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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.46.2011.tde-25042011-112216
Document
Author
Full name
Tamy Koreeda
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2011
Supervisor
Committee
Matos, Jivaldo do Rosario (President)
Kawano, Yoshio
Wiebeck, Helio
Title in Portuguese
Caracterização termoanalítica e estudo de cura de compósito de resina epóxi e mica com propriedades elétricas isolantes aplicado em máquinas hidrogeradoras
Keywords in Portuguese
Cinética de decomposição térmica
Compósito mica-epóxi
Cura
Epóxianidrido
Isolação elétrica
Método termoanalítico
TG/DTG e DSC
Abstract in Portuguese
Atualmente, a participação da energia elétrica na matriz energética mundial é um assunto em evidência. O estudo do compósito isolante da barra estatórica, um dos componentes principais da máquina hidrogeradora, permite a obtenção de informações físico-químicas relevantes ao aperfeiçoamento do sistema, e também de estudos de comportamento térmico quando este é exposto à alta temperatura, por diferentes intervalos de tempo submetidos a estresses mecânicos, elétricos e/ou químicos. O sistema em estudo é o MICALASTIC®, desenvolvido pela empresa Siemens em 1960. Neste trabalho, as propriedades térmicas do compósito isolante, formado por uma fita de mica, resina epóxi (DGEBA), endurecedor (MHHPA) e acelerador naftenato de zinco (N-Zn) foram estudadas. Utilizando-se as técnicas termoanalíticas Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Termogravimetria e Termogravimetria Derivada (TG/DTG), o comportamento térmico de cada um dos materiais foi avaliado. As curvas DSC e TG/DTG também evidenciaram as possíveis interações químicas entre os componentes. Os estudos referentes à cura do material e da degradação térmica do compósito curado foram realizados. Observou-se claramente a influência da quantidade de acelerador na polimerização do sistema. A partir das curvas DSC, observou-se dois mecanismos de cura diferentes coexistentes, um com menor quantidade de N-Zn e outro com concentração maior, resultando em eventos de cura com início em temperaturas diferentes. Esse fato ainda não havia sido estudado desde a origem do sistema. Além disso, a perda de massa referente à evaporação do endurecedor no início do processo de cura foi confirmada a partir da caracterização do compósito por espectroscopia de absorção na região do infravermelho, comparando-se os espectros antes e após o fenômeno. Na prática, dois perfis de impregnação, o Homogêneo e o Heterogêneo, de barras condutoras são utilizados, e uma diferença significativa entre eles foi observada. Os estudos desenvolvidos devem ser associados a testes elétricos específicos para o melhor entendimento da relação entre a aplicação do material e suas propriedades teóricas termoanalíticas. Além disso, foi realizado o estudo cinético da decomposição térmica do compósito curado por métodos termogravimétricos, isotérmico e dinâmico.
Title in English
Thermoanalytical Charactherization and Cure Study of an Epoxy resin and Mica Composite with Insulating Electrical Properties applied in Hydrogenerators Machines
Keywords in English
Electrical insulation
Epoxyanhydride system
Mica-epoxy composite
TG/DTG and DSC
Thermal decomposition kinetics
Thermoanalytical method
Abstract in English
Currently, the electric energy participation in the world energy matrix is a significant issue. The insulating composite in stator bars, which are one of the most important components in hydrogenerator machines, allows the attainment of relevant physical and chemical information to system optimization, in addition to study thermal behavior when the material is exposed to high temperatures, for different time intervals and mechanical, chemical and/or electrical stress. The studied system is MICALASTIC®, developed by Siemens Company in 1960. In this work, thermal properties of this insulating composite, composed by mica tape, epoxy resin (DGEBA), hardener (MHHPA) and zinc naphtenate (N-Zn) as accelerator, were studied. Using thermoananalytical techniques as Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetry and Derivative Thermogravimetry (TG/DTG), thermal behavior of each material was evaluated. DSC and TG/DTG curves evidenced chemical interactions between components. The study relative to material curing and cured composite thermal degradation were described. It was clearly observed the N-Zn amount influence in the cure of system, and through DSC curves, it was possible to observe two distinct polymerization coexisting mechanisms, one with lower quantity of N-Zn and another one with bigger concentration, resulting in cure events starting in different temperatures. This fact has not been studied yet since the system has been originated. Besides that, the weight loss related to hardener evaporation starting with curing process was confirmed by composite characterization by FTIR spectra, before and after phenomenon. In practice, two impregnation patterns (Homogeneous and Heterogeneous) of conductive bars are used and a significant difference between them was observed. The developed studies have to be associated to electrical tests to a best understanding about material application and theoretical thermoanalytical properties. In addition, it was performed thermal decomposition of cured composite kinetic study by isothermic and dynamic thermogravimetric methods
 
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Publishing Date
2011-06-08
 
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