Materiais dielétricos de compostos híbridos de mica e hidroxiuretanas obtidas via rota de fixação de CO2 - Lopes, José Humberto (2020)
O sistema de isolamento elétrico em Hidrogeradores usados atualmente, são compostos de dois itens principais, o isolamento feito por resina epóxi curada com aminas ou anidridos e pelo uso de uma fita de papel de mica como elemento de proteção térmica e efeito corona. Esse modelo apresenta dois desafios ainda sem solução e que acarretam problemas de confiabilidade de equipamentos de alta responsabilidade, a falha causada pelo excesso de reticulação gerada pelo sistema epóxi, o que provoca ao longo do tempo fraturas, trincas e outros defeitos mecânicos que afetam o sistema de isolamento elétrico e as perdas elétricas geradas pelo uso da fita de mica no formato de papel, que cria uma interface propicia para geração de descargas parciais que comprometem o isolamento elétrico do sistema e o tempo de vida do equipamento. A Tese aqui apresentada buscou uma nova rota para solucionar esses dois principais problemas, a substituição da fita de mica, pelo uso de uma mica sililada com o aminossilano (3-aminopropiltrimetóxissilano, APTS) dispersa na matriz polimérica e a melhoria da resistência à fratura via aumento das propriedades elásticas ao substituir o sistema epóxi pelo uso da hidroxiuretana, NIPU e HNIPU, de bisfenol A. Na obtenção dessas hidroxiuretanas utilizou-se como monômero o bisfenol A diciclocarbonato, DGEBA, obtido pela rota de CO2. Esse monômero reagiu com os grupos amino da mica sililada e com a isoforenodiamina para formar os diversos compostos testados. As matérias-primas e os protótipos preparados foram caracterizados quanto à sua estrutura química por técnicas espectroscópicas (Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear, Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho, Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X) e ensaios físico-químicos como molhabilidade, absorção de água, % de gel e estabilidade em THF. As propriedades elétricas foram caracterizadas por espectroscopia de impedância e ensaio de rigidez dielétrica. A análise morfológica foi feita por Microscopia Eletrônica de Varredura e microanálise por espectroscopia dispersiva em energia (EDS). As propriedades mecânicas e térmicas foram obtidas por Análise Termogravimétrica, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Dinâmico Mecânica (DMA) e Nanoindentação e suas propriedades químicas. Os protótipos de HNIPU mostraram resultados extremamente positivos do ponto de vista químico, mecânico (componente elástica) e principalmente em relação às solicitações elétricas, sendo os valores de Fator de dissipação, uma medida indireta de descargas parciais, superior inclusive ao sistema atual com fita de papel de Mica. Do ponto de vista térmico um dos protótipos atendem a Tg (Transição vítrea) da aplicação, 70º C, porém novos esforços deverão ser enveredados para que o material atinja o limite de 130 oC. Quanto aos protótipos NIPU, não se mostraram adequados para serem um substituto ao sistema atual, além da questão térmica inferior, mostraram-se frágeis do ponto de vista mecânico. Contudo, podem ser uma opção para locais onde a solicitação mecânica e térmica seja de natureza inferior. Um avanço nessa TESE foi o uso da mica sililada, a mesma trouxe a inovação de uso desse conceito para melhorar as propriedades térmicas de sistemas como NIPU, HNIPU e também ao próprio sistema atual, Epóxi. A mesma mostrou que pode ser uma opção para melhoria das características elásticas do sistema atual, além de comprovar que seu uso pode ser uma opção a fita de Papel de Mica usada atualmente no sistema epóxi/anidrido.