Gummi Silicio in Isolatori ad Alta Tensione: Proprietates Classificationes et Applicationes

Ab medio saeculi XIX, materies insulantes admissae pro lineis transmissionis altae tensionis erant tantum ceramica et vitrum. A decennio 1940, cum emergentia materialium polymerorum, ceramica et vitrum iam non erant praefecta, incitans nationes Europae et Americae ad investigandum insulatores polymeros. Postea, extensa studia de physica, characteristicis electricis, longa fide et optimis formis insulatorum electricorum facta sunt, et productivitas continuo meliorata est.

Inter materiales macromoleculares capaces substituendi ceramica et vitrum, caoutchouc silicic ab decennio 1960 demonstravit performance applicationis practicae et inter varia polymera eminuit. Insulatores caoutchouci silicici praebent varios beneficia super insulatores ceramicos: primo, leves, faciles manipulationis et tutores; secundo, insulatores ceramicos facile rumpuntur per impactus, insulatores vero caoutchouci silicici efficaciter sustinent ictus mechanicos sicut collisiones vehicularum cum columnis utilitatis.

Quamvis alii materialia polymera praedicta beneficia habeant, solus caoutchouc silicicus minimam pollutionem ambientalem causat. Insulatores polymeri resistentes aquae sunt, prohibentes currentem fugitivum et arcos superficiales a guttulis aquae. Praeterea, hydrophobicitas insulatorum caoutchouci silicici celerius restituit quam aliorum insulatorum polymerorum, faciens eos durabilem materiam aptam ad usum longum in ambientibus asperis. Hoc articulus explicat characteristica caoutchouci silicici in insolatione electrica altae tensionis et recentes tendentias developmentales introducit.

1 Characteristica Caoutchouci Silicici

1.1 Characteristica Chimica Vincula Siloxanica

1.1.1 Vinculum Chimice Stabile

Dorsum caoutchouci silicici constat vinculis siloxanicis (Si-O). Propter magnam differentiam electropositivitatis inter Si (1.8) et O (3.5), structura polaris formatur, ut in Figura 1 (omissa) ostenditur, exhibens characteristica vinculi ionicis. Consequentia, energia vinculi Si-O maior est quam C-C (vide Tabulam 1). Et: (1) propter naturam ionicam catenae principalis, polaritas grouporum C-H in lateribus diminuta est, faciendo eos minus susceptibiles ad aggressionem aliorum molecule, sic excellentem stabilitatem chemicam praebendo; (2) quia Si difficiliter format duplicia vel triplex vincula, catena principalis minus pronus est ad decompositionem, et vincula Si-C itaque valde stabiles sunt, amplificantes stabilitatem dorsalis caoutchouci silicici.

1.1.2 Polymer Flexibilis Altus

Angulus vinculi siloxanici (Si-O-Si) magnus est (130°–160°), dante ei maiorem libertatem quam polymeris organicis (angulus vinculi C-C ~110°). Praeterea, longitudo vinculi Si-O (1.64 Å) longior est quam C-C (1.5 Å). Hoc significat moleculam totam polymeri esse mobilior et facilius deformabilis.

1.1.3 Structura Helix

Propter structuram helicoidalem polysiloxanica, vincula siloxanica in catena principali trahuntur intus per attractionem ionicam, dum exterior consistit ex groupis methylis cum debilibus interactionibus intermolecularibus, resultans in debiles vires intermoleculares.

1.2 Proprietates Caoutchouci Silicici

Ex characteribus chimicis descriptis in Sectione 1.1, caoutchouc silicicus habet sequentes proprietates aptas pro insolatione electrica altae tensionis.

1.2.1 Resistentia Caloris et Frigoris

Propter altam energiam vinculi et excellentem stabilitatem chemicam, caoutchouc silicicus habet meliorem resistantiam caloris quam polymera organica. Praeterea, propter vires intermoleculares debiles, habet bassam temperaturam transitionis vitreae et excellentem resistantiam frigoris. Ergo, eius performance stabilis manet sive in regione geographica qua usus est.

1.2.2 Resistentia Aquae

Superficies polysiloxanica composita est ex groupis methylis, dante ei proprietates hydrophobicas et itaque excellentem resistantiam aquae.

1.2.3 Proprietates Electricae

Caoutchouc silicicus pauciores atomos carbonis continet quam polymera organica, dante excellentem resistantiam arcus et tracking. Praeterea, etiam quando combustus, format silica insulans, amplificans ulterius excellentem performance insolationis electricae.

1.2.4 Resistentia Meteora

Ut in Tabula 1 ostenditur, energia vinculi siloxanici maior est quam energia luminis ultravioletti (UV), faciendo eum resistibilem ad senescendum UV-inductum. In testibus acceleratis resistentiae ozonis, polymera organica rumpuntur intra secundas vel horas, dum caoutchouc silicicus ostendit tantum levem diminutionem fortitudinis post quattuor septimanas senescendi, sine ruprura observata, indicans excellentem resistantiam ozonis (vide Tabulam 2). Pluvia acidula est mixta solutio ioniaca cum pH circa 5.6. Testis artificialis pluviae acidulae 500x concentrata factus est ut in Tabula 3 listatus. Caoutchouc silicicus exhibet excellentem resistantiam chemicam ut in Tabula 4 ostenditur. Quamvis exposition ad mixtas solutiones sicut pluvia acidula possit causare aliquas mutationes, impactus expectatur minime.

Nota: Ad temperatura ambiente, cum concentratione ozonis 200 ppm et tensione tractionis 50% applicata ad caoutchouc, superficies non rumpitur etiam post 28 dies senescendi.

Unitas: g per 2 L aquae deionizatae.

1.2.5 Deformatio Perpetua

Caoutchouc silicicus exhibet meliores characteristicae deformationis perpetuae (incluant elongationem perpetuam et set compressionis) ad tam temperaturae ambiente quam elevatae comparatus cum polymeris organicis.

2 Classificatio Caoutchouci Silicici

Caoutchouc silicicus potest classificari in solidum et liquidum iuxta statum ante vulcanizationem, et in peroxidum curing, additionem curing, et condensationem curing iuxta mechanismum vulcanizationis. Principale discrimen inter caoutchoucum silicicum solidum et liquidum iacet in pondere moleculari polysiloxanico. Caoutchouc silicicus solidus potest vulcanizari per peroxidum curing vel additionem curing, et communiter vocatur rubber vulcanizatum altae temperature (HTV) vel rubber coctus calore (HCR) (vide Tabulas 5 et 6).

Quamvis caoutchouc silicicus liquidus curatus per reactionem additionis etiam vulcanizari possit ad temperatura ambiente, designatur ut caoutchouc silicicus liquidus (LSR), rubber vulcanizatum basse temperature (LTV), vel rubber vulcanizatum duarum partium ad temperatura ambiente (RTV), iuxta methodum processus et temperaturam vulcanizationis. In fabricatione insulatorum polymerorum, injection molding et casting sunt processus communiter usi.

Unicomponent condensationis typus (moisture-cure) caoutchouc silicicus potest uti in munitis constructionis, tamquam in rebus electricis et electronicis. In applicationibus electricis, dilutae solvente rubber vulcanizati ad temperatura ambiente (RTV) caoutchouci silicici frequentissime asperguntur super insulatores ceramicos ut materialia protectiva.

2.1 Caoutchouc Silicicus cum Trihydroxyde Aluminio (ATH)

Caoutchouc silicicus cum bonis characteribus tracking et arc resistance potest obtineri incorporando altam loadingem trihydroxydi aluminii (ATH). Caoutchouc silicicus impletus 50 partibus per massam ATH exhibet acceptabilem resistantiam ad tracking altae tensionis (4.5 kV), cum excellenti resistantia arc, meteora, nebulae salis, et pluviae acidulae, aptum ut material insulans in regionibus cum gravi nebula salis. Tamen, propter altam loadingem ATH, huius materialis viscositas alta est (plasticitas mala) et fortitudo mechanica parva.

2.2 Caoutchouc Silicicus sine Trihydroxyde Aluminio (ATH)

In regionibus interioribus Europae et similium cum minima nebula salis et nive pollutionis, caoutchouc silicicus sine impletore ATH uti potest. In talibus casibus, selectio appropria basis caoutchouci silicici, tractamentum superficiale silica fumata, et additio agentium compositionis quae augmentant resistantiam tracking potest meliorare hydrophobicitatem ad satisfaciendum requisitis resistantiae tracking altae tensionis. Comparatus cum caoutchouco silicico impleto ATH, hic typus habet viscositatem minorem et proprietates mechanicas et electricas superiores.

2.3 Pro Accessoriis Cabelorum Exteriorum

Cum accessoria cabelorum exteriorum exponantur ad ambientes asperos, debent habere bonam resistantiam tracking. Materialia cum elongatione perpetua parva potest obtineri utendo polymeris cum densitate crosslinking optima, apta pro productis shrinkable ad temperaturam ambientem (cold-shrink).

2.4 Pro Accessoriis Cabelorum Interiorum

Accessoria cabelorum interiorum vix affici possunt a nebula salis, itaque resistantia tracking saepe non requiritur. Tamen, cum usus in applicationibus shrinkable ad temperaturam ambientem (cold-shrink), characteristicae deformationis perpetuae parvae necessariae sunt.

2.5 Applicationes Coating

Aspergens coating caoutchouci silicici super regiones graviter pollutatas potest conservare bonam hydrophobicitatem per longum tempus. Coatings etiam applicari possunt super insulatores iam installatos iuxta nive pollutionis, permittens continuationem servitii et economiam. Recentia reporta indicant quod coating insulatorum caoutchouci silicici potest amplificare retentionem hydrophobicitatis. Nunc duo principes typi existunt: insulatores coacti et insulatores ruberis typi.

3 Conclusio

Hoc articulus introduxit materialia caoutchouci silicici pro insulatoribus polymeris. Investigationes et tests continuo aguntur a variis institutionibus et manufacturis. Si alta fides demonstrari potest per testes durabilitatis et alios, usus insulatorum caoutchouci silicici expectatur expandi amplius.