано поліолефіни, наприклад, сополімер етилену та пропілену (з вмістом пропілену 30-50%).
При розробці нових МОР слід враховувати токсичні властивості речовин, що часто використовують як присадки до МОР. Так триетаноламін, окрім локальної дії на шкіру та слизові оболонки, має здатність проникати крізь неушкоджену шкіру, призводячи до ураження внутрішніх органів. Нітрит натрію характеризується подразнюючою дією на шкіру та слизові оболонки, крім того, встановлено, що він є канцерогенною речовиною. Є відомості про можливість ураження шкіри у вигляді екзем при безпосередньому контакті з олеїновою кислотою. Таким чином найбільш важливою, але одночасно й найбільш складною задачею є вибір складу МОР, присадок, які при використанні у певних комбінаціях забезпечують необхідний технологічний ефект, не призводячи при цьому до небажаної побічної дії. Особливого значення, у складі МОР, надають протикорозійним добавкам, вибором яких можна значно підвищити якість механічної обробки сталі та забезпечити високий рівень її експлуатаційних властивостей в агресивних середовищах.