Produção e caracterização de materiais poliméricos para recobrimento de cabos condutores

Karen Stephanie de Andrade

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Type:	Dissertação de Mestrado
Title:	Produção e caracterização de materiais poliméricos para recobrimento de cabos condutores
Authors:	Karen Stephanie de Andrade
First Advisor:	Ricardo Geraldo de Sousa
Abstract:	Os cabos cobertos (cabos protegidos e/ou cabos isolados), dentre os diversos equipamentos do setor elétrico produzidos com materiais poliméricos, se destacam nas redes compactas de distribuição de energia. A obtenção de recobrimento polimérico para cabo condutor com maior suportabilidade à radiação ultravioleta e ao trilhamento elétrico é de fundamental importância para uso em redes compactas. No presente trabalho foram produzidas amostras de polietileno reticulado (XLPE) sem e com aditivo negro de fumo (NF), recobertas e não recobertas com nanopartículas (NPs) de dióxido de titânio (TiO2), para serem aplicadas como recobrimento de cabo condutor. As amostras foram submetidas ao envelhecimento acelerado por estresse ambiental (radiação ultravioleta, temperatura e umidade) em câmara de intemperismo artificial, durante 1000 e 2000 horas. As amostras, antes e após envelhecimento acelerado, foram caracterizadas pelas seguintes técnicas: medida de hidrofobicidade, espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) com espectroscopia por dispersão de energia de raios-x (EDS), termogravimetria (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). A hidrofobicidade das amostras analisadas foi pouco afetada pela adição de NF e/ou recobrimento de TiO2, bem como pelo envelhecimento acelerado por 1000 e 2000 horas em câmara de intemperismo artificial. Por MEV foi possível observar que as amostras aditivadas com NF e recobertas com TiO2 suportaram mais ao processo de degradação superficial em comparação com as demais amostras. De maneira geral, os resultados obtidos por FTIR, TG e DSC indicaram que a presença do NF, bem como de sua concentração, aumentaram a resistência do XLPE ao envelhecimento acelerado por estresse ambiental. O recobrimento das amostras com NPs de TiO2 não interferiu na hidrofobicidade e na estabilidade oxidativa das amostras aditivadas com NF, porém favoreceu na possível degradação superficial das amostras, principalmente quando elas foram expostas ao envelhecimento acelerado por estresse ambiental em câmara climática. O uso dos dois tipos de aditivo NF e do recobrimento de TiO2 não foram suficientes para impedirem o efeito da radiação ultravioleta na degradação das superfícies dessas amostras, apesar de se observar diferenças na degradação sofrida pelas amostras em função da adição do NF e do recobrimento com NPs de TiO²
Abstract:	The covered cables (protected cables and/or insulated cables), among the various devices of the electric sector produced with polymeric materials stand out in the compact power distribution networks. Obtaining polymeric coating for conductor cable to withstand higher ultraviolet radiation and electrical tracking is of fundamental importance to use in compact networks. In this work different samples of crosslinked polyethylene (XLPE) with and without carbon black additive (NF), and coated and uncoated with titanium dioxide nanoparticles (TiO2) were produced to be applied as coating conductor cable. The samples were submitted to accelerated aging by environmental stress (ultraviolet radiation, temperature and humidity) in a climatic chamber, during 1,000 and 2,000 hours. Before and after the accelerated aging, the samples were characterized by the following techniques: hydrophobicity, Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive spectroscopy (EDS), thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC). Both the presence of NF and and/or TiO2 coating does not affect significantly the hydrophobicity of XLPE samples as well as the accelerated aging for 1,000 and 2,000 hours in artificial weathering chamber. It could be observed from SEM images that samples containing NF and coated with TiO2 bore further surface degradation process compared with other samples. In general, the results obtained by FTIR, TG and DSC indicated that the presence of NF at different concentration showed a better resistance of the XLPE to accelerated aging by environmental stress. The coating of the sample with TiO2 do not interfere in the hydrophobicity and oxidative stability of samples containing NF, but it can influence the surface degradation of the samples, particularly when they were exposed to accelerated aging in climatic chamber by environmental stress. The use of the two types of NF additive and the TiO2 coating was not sufficient to prevent the effect of ultraviolet radiation on the degradation of the surfaces of these samples, while observing differences in the degradation suffered by the samples due to the addition of the NF and the coating with TiO²
Subject:	Cabos elétricos Compósitos poliméricos Dióxido de titânio Engenharia quimica
language:	Português
Publisher:	Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials:	UFMG
Rights:	Acesso Aberto
URI:	http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BAVLF2
Issue Date:	16-Feb-2016
Appears in Collections:	Dissertações de Mestrado

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