ES2250580T3

ES2250580T3 - Material aislante electrico para alta tension.

Info

Publication number: ES2250580T3
Application number: ES02076474T
Authority: ES
Inventors: Malcolm Whyatt; John David Stoker; Mary Elizabeth Hinton; Stephen Day
Original assignee: Tyco Electronics UK Ltd
Current assignee: Tyco Electronics UK Ltd
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2006-04-16
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: US6653571B1; AU8550098A; NO20000468L; KR100616366B1; IL133737A0; GB9715946D0; IL133737A; DE69831881T2; DE69831881D1; EP1000116A1; EP1227505A2; BR9811581A; DK1227505T3; CA2296097A1; NO20000468D0; CN1265124A; ATE306514T1; WO1999006479A1; EP1227505A3; EP1227505B1

Abstract

Un material eléctrico aislante que es adecuado para aplicaciones de alta tensión, que comprenda: (a) un material polimérico, y (b) un aditivo incorporado en el material polimérico, el aditivo comprenda un compuesto de fórmula: Rf-O2C(CH2)xCO2- R''f dónde Rf y R''f se sustituyen por cadenas alifáticas de flúor, y x es un número entero en el rango de 9 a 18.

Description

Material aislante eléctrico para alta tensión.

La presente invención se refiere a materiales aislantes eléctricos que son adecuados para aplicaciones de alta tensión. En particular, la invención se refiere a aditivos para materiales aislantes poliméricos, en especial para mejorar las propiedades hidrófugas de estos materiales y/o para suprimir la posibilidad de presencia de corrientes de fuga sobre estos materiales a altas tensiones.

En las aplicaciones a alta tensión (por ejemplo 1 kV o superior), la condensación del agua sobre la superficie del material aislante polimérico puede resultar en corrientes de fuga a través de la superficie del material aislante. Estas corrientes de fuga normalmente provocan que la temperatura del material aislante aumente, llevando a la evaporación de la humedad y a la formación de las llamadas bandas secas. Esto a la vez generalmente conlleva a descargas eléctricas sobre la superficie de aislamiento. Esta actividad de descarga eléctrica produce subproductos corrosivos como ozono, óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre, y radiación ultravioleta. Si el material aislante se expone al aire libre, estos subproductos se pueden soplar o se pueden limpiar con agua, y como consecuencia pueden causar poco daño o no al material aislante polimérico. Sin embargo, si el material aislante se protege en algún grado del aire libre (por ejemplo si se encierra en un gabinete) los subproductos de la actividad de descarga eléctrica pueden permanecer y atacar la superficie del material aislante polimérico. Los procesos electroquímicos que ocurren sobre la superficie del material aislante durante las descargas eléctricas a menudo causan la oxidación electroquímica del material aislante.

El efecto de esta oxidación electroquímica es generar especies químicas polares, como ácidos carboxílicos, por ejemplo, sobre la superficie del material aislante polimérico. Esto resulta en que la superficie del material aislante se vuelve menos hidrofóbica y más hidrofílica. Consecuentemente el agua que condensa sobre la superficie del material aislante tendrá tendencia a mojar la superficie más fácilmente, y como consecuencia causará corrientes de fuga más elevadas y mayor actividad de descarga eléctrica. Esto induce la producción de subproductos más corrosivos que atacan la superficie del material aislante, degradándola más. En condiciones de humedad, como consecuencia, el material aislante está sujeto a un ciclo de corrientes de fuga elevadas, descargas eléctricas, generación de subproductos corrosivos, y degradación electroquímica.

La patente de E.E.U.U. número 4,189,392 (Raychem) divulga un material eléctrico aislante que comprende un material polimérico (que incluye un relleno contra el encaminamiento de descargas) que presenta un compuesto inhibidor de la erosión, hidrofóbico, no-iónico, sustituido por flúor incorporado dentro. El compuesto inhibidor de la erosión tiene una cadena carbonada alifática sustituida por flúor unida a un grupo que tiene afinidad por el material polimérico y/o el relleno contra el encaminamiento de descargas. La patente divulga un gran rango de compuestos sustituidos por flúor para su incorporación en el material polimérico. La cadena carbonada alifática sustituida por flúor comprende al menos cuatro átomos de carbono, y preferentemente comprende de 6 a 18 átomos de carbono. La cadena carbonada sustituida por flúor es preferentemente un grupo alquilo fluorinado, por ejemplo un grupo hexilo, heptilo, octilo, nonilo o decilo. Preferentemente uno, y más preferentemente dos, átomos de carbono adyacentes inmediatamente a la unión con el grupo que tiene afinidad para el material polimérico y/o el relleno contra el encaminamiento de descargas es un grupo -CH_{2}- no sustituido. El compuesto puede tener más de una cadena carbonada alifática sustituida por flúor, por ejemplo dos de estas cadenas unidas a un grupo divalente con afinidad para el material polimérico y/o el relleno contra el encaminamiento de descargas.

La cadena carbonada sustituida por flúor de la patente de E.E.U.U. número 4,189,392 puede estar unida directamente al grupo que tiene afinidad por el material polimérico y/o el relleno contra el encaminamiento de descargas, o puede estar unida a través de una unión alcóxido, acilo, amido o éster. Las uniones de éster se prefieren en particular. La naturaleza del grupo que tiene una afinidad para el material polimérico y/o el relleno contra el encaminamiento de descargas depende del material polimérico al que el compuesto sustituido por flúor se tiene que incorporar y del relleno utilizado. Donde el grupo tiene afinidad por el material polimérico, puede contener agrupaciones atómicas similares a las del material polimérico. La patente divulga que donde el material polimérico comprende una poliolefina o un copolímero olefínico, el grupo que tiene una afinidad para el material polimérico puede contener una cadena carbonada que contenga hasta alrededor de 100 átomos de carbono, preferentemente de 3 a 20 átomos de carbono. Cuando el material polimérico comprende un polímero de acrilato o metacrilato, el grupo preferentemente contiene motivos polares, por ejemplo grupos éster, éter o amida. De forma similar para las resinas de epóxido, poliuretanos, poliéteres y gomas de epiclorohidrinas, los grupos que contienen uniones epóxido, uretano o éter se pueden utilizar apropiadamente. Cuando el material polimérico comprende un polímero de silicona, el grupo preferentemente contiene uno o más átomos de silicio enlazados a un oxígeno, carbohalógeno, nitrógeno o hidrógeno, por ejemplo el grupo puede contener una o más uniones de siloxano, o una cadena polisiloxana que contenga hasta alrededor de 40, y preferentemente de 4 hasta 30 uniones siloxano. El grupo que tiene afinidad por el material polimérico puede comprender más de uno de los grupos y uniones citadas anteriormente si se desea.

Tal y como ya se ha mencionado, la patente de E.E.U.U. número 4,189,392 se refiere a un rango muy amplio de compuestos sustituidos por flúor que se pueden utilizar. La patente también divulga un gran número de compuestos específicos adecuados. Uno de estos compuestos que se menciona es azelato de perfluoro telómero (MPD3712 fabricado por Du Pont). La patente divulga que se cree que éste es el éster del ácido azelaico de RfCH_{2}CH_{2}OH donde Rf es principalmente un perfluoroalquilo de C_{4}-C_{6}.

Anterior a la presente especificación, se comentó que en condiciones de humedad, de alta tensión, el material aislante polimérico se degrada con el tiempo debido al ciclo de elevadas corrientes de fuga, a la actividad de descarga eléctrica y ataca los subproductos corrosivos. A la práctica, las instalaciones de alta tensión normalmente no estarán sujetas a la condensación de la humedad todo el tiempo. Normalmente, esta condensación ocurrirá sólo durante un clima mojado o húmedo, o durante la noche cuando la temperatura ambiente puede caer por debajo el punto de condensación. Después de haber caído durante un clima seco, la temperatura puede aumentar por encima del punto de condensación, dejando que el material aislante se seque. Los inventores de la presente invención han encontrado que, si durante estos periodos secos, el material aislante recupera su hidrofobicidad (es decir, su habilidad para repeler el agua), la degradación gradual del material puede retrasarse dramáticamente.

Los inventores de la presente invención han divulgado un rango específico, seleccionado, pequeño de compuestos sustituidos por flúor, que cuando se incorporan como aditivos dentro de un material aislante polimérico, inesperadamente dotan el material aislante de una retención de la hidrofobicidad y una recuperación dramáticamente superior (y en consecuencia la supresión de la corriente de fuga bajo condiciones de humedad), en comparación con los compuestos aditivos usados anteriormente.

De acuerdo con un primer aspecto, la invención proporciona un material eléctrico aislante que es adecuado para aplicaciones de alta tensión, que incluye:

a) un material polimérico, y

b) un aditivo incorporado dentro del material polimérico, el aditivo comprende un compuesto de fórmula:

Rf-O_{2}C(CH_{2})xCO_{2}-R'f

donde Rf y R'f son cadenas alifáticas sustituidas por flúor, y x es un número entero dentro del rango de 9 a18.

De acuerdo con un segundo aspecto, la invención proporciona un compuesto adecuado para su uso como aditivo en un material eléctrico polimérico aislante que es adecuado para aplicaciones de alta tensión, el compuesto presenta la fórmula:

Rf-O_{2}C(CH_{2})xCO_{2}-R'f

donde Rf y R'f son cadenas carbonadas sustituidas por flúor, y x es un número entero dentro del rango de 9 a 18.

De acuerdo con un tercer aspecto, la invención proporciona el uso de un compuesto de fórmula:

Rf-O_{2}C(CH_{2})xCO_{2}-R'f

donde Rf y R'f son cadenas carbonadas sustituidas por flúor, y x es un número entero dentro del rango de 9 a 18, como aditivo en el material eléctrico polimérico aislante que es adecuado para aplicaciones de alta tensión.

Se sabe que la hidrofobicidad superficial se puede determinar por medio de medidas del ángulo de contacto (como mayor sea el ángulo de contacto, la superficie será más hidrofóbica). Además, actualmente se acepta que las llamadas medidas del ángulo de contacto en equilibrio o dinámico se aplican sólo a superficies teóricas ideales, es decir una superficie que sea atómicamente suave y completamente homogénea (químicamente y físicamente). A la práctica, por supuesto, ninguna superficie es perfectamente suave y homogénea. Para las superficies reales, se ha encontrado que el ángulo de contacto dinámico de retroceso es una medida más fiable de la hidrofobicidad que el ángulo de contacto estático. Se cree que es porque el aspecto más importante de la hidrofobicidad superficial (al menos en relación a los materiales aislantes de alta tensión) es la manera en la que el agua corre sobre la superficie del material. Si una gota de agua deja un largo rastro de agua que ha mojado la superficie del material a medida que pasa por sobre la superficie, entonces la superficie es claramente no muy hidrofóbica. Si, por otro lado, una gota de agua no deja sustancialmente rastro de agua, entonces la superficie es claramente hidrofóbica. Una buena y repetible medida de si una gota deja o no un rastro mojado sobre una superficie es el ángulo de contacto de retroceso dinámico de gota colgante sobre la superficie. Esto es el ángulo de contacto de la gota medido mientras el líquido de la gota se absorbe con una jeringa o una pipeta a velocidad constante. Si el ángulo de contacto es pequeño (por debajo de 40 grados-50 grados), entonces la superficie no es muy hidrofóbica, pero si es mayor (por ejemplo por

\hbox{encima de
40 grados-50 grados) entonces es
hidrofóbica.}

Medidas del ángulo de contacto

Las medidas del ángulo de contacto dinámico de retroceso se llevaron a cabo mediante el método bien conocido de "gota colgante " (con agua destilada) utilizando un aparato "Sistema de ángulo de contacto G2" fabricado por Kruss. Un ángulo de contacto de gota colgante es el ángulo a través de una gota del líquido sobre una superficie horizontal plana, entre el plano de la superficie plana y el ángulo de la tangente del borde de la gota donde contacta la superficie. Las gotas de líquido se colocan sobre la superficie horizontal plana mediante una jeringa. Tal y como se ha mencionado anteriormente, un ángulo de contacto de gota colgante de retroceso dinámico es el ángulo de contacto de la gota medida mientras el líquido de la gota se absorbe con la jeringa a velocidad constante.

Se llevaron a cabo medidas del ángulo de contacto de gota colgante de retroceso dinámico sobre muestras de cinco materiales aislantes eléctricos diferentes, cada uno presentaba una composición que se muestra a continuación (los porcentajes son en peso):

Copolímero EVA:

\hskip4,7cm

49.35%

Trihidrato de alúmina:

\hskip4,1cm

37.13%

Anti-oxidantes, pro-rads, pantallas uv, uv diversos, estabilizadores de uv, agentes de acoplamiento, desecadores de humedad y ayudas del proceso:

\hskip3,3cm

12.72%

Mezcla de compuestos aditivos repelentes al agua:

\hskip0,2cm

0.80%

Composición de la mezcla de compuestos aditivos repelentes al agua:

CF_{3}(CF_{2})yCH_{2}CH_{2}O_{2}C(CH_{2})xCO_{2}CH_{2}CH_{2}(CF_{2})_{z}CF_{3}

donde, para cada muestra:

y = 5, z = 5: 20.05%

y = 5, z = 7: 31.83%

y = 5, z = 9 \hskip0,4cm o \hskip0,2cm y = 7, z = 7: 25.45%

y = 5, z = 11 \hskip0,2cm o \hskip0,2cm y = 7, z = 9: 13.02%

y = 7, z = 11 \hskip0,2cm o \hskip0,2cm y = 9, z = 9: 5.41%

y = 9, z = 11: 2.28%

y = 11, z = 11: 0.93%

El número entero x era diferente para cada muestra, tal y como se muestra a continuación:

Muestra 1:: x = 4

Muestra 2:: x = 7

Muestra 3:: x = 10

Muestra 4:: x = 14

Muestra 5:: x = 20

Se preparó un disco circular plano de cada una de las muestras de material aislante (2 mm de grosor, 25 mm diámetro). Se midieron los ángulos de contacto dinámico de retroceso de gota colgante para el agua destilada para cada disco. El caudal de salida en cada caso era de 0.88 \muls^{-1}. Se llevaron a cabo 10 medidas por muestra, y se registró el valor promedio.

Después, cada uno de los cinco discos a su vez, se sometieron a condiciones de humedad y a alta tensión, tal y como se muestra a continuación:

Se colocó el disco en una cámara de prueba acotada y se montó en un sujetador de muestra. El sujetador de muestra se equipó con un electrodo de tierra de diámetro mayor que el disco, con el que un lado entero del disco estaba en contacto. Se colocó al lado del sitio opuesto del disco un electrodo cilíndrico con un diámetro de 10 mm, y una terminal hemisférica que se encontraba separada en el punto más cercano a 5 mm del centro del disco.

El disco montado se pre-condicionó en la cámara de prueba acotada durante 20 minutos en una atmósfera del 100% de humedad. Después el disco se expuso a diez, inmediatamente consecutivos, periodos de 30 segundos separados de actividad de descarga eléctrica en qué el electrodo cilíndrico se encontraba a un potencial de 50 kV, 100 Hz a.c. (Consecuentemente esto era una prueba extremadamente drástica que se diseñó para probar los materiales aislantes en condiciones más duras que las que se expondrán típicamente en un uso normal.) Se eliminó el disco de la cámara de prueba acotada y se secó mediante la sopladura con aire comprimido.

Después se midieron los ángulos medios de contacto dinámico de retroceso de gota colgantes (tal y como se ha citado anteriormente) para la superficie del disco que se había expuesto a actividad de descarga eléctrica. Estas mediciones se llevaron a cabo a intervalos de 20 minutos, 3 horas, y 24 horas después de la exposición a la descarga eléctrica.

Tal y como ya se ha mencionado, como mayor es el valor del ángulo de contacto, más hidrofóbica es la superficie del material aislante. Se considera que el material es suficientemente hidrofóbico si el ángulo de contacto dinámico de retroceso de gota colgante es de al menos alrededor de 40 grados-50 grados, preferentemente de al menos 50 grados.

Estos resultados son totalmente inesperados. Muestran que dos de las muestras, en particular la muestra 3 (x = 10) y la muestra 4 (x = 14), se comportan muy diferente respeto a las otras tres muestras.

Para las muestras 1, 2 y 5 (x = 4, 7 y 20 respectivamente), el ángulo de contacto de retroceso promedio descendió dramáticamente después de la exposición a descargas eléctricas, comparado con el ángulo de contacto antes de esta exposición. Para las muestras 1 y 2, el valor del ángulo de contacto 20 minutos después de las descargas eléctricas cayó hasta alrededor de 23% y 38% respectivamente, del valor previo a la descargas eléctricas, y para la muestra 5, la figura era de alrededor del 54%. Por el contrario, las figuras correspondientes a las muestras 3 y 4 eran de alrededor del 70% y 84% respectivamente. Así, un tiempo corto después de la exposición a actividad de descarga eléctrica, las muestras 3 y 4 retuvieron su hidrofobicidad en una magnitud significativamente mayor que las muestras 1, 2
y 5.

Las figuras en las que los las medidas de los ángulo de contacto se llevaron a cabo 24 horas después de la exposición a la actividad de descarga eléctrica son aún más significantes y sorprendentes. Para las muestras 1, 2 y 5, los ángulos de contacto fueron de sólo el 23%, el 50% y el 42% respectivamente de su valor antes de la exposición a descarga eléctrica (y absolutamente por debajo los 50 grados). Para las muestras 3 y 4, sin embargo, los valores de los ángulos de contacto se recuperaron hasta alrededor de el 88% y alrededor del 82% respectivamente, de sus valores iniciales (y absolutamente por encima los 50 grados).

Son hallazgos extremadamente significativos porque, tal y como se ha explicado anteriormente, la habilidad de un material aislante para recuperar su hidrofobicidad durante el periodo seco que sigue a la actividad de descarga eléctrica en condiciones húmedas es crucial para evitar, o al menos desacelerar, la degradación gradual del material aislante durante un tiempo. En particular, la habilidad de un material aislante para recuperar su hidrofobicidad durante un periodo de 24 horas es importante a la práctica, porque del ciclo de 24 horas de temperaturas que descienden por debajo el punto de condensación por la noche (causando la condensación sobre el material aislante) y que aumentan por encima el punto de condensación durante el día (causando que el material aislante se seque).

Realizaciones preferidas de la invención

El compuesto aditivo de acuerdo con la invención se puede utilizar para aumentar el tiempo en que el material polimérico sustancialmente retiene su hidrofobicidad en condiciones de humedad durante su uso en aplicaciones de alta tensión, en comparación con el material polimérico si el aditivo no está presente. Adicionalmente o alternativamente, el compuesto aditivo se puede utilizar para mejorar y/o acelerar la recuperación de la hidrofobicidad del material polimérico en condiciones de sequedad siguiendo una reducción de la hidrofobicidad en condiciones de humedad. Además, el compuesto aditivo se puede utilizar para suprimir la aparición de corrientes de fuga sobre la superficie del material polimérico.

Se mencionó anteriormente que el compuesto aditivo presenta la fórmula general:

Rf-O_{2}C(CH_{2})_{x}CO_{2}-R'f

donde Rf y R'f se sustituyen por cadenas alifáticas fluoradas, y x es un número entero en el rango de 9 hasta 18.

Preferentemente, el número entero x es de al menos 10. Es preferentemente no superior a 17, más preferentemente no superior a 16, aún más preferentemente no superior que 15, especialmente no superior que 14. El rango preferido de x es por consiguiente 10-14. Un valor en particular preferido de x es de 10.

Rf y/o R'f son preferentemente grupos alquilo fluorados. Más preferentemente, Rf y/o R'f son grupos alquilo fluorados de fórmula:

CF_{3}(CF_{2})_{n}(CH_{2})_{m}-

donde n es un número entero en el rango de 5 a 11, y m es 0, 1 o 2 (preferentemente 2).

De hecho, el aditivo normalmente se encontrará presente como una mezcla de este rango de compuestos, en que el número entero n de cada grupo alquilo fluorado es cualquiera de 5, 6, 7, 8, 9, 10 o 11. Una mezcla en particular preferida se describe más arriba, que se utiliza para las medidas del ángulo de contacto.

El material polimérico del material aislante puede comprender, en general, cualquier material polimérico adecuado para aplicaciones de alta tensión. Sin embargo, los materiales preferidos poliméricos son poliolefinas, copolímeros de olefina, poliolefinas sustituidas, y copolímeros sustituidos de olefina. Un polímero particularmente preferido son los copolímeros de acetato de etileno-vinilo (EVA), por ejemplo Elvax 470. Otro polímero preferido es un polietileno de baja densidad lineal (LLDPE).

Otros posibles materiales poliméricos incluyen gomas acrílicas, polímeros de silicona, resinas de epóxido, poliuretanos y poliéteres. Cualquiera o todos los materiales poliméricos se pueden combinar, según convenga.

El compuesto aditivo se incorpora preferentemente en el material polimérico en una cantidad igual y no superior que el 5%, más preferentemente no superior al 4%, todavía más preferentemente no superior al 3%, de la masa del material polimérico. Preferentemente el aditivo se encuentra presente en una cantidad de al menos un 0.1%, preferentemente al menos un 0.2%, más preferentemente al menos un 0.3%, de la masa del material polimérico. Un rango preferido es de 0.5-2.5% en masa del material polimérico, más preferentemente de 0.7-1.5%, por ejemplo 0.8%.

También se pueden incorporar otros aditivos al material polimérico. Por ejemplo, el material aislante puede incluir cualquiera o todos los elementos de relleno (por ejemplo trihidrato de alúmina), anti-oxidantes (por ejemplo tal y como se ha mencionado anteriormente), pro-rads (por ejemplo tal y como se ha mencionado anteriormente), agentes de pantalla uv (por ejemplo óxido de zinc oxide y/o óxido de hierro), y desecadores de humedad (por ejemplo pentóxido de antimonio), etc. Por ejemplo, se puede seleccionar un promotor de radiación por reticulación (un "pro-rad") entre aquellos convencionalmente utilizados para promover la reticulación de polímeros, como cianurato de trialilo (TAC), isocianurato de trialilo (TAIC), trimelitato de trialilo, trimesato de trialilo, piromelitato de tetralilo, el éster de dialilo de 1,1,3-trimetil-5-carboxi-3-(4-carboxifenil)indano, trimelitato de trimetilpropano (TMPTM, por ejemplo Sartomer SR350M), trimetacrilato de pentaeritritol, tri(2-acriloxietil)isocianurato, tri(2-metacriloxietil)trimelitato, y similares, y sus combinaciones.

Se puede añadir una cantidad efectiva de un antioxidante (que puede ser un solo compuesto o una combinación de dos o más compuestos) para aumentar la estabilidad térmica, formando una mezcla o una combinación con los polímeros. Los antioxidantes adecuados incluyen fenoles alquilados, por ejemplo aquellos disponibles comercialmente como Goodrite 3125(TM), Irganox B225(TM), Irganox 1010(TM)(pentaerititil tetraquis-3-(3,5-di-tert-butil-4-hidroxifenil)propionato, Irganox 1035(TM), Irganox 1076(TM) (octadecil 3-(3,5-di-tert-butil-4-hidroxifenil)propionato), Irganox 1222(TM)(ácido fosfónico [[3,5-bis(1,1-dimetil)-4-hidroxifenil]metil]-dietil éster), Irganox 1425 (ácido fosfónico [[3,5-bis(1,1-dimetiletil) 4-hidroxifenil]metil]-monoetil éster, sal de calcio), Irganox 3114(TM)(1,3,5-tris-(3,5-di-tert-butil-4-hidroxibenzil)-isocianurato), Topanol CA(TM)(1,1 ,3-tris-(5-tert-butil-4-hidroxi-2-metilfenil)butano), Irganox 1093(TM), y Vulkanox BKF(TM); fosfito orgánico o fosfatos, por ejemplo fosfito de dilaurilo y Mark 1178(TM); polifenoles de alquliden, por ejemplo Etanox 330(TM)(1,3,5-tris-(3, 5-di-tert-butil-4-hidroxibenzil)mesitileno); fenoles tio-bis-alquilados, por ejemplo Santonox R(TM) (4,4'-tiobis-(3-metil-6-tert-butilfenol) y sus derivados polimerizados; tio-dipropionato de dilaurilo, por ejemplo Carstab DLTDP(TM); tiodipropionato de dimiristilo, por ejemplo Carstab DMTDP; tiodipropionato de distearilo (DSTDP), por ejemplo Cyanox STDP; aminas, por ejemplo Wingstay 29, y similares. Se pueden utilizar combinaciones de antioxidantes. Preferentemente, el antioxidante se utiliza en una cantidad de entre 0.1% y 5%, más preferentemente entre 0.2% y 2%, porcentajes en peso basándose en el peso de la composición.

De acuerdo con un cuarto aspecto, la invención proporciona un artículo para proporcionar aislamiento eléctrico en aplicaciones de alta tensión, el artículo comprende un material eléctrico aislante de acuerdo con un primer aspecto de la invención.

El material eléctrico aislante es preferentemente reticulado (por ejemplo mediante una haz de electrones, sin embargo se pueden utilizar otros métodos).

Ventajosamente, el material eléctrico aislante se puede recuperar (por ejemplo por contracción). Esto se puede conseguir mediante la expansión del material y manteniéndolo en su estado expandido (por ejemplo mediante un aparato de sujeción) antes de la instalación. La instalación se puede conseguir entonces dejando que el material se recupere (por ejemplo mediante la eliminación del aparato de sujeción). Preferentemente, sin embargo, el material eléctrico aislante será termo-recuperable, por ejemplo termorrectráctil.

El artículo se puede formar mediante el moldeado o la compresión del material aislante, por ejemplo. La forma preferida del artículo es un tubo.

Se puede utilizar el material eléctrico aislante en muchas aplicaciones donde los componentes eléctricos se exponen a tensiones de más de 1 kV. Se puede utilizar en sistemas de transmisión de corriente eléctrica, por ejemplo como un material aislante para los componentes de alta tensión, los aisladores de todos los tipos, en particular para terminaciones de cable, empalmes, cubiertas de fusibles, cubiertas de transformadores, bornes y aletas de aislador, por ejemplo.

Claims

1. Un material eléctrico aislante que es adecuado para aplicaciones de alta tensión, que comprenda:

(a) un material polimérico, y

(b) un aditivo incorporado en el material polimérico, el aditivo comprenda un compuesto de fórmula: Rf-O_{2}C(CH_{2})xCO_{2}-R'f donde Rf y R'f se sustituyen por cadenas alifáticas de flúor, y x es un número entero en el rango de
9 a 18.

2. Un material de acuerdo con la reivindicación 1, en qué el número entero x es al menos 10.

3. Un material de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en que el número entero x no es superior a 17, preferentemente no superior a 16, más preferentemente no superior a 15, especialmente no superior a 14.

4. Un material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en que el número entero x se encuentra en el rango de 10 a 14.

5. Un material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en que el número entero x es 10.

6. Un material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en que Rf y/o R'f son grupos alquilos fluorinados.

7. Un material de acuerdo con la reivindicación 6, en que Rf y/o R'f son grupos alquilos fluorinados de fórmula: CF_{3}(CF_{2})_{n}(CH_{2})_{m}- donde n es un número entero en el rango de 5 a 11, y m es 0, 1 o 2.

8. Un material de acuerdo con la reivindicación 7, en qué el compuesto aditivo se encuentra presente como una mezcla de compuestos en que el número entero n se encuentra en el rango de 5 a 11, y m es 2.

9. Un material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en qué el material polimérico incluye una poliolefina, un copolímero de olefina, una poliolefina sustituida, o un copolímero de olefina sustituida.

10. Un material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en qué el material polimérico comprende copolímero de acetato etilen-vinilo (EVA).

11. Un material de acuerdo con la reivindicación 9, en qué el material polimérico comprende un polietileno de baja densidad lineal (LLDPE)

12. Un material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 8, en qué el material polimérico comprende una goma acrílica, un polímero de silicona, una resina de epóxido, un poliuretano o un poliéter.

13. Un artículo para proporcionar aislamiento eléctrico en aplicaciones de alta tensión, el artículo comprende un material eléctrico aislante de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 12.

14. Un artículo de la reivindicación 13, en qué el material eléctrico aislante está reticulado.

15. Un artículo de acuerdo con la reivindicación 13 o la reivindicación 14, en qué el material eléctrico aislante es recuperable, preferentemente que recupere el calor.

16. Un artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 13 a la 15, en qué el material aislante eléctrico se ha modelado o comprimido.

17. Un artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 13 a la 16, en qué se encuentre en la forma de un tubo.

18. El uso de un compuesto de fórmula: Rf-O_{2}C(CH_{2})_{x}CO_{2}-R'f donde Rf y R'f son una cadena carbonada sustituida por flúor, y x es un número entero en el rango de 9 a 18, como un aditivo en un material aislante eléctrico polimérico que sea adecuado para las aplicaciones de alta tensión. Un compuesto adecuado para su uso como un aditivo en un material aislante eléctrico polimérico que sea adecuado para las aplicaciones de alta tensión, el compuesto presentando la fórmula: Rf-O_{2}C(CH_{2})xCO_{2}-R'f donde Rf y R'f son una cadena carbonada sustituida por flúor, y x es un número entero en el rango de 9 a 18.

19. El uso de acuerdo con la reivindicación 18, en qué el material polimérico es hidrofóbico, y el compuesto aditivo se usa aumentar la duración del tiempo en que el material polimérico retiene sustancialmente su hidrofobicidad en condiciones de humedad durante su uso en aplicaciones de alta tensión, en comparación con el material polimérico si el aditivo no se encontrase presente.

20. El uso de acuerdo con la reivindicación 18, en qué el material polimérico es hidrofóbico, y el compuesto aditivo se usa para mejorar y/o acelerar la recuperación de la hidrofobicidad del material polimérico en condiciones de sequedad seguido por una reducción en la hidrofobicidad en condiciones de humedad durante su uso en aplicaciones de alta tensión, en comparación con el material polimérico si el aditivo no se encontrase presente.

21. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 18 a la 20, en qué el compuesto aditivo se usa para suprimir la ocurrencia de de fuga sobre la superficie del material polimérico en condiciones de humedad durante su uso en aplicaciones de alta tensión.

22. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 18 a la 21, en qué x es de al menos 10.

23. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 18 a la 22, en qué el entero x no es superior a 17, preferentemente no superior a 16, más preferentemente no superior a 15, especialmente no superior a 14.

24. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 18 a la 23, en qué el entero x se encuentra en el rango de 10 a 14.

25. El uso de acuerdo con las reivindicaciones de la 18 a la 24, en qué el entero x es 10.

26. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 18 a la 25, en qué Rf y/o R'f son grupos alquilo fluorinados.

27. El uso de acuerdo con la reivindicación 26, en qué Rf y/o R'f son grupos alquilo de fórmula

CF_{3}(CF_{2})_{n}(CH_{2})_{m}-

Donde n es un entero en el rango de 5 a 11, y m es 0, 1 o 2.

28. El uso de acuerdo con la reivindicación 27, en qué el compuesto aditivo está presente como una mezcla de compuestos en qué el entero n se encuentra en el rango de 5 a 11, y m es 2.

29. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 18 a la 28, en qué el material polimérico incluye una poliolefina, un copolímero de olefina, una poliolefina sustituida o un copolímero de oleofina sustituida.

30. El uso de acuerdo con la reivindicación 29, en qué el material polimérico incluya copolímero de acetato etilen-vinilo (EVA).

31. El uso de acuerdo con la reivindicación 29, en qué el material polimérico incluya polietileno de baja densidad lineal (LLDPE)

32. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 18 a la 31, en qué el material polimérico incluya una goma acrílica, un polímero de silicona, una resina de epóxido, un poliuretano o un poliéter.