Desenvolvimento e avaliação do desempenho e compatibilidade de formulações de NBR quando em contato com óleo mineral isolante e éster natural isolante

Abstract

Resumo: A energia elétrica é importância para o desenvolvimento econômico e social e permitindo melhor qualidade de vida da sociedade. O sistema de geração de energia é bastante complexo e a distribuição à longas distâncias depende de transformadores. Esse equipamento possui isolamento sólido e liquido, além de vedações. O isolamento líquido, normalmente, é feito com óleo mineral isolante (OMI) e mais recentemente óleo vegetal, denominado éster natural isolante (ENI). A vida útil de um transformador é estimada em aproximadamente 20 anos, mas problemas com a compatibilidade química entre o líquido isolante e o material de vedação podem reduzir esse tempo e provocar vazamentos, gerando problemas ambientais, no abastecimento de energia elétrica, entre outros. Diversos são os materiais empregados na confecção de vedações elastoméricas que necessitam, além de boas propriedades mecânicas, resistência química e bom desempenho em diferentes faixas de temperatura. Dentre os elastômeros utilizados com essa finalidade está a borracha nitrílica (NBR) com diferentes teores de acrilonitrila. Neste trabalho foram desenvolvidos e avaliados o desempenho e a compatibilidade de formulações em borracha nitrílica, com diferentes plastificantes (dioctilftalato - DOP e plastificante polimérico) e diferentes sistemas de vulcanização (enxofre e peróxido de dicumila) envelhecidas em OMI e ENI. Foi observado no ensaio de reometria que os diferentes teores de acrilonitrila interferem nas propriedades reométricas, nas propriedades mecânicas após envelhecimento e na compatibilidade do material com o OMI e o ENI. Notou-se a tendência do DOP em migrar, através de ensaios de TGA e DMTA da amostra para o ENI. Também foi observada a influência do sistema de vulcanização peroxídica quando comparada ao sistema de vulcanização com enxofre e aceleradores nas propriedades de envelhecimento. Os resultados de dureza e tensão à ruptura também apresentaram variações após envelhecimento em OMI e ENI.

Abstract: Electrical energy is really important for the economic and social development, and fundamental for a better quality of life for society worldwide. The system of power generation and distribution is quite complex and it is assigned to a processor for long distances. The transformers use an insulation system consisting of a fluid and a solid insulator and a sealing system comprising an elastomeric gaskets and rings up. The insulating fluid is usually a mineral insulating oil (OMI) and most recently a vegetable oil called natural ester insulating (ENI). Shelf life of a transformer is estimated at about 20 years, but factors such as incompatibility of the fluid present in the system insulation and sealing materials often significantly reduce this lifetime and cause leaking and the loss of the transformer, as well as problems in the electricity supply. Various materials are used in the manufacturing of elastomeric seals that need, besides good mechanical properties, chemical resistance and good performance at different temperature ranges. Among the elastomers used for this purpose there is the nitrile rubber (NBR) with different levels of acrylonitrile. On this study, the was developed and evaluated the performance and compatibility of nitrile rubber formulations with different plasticizers (dioctylphthalate (DOP) and plasticizer polymer) and various vulcanization systems (dicumyl peroxide sulfur and 40% calcium carbonate) aged with insulating oil (IMO) and natural ester insulator (ENI) were developed and evaluated. It was observed that the different levels of acrylonitrile present in NBR interfere in rheometric properties, mainly in the optimal curing time, the mechanical properties after aging and material compatibility with and ENI. It was also observed the trend of the DOP in the sample migrate to ENI in TGA and DMTA analysis. The small increase of sulfur content (0.4 PHR) and hydrogen peroxide (0.8 PHR) to formulations showed not significantly affect the rheometric properties and hardness of the compositions, but seem to affect the tensile strength and elongation . The influence of the peroxidic vulcanization system was observed when compared to the sulfur and vulcanization accelerators system in aging properties.