За даними виробників нафтенові і полігліколеві оливи за переважаючою кількістю показників задовольняють ці вимоги (табл. 1.1).

Фізико-хемічні властивости і кількість оливи, що попадає в кінцевий продукт, визначають властивости поліетилену і його застосування для кабельної ізоляції, виробів, що контактують з харчовими продуктами тощо.

Вміст оливи суттєво впливає на такі якісні показники поліетилену як стійкість до теплового старіння та розтріскування і фотоокисних процесів, тангенс кута діелектричних втрат, діелектрична проникність, пробивна електрична напруга, санітарно – хемічні (органолептичні) властивости. Вміст оливи в поліетилені визначають за ІЧ- спектроскопією (градуювання за розчином у ССl4), тангенсом кута діелектричних втрат при частоті 103,104, 106 Гц, діелектричною проникністю – при частоті 106 Гц. Визначаються також показники текучості розплаву в г за 10 хв., зміни границь міцності і текучості при розтягуванні.

Таблиця 1.1

Характеристика властивостей нафтенових і полігліколевих олив (за даними виробника)

Показник | Нафтенові оливи | Полігліколі

Risella - 33 | HKM -40 | HKM - 70 | Лапрол 2502 – 2- 70 | Orites – 210 DS

Густина, кг/м3,

при 200С | 884 | 873 | 884 | 1078* | 1080*

Коефіцієнт

заломлення світла при 200С | 1,4820 | 1,4794 | 1,4800 | - | -

В’язкість

динамічна, сПз, при 300С | 104 | - | - | 353 | 423

В’язкість кінематична, сСт: при 300С

при 500С

при 1000С | 126

42,4

8,8 | 80,2

39,3

8,8 | 180

70,4

10,6 |

417

182

54,0 |

462

186

46,8

Кислотне число,

мг КОН/г | 0,007 | 0,006 | 0,006 | 0,019 | 0,016

Температура застигання, 0С | -20 | -13 | -10 | - | -

Температура спалаху в закритому тиглі, 0С | 202 | 195 | 205 | 216 | 220

Вміст води, % | 0 | 0 | 0 | - | -

Вміст механічних домішок, % | 0 | 0 | 0 | 0 | 0

* при 300 С

Вимоги до фізико-хемічних властивостей поліетилену визначають ГОСТ 16337-77 (для поліетилену) і ГОСТ 16336-77 (для композицій поліетилену). Діелектричні властивости поліетилену та його композицій визначаються за:

тангенсом кута діелектричних втрат – за ГОСТ 22372-77;

електричною міцністю при змінній напрузі частотою 50Гц – за ГОСТ 64333-71;

діелектричною проникністю при частоті 106 Гц – за ГОСТ 22372-71;

стійкістю до теплового старіння – за ГОСТ 16336-77.

До якісних показників поліетилену варто віднести і блок-ефект (склеювання плівок) та вміст екстрагованих речовин, що знаходяться у первинному поліетилені і які виділяються з нього при вторинній термопереробці. Вміст цих речовин визначається надлишком органічних речовин при мащенні етиленових компресорів мінеральними оливами, а також використанням легких мінеральних олив у якості розчинників при перекисному ініціюванні полімеризації етилену.

Техніко-економічне обґрунтування забезпечення мащення ущільнювальних елементів пов’язано не лише із якістю поліетилену, але й з простоєм компресорного обладнання на ремонт (по 2-7 днів 2-3 рази на рік), що для виробництв високої виробності, яким є синтез поліетилену, обертається значними економічними втратами. При цьому необхідно додати, що, після кожної заміни ущільнення, виникає необхідність 100-300 год. подавати через лубрікатори надлишок оливи для припрацювання пари тертя. Тоді поліетилен, що вироблений у цей період, містить значну кількість оливи і не відповідає вимогам, що висунуті до матеріалів кабельної ізоляції.

Вихідний робочий газ при виробці поліетилену – сухий етилен (99,0-99,9%), решта – домішки (пропілен, пропан, етан, метан, водень, азот та інші неагресивні гази). Жорстко контролюється вміст О2, бо навіть сліди його викликають полімеризацію етилену до реактора.

При вирішенні проблеми мащення етиленових компресорів варто враховувати, що з підвищенням температури газу розчинність олив в етилені зростає, але мінімум розчинності при цьому зміщується у бік більш високого тиску [17, 24, 53]. Таким чином, досягаючи високої мастильної здатности олив, можна знизити температуру в зоні контакту, в якій буде й спостерігатися максимальна розчинність оливи в етилені.

Відомо [53, 55], що із збільшенням температури розчинність газу в оливах зростає, але при цьому мінімум розчинності зміщується у бік більших тисків. Крім того, згідно [17, 18, 53, 55] в загальному випадку із зростанням молекулярної маси олив інтервал тисків, в яких спостерігається мінімум розчинності R, розширюється (рис. 1.1). При цьому із зростанням молекулярної маси для одного гомологічного ряду вуглеводнів розчинність їх в етилені зменшується. Виходячи з цього, необхідно прагнути використовувати оливи з достатньо великою молекулярною масою.

Відомо [53], що ізомери розчиняються в газах краще, ніж речовини нормальної будови, а взаємна розчинність рідини і газу зростає із наближенням їх фізичних і хемічних властивостей (рис. 1.1). Так, в етилені краще розчиняються оливи з етиленовим та іншим вуглеводневими ланцюгами.

Максимальна розчинність олив в етилені при температурах до 50-100єC і тисках до 200-300 МПа досить значна і складає, в залежності від природи оливи, від 300 до 3000 г/нм3 етилену (в перерахунку на нормальні фізичні умови), що становить від 0,25 до 2,5 кг на 1 кг стиснутого етилену [17, 24, 53].

Таким чином, збільшена взаємна розчинність газу і оливи (наприклад, вазелінової, нафтенової, полібутенової) буде знижувати експлуатаційні властивости олив, що приводить до малого терміну працездатності ущільнень.

Виходячи з цих даних, при виборі олив для мащення етиленових компресорів необхідно застосовувати оливи з великою молекулярною масою нормальної будови, при цьому можна досягнути ефекту збільшення антифрикційних властивостей за рахунок підвищення в’язкости.

Рис. 1.1. Узагальнені залежності розчинності рідин у газі при сталій температурі і підвищенні тиску [53]: б- t1<t2; б – М1