No campo elétrico, uma das coisas essenciais para fios e cabos elétricos são os materiais isolantes e de revestimento.Durante muitos anos, o material de isolamento preeminente para cabos de energia foi o papel impregnado de óleo devido às suas excelentes propriedades elétricas.Tem também a capacidade de suportar um elevado grau de sobrecarga térmica sem deterioração excessiva.No entanto, devido à sua natureza higroscópica, a bainha metálica é corroída pela umidade.Havia, portanto, uma necessidade há muito sentida de um material de isolamento para cabos de energia, que tivesse uma combinação da natureza não higroscópica dos materiais termoplásticos.
A preparação de polímeros reticulados pode ser feita por dois métodos diferentes.Um é o método químico e o outro é o método ionizante.Embora a realização deste efeito de reticulação tenha mais de 150 anos, o efeito de reticulação da radiação ionizante foi demonstrado conclusivamente pela primeira vez por Charlesby.O método de reticulação por radiação é o mais produtivo para fios de pequeno porte e paredes finas e, portanto, os fios utilizados para equipamentos elétricos e eletrônicos foram produzidos pelo método de reticulação por radiação.O método é vantajoso devido ao baixo consumo de energia e necessita de pequeno espaço.O processo de radiação é facilmente controlado e tem potencial para economia de energia e também para controle da poluição.As características específicas da reticulação por radiação são resumidas a seguir: (1) A velocidade da linha de produção pode ser controlada.A cobertura em alta velocidade (extrusão) é possível, pois não há necessidade de agente de reticulação.Pelo uso de um acelerador com alta potência e baixa energia, a cura rápida pode ser alcançada.(2) A uniformidade da reticulação é excelente.A reticulação uniforme selecionando uma máquina apropriada e adotando um design ideal para alimentação de arame pode ser realizada.(3) Vários tipos de polímeros podem ser preparados, dependendo do grau de reticulação pelo processo de reticulação por radiação.Além disso, o processo de cura por radiação é mais preferível do que o processo de cura por vapor.No processo de cura a vapor, a água que penetra na camada de polímero sob alta pressão de vapor cria uma série de “microvazios”, que podem induzir a ruptura por descarga parcial em forma de árvore quando o cabo está em serviço.Embora o fenômeno seja muito complicado, as árvores podem crescer e causar uma diminuição na rigidez dielétrica dos cabos.Além disso, o processo de cura a vapor apresenta algumas desvantagens do ponto de vista do consumo de energia: (a) é necessária alta pressão de vapor para obter uma temperatura elevada;(b) a eficiência da condução térmica externa ao cabo é baixa e (c) grande quantidade de energia é consumida pelo condutor do cabo, o que resulta em uma menor eficiência térmica e também em um tempo mais longo para a reação de reticulação.A cura por radiação é uma candidata para os processos secos.No entanto, existe o problema de que o acúmulo de elétrons interrompido e/ou formado na camada de isolamento pela irradiação também pode induzir a quebra parcial em forma de árvore durante e após a irradiação.É completamente diferente do “processo sem água”.Como o cabo de polímero contém alta umidade e grandes vazios, o processo de cura é necessário.Além das vantagens acima, os materiais semicondutores podem ser introduzidos facilmente no processo de cura por radiação, o que não é fácil no caso do processo de cura a vapor, pois a maioria dos materiais não suporta a alta temperatura e pressão.
A técnica de enxerto de radiação também confere condutividade à matriz.Este é o método único de combinação da matriz condutora com a isolante.Esta técnica envolve a desativação do polímero da estrutura principal com um monômero adequado por enxerto e subsequente deposição do polímero condutor sobre a superfície ativa da estrutura principal.Além do comportamento isolante, neste caso o polímero pode comportar-se como condutor.Embora ainda não tenha sido estabelecido, pode exibir diversas aplicações potenciais, como blindagem EMI, revestimentos condutores e agentes antiestáticos.Bhattacharya et al.prepararam os compósitos polímero–FEP-g-(AA)–PPY e polímero–FEP-g-(sty)–PPY.Inicialmente, o polímero-FEP foi irradiado a partir de uma fonte de Co-60 e o filme foi então mergulhado em diferentes porcentagens de monômeros.O PPy foi então depositado sobre a superfície enxertada por polimerização oxidativa do pirrol usando cloreto férrico como oxidante.A resistência da superfície diminui e é da ordem de 104–105 ohm/cm2.A resistência superficial depende da porcentagem de enxertia de monômeros.Usando esta técnica, a condutividade superficial em vez da condutividade global pode ser aumentada.O comportamento fotocondutor do filme também pode ser transmitido pela técnica de enxerto.Acetato de celulose-g-(N-vinilcarbazol) e acetato de celulose-g-(N-vinilcarbazol-metacilato de metila) são os exemplos de filme fotocondutor.
Na indústria de cabos elétricos, são utilizadas principalmente borrachas de polietileno, cloreto de polivinila (PVC) e EPDM.O polietileno é utilizado devido às suas excelentes propriedades elétricas e maior durabilidade.O polietileno de baixa densidade é preferido ao polietileno de alta densidade por vários motivos. Os motivos são os seguintes: (a) mais flexibilidade;(b) maior rigidez dielétrica que o polietileno de alta densidade;(c)vida mais longa que o HDPE;(d) menos difícil de processar do que o HDPE e (e) menor risco de inclusão de vazios no isolamento do LDPE, o que causa ionização.Apesar de todas essas vantagens, o LDPE tem suas próprias limitações como material de isolamento de cabos.Sendo um polímero termoplástico, tem uma temperatura de amolecimento em torno de 105–115⬚C e tem tendência a ocorrer fissuração por tensão quando está em contato com certos agentes tensoativos.A reticulação de moléculas de polietileno melhora as propriedades térmicas e físicas, enquanto suas propriedades elétricas permanecem praticamente inalteradas.O polietileno reticulado não é, portanto, mais um polímero termoplástico.Ele amolece no ponto de fusão cristalino do polietileno e assume uma consistência elástica semelhante à borracha, uma propriedade que mantém durante novos aumentos de temperatura, até se tornar carbonizado sem derreter a 300°C.A tendência à fissuração por tensão desaparece completamente e é adquirida uma resistência muito boa ao envelhecimento em ar quente.Cabos de polietileno reticulado são amplamente preferidos devido às suas excelentes propriedades elétricas e físicas.É capaz de suportar grandes correntes, resiste a pequenos raios de curvatura e é leve, permitindo uma instalação fácil e confiável, ou seja, está livre de limitações de altura, pois não é composto por nenhum óleo e, portanto, está livre de falhas devido à migração de óleo no óleo. cabo de campo.Também geralmente não necessita de bainha metálica. Assim, está livre das falhas peculiares aos cabos com bainha metálica, corrosão e fadiga.Hoje em dia, a reticulação por radiação é aplicada industrialmente não apenas ao polietileno, mas também a outros polímeros, como cloreto de polivinila, poliisobutileno, etc. Por si só, o PVC é um polímero extremamente instável.Só começou a ganhar importância comercial após o desenvolvimento de meios eficazes de estabilização.Com a ajuda de agentes modificadores (estabilizadores, plastificantes, cargas e outros aditivos), o PVC pode ser feito para exibir um amplo espectro de propriedades, que vão desde extremamente rígido até muito flexível.A diversidade de sua aplicação e seu baixo custo são responsáveis pela sua importância no mercado mundial.
Para aumentar a eficiência da reticulação, os polímeros raramente são usados em sua forma pura.Plastificantes, antioxidantes e enchimentos têm seu papel na respectiva maneira de conferir as propriedades necessárias.A adição é melhor durante o processo de reticulação.Plastificantes são adicionados aos polímeros para reduzir a fragilidade do produto polimérico.Eles afetam a reticulação sempre que participam da geração de radicais livres ou entram nas reações de propagação.Dibutil ftalato, tritolil fosfato e dialil fosfato são os exemplos comuns de plastificantes para PVC.A flexibilidade e a elasticidade, que são muito importantes no isolamento elétrico, são melhoradas com a adição de plastificantes ao PVC.Na verdade, no caso do PVC, que é polar devido à estrutura desequilibrada, dá origem a fortes ligações intermoleculares, que unem rigidamente as cadeias macromoleculares, tornando-as inflexíveis.Os antioxidantes são outro grupo de aditivos necessários para qualquer mistura reticulada projetada com o propósito prático de comparar maior estabilidade termooxidativa na produção de um polímero.Geralmente eles afetam a reticulação eliminando radicais, que podem formar ligações cruzadas.RC (4,4-tio-bis(6-terc-butil-3-metilfenol), MB(Mercapto benzoimidazol) são os exemplos de antioxidantes utilizados por Ueno et al. Além de plastificantes e antioxidantes, são necessários corantes, como os materiais de isolamento de fios têm sido usados especialmente para eletrodomésticos. Os corantes para plásticos incluem uma variedade de materiais inorgânicos e orgânicos. Os aditivos descoloridos não são preferidos neste campo. Os enchimentos são geralmente adicionados para melhorar suas propriedades físico-mecânicas e processabilidade. Um efeito positivo dos enchimentos pode ser observado durante a reticulação por irradiação. Verifica-se que o rendimento de radicais no polietileno aumentou em 50%, quando uma pequena quantidade (0,05%) de aerosil é adicionada. Supõe-se que uma maior produção de radicais ocorre na interfase aerosil– polietileno, onde as macromoléculas podem estar no estado de desequilíbrio de cepas não compensadas. Com um maior teor de carga, pode ocorrer uma transferência de energia da carga para a fase polimérica e, assim, contribuir para um maior rendimento de radicais livres.Além disso, a combinação de irradiação com mistura reativa pode afetar a localização das ligações cruzadas ao longo das cadeias poliméricas.
Em suma, a radiação desempenha um papel importante no processamento de polímeros que é utilizado no campo eléctrico. A 'reticulação por radiação' é o fenómeno pelo qual as propriedades dos polímeros podem ser melhoradas.É o método mais avançado, como a 'vulcanização', que apresenta algumas limitações.A eficiência da reticulação pode ser melhorada pela escolha de monômeros adequados.No processo de reticulação por radiação, a adição de plastificantes, cargas e retardadores de chama é bastante eficaz no processo de reticulação por radiação.O método de reticulação por radiação também é muito útil na preparação de materiais semicondutores.Além disso, a técnica de enxerto de radiação também pode ser empregada para preparar o filme compósito condutor e filmes com comportamento fotocondutor.
Horário da postagem: 02 de maio de 2017