EuroWire July 2017

Artículo técnico

2 Compuestos MV TPV sin plomo 2.1 Preparación de los compuestos MV TPV El compuesto aislante para media tensión sin plomo, MV IS79, y los compuestos termoplásticos vulcanizados MV TPV, fueron preparados en un mezclador interno equipado con dos rotores contrarrotatorios y una cámara de 8cm 3 de volumen. La composición de los compuestos MV TPV está indicada en la Tabla 1 . Obviamente, los compuestos MV TPV79 A y B presentan la misma relación entre la fase elastomérica y la termoplástica, a pesar de que se usaron distintos coagentes en su formulación. Esto fue realizado siguiendo los estudios sobre los coagentes que influencian las propiedades de los compuestos TPV evitando la descomposición del PP mediante escisión β causada por los radicales libres [3] . El MV IS79 fue preparado mezclando todos los componentes en un mezclador interno hasta mezclar perfectamente los ingredientes. Después de descargarlo, se le añadió el peróxido a baja temperatura en un mezclador de dos cilindros. Se obtuvieron muestras para las pruebas prensando las hojas en una máquina de moldeo por compresión a 180°C durante 10 minutos. Las muestras para las propiedades mecánicas fueron troqueladas en la dirección longtudinal. ▼ ▼ Figura 2 : Representación del modelo de par en función del tiempo durante la producción de los compuestos MV TPV. Se muestran los tres pasos principales del proceso

Composición del TPV MV TP79 A

MV TP79 B

MV TP79 C

MV IS79

75% 25%

75% 25%

70% 20%

PP -1 PP -2

- 10% 1 d = 0.891 gr/cm 3 , MFI (230ºC; 2.16kg) = 8.0 gr/10min; 2 d = 0.900 gr/cm 3 , MFI (230ºC; 2.16kg) = 10.0 gr/10 min ▲ ▲ Tabla 1 : Formulación de los compuestos MV TPV -

dos cilindros en forma de hoja; luego se obtuvieron placas prensando las hojas en una máquina de moldeo de compresión a 180ºC durante un minuto. Las muestras para las propiedades mecánicas fueron cortadas en la dirección longitudinal. Como se puede ver en la Tabla 2 , todos los compuestos muestran propiedades mecánicas similares, en particular, la resistencia a la tracción (TS), el alarga- miento a la rotura (EB) y el TS a un 200% de alargamiento. La elección del PP y su relación no parece influenciar mucho las propiedades mecánicas, que están próximas a las del MV IS79 estándar. Al contrario, la cristalinidad del PP lleva a un aumento considerable de dureza (HS) que es 48 Shore D para el MV TP79 C, es decir, el compuesto con el contenido más alto de PP. Debido a la alta viscosidad del MV TP79 A y B, el caudal del material fundido (MFI) fue medido a 190°C con un peso de 21,6Kg. Su bajo caudal puede ser debido principalmente a dos factores principales: la relación entre las fases termoplástica y elastomérica y la elección de un PP con MFI bajo a la temperatura de prueba. Sin embargo, se puede notar que, equilibrando atentamente la relación entre las dos fases y seleccionando correctamente el PP, se pudo obtener un MFI para el MV TP79 C comparable al MV IS79 estándar. Tales resultados son confirmados por los estudios reológicos presentados en la sección 2.3. Para la comparación y para destacar la importancia del éxito a la hora de obtener los compuestos MV TPV, se produjeron materiales de referencia sin peróxido. Así que, en aquellos compuestos, la vulcanización dinámica no podía ocurrir después del mezclado de los componentes. El compuesto de referencia MV Ref AB, presenta la misma composición del MV TP79 A y B (sin peróxido ni coagentes), el compuesto de referencia MV Ref C fue formulado como MV TP79 C (sin peróxido). La reología y las propiedades mecánicas de ambos compuestos de referencia fueron analizadas comparándolas con los compuestos MV TPV presentados en este artículo para demostrar nuestra capacidad de obtener compuestos TPV de modo reproducible y controlado.

Los compuestos MV TPV79 fueron preparados mezclando el compuesto sin plomo (MV IS79) con polipropileno termoplástico (PP) según la relación indicada en la Tabla 1 . Durante el proceso de mezclado, a medida que ocurre la reacción radical y la temperatura aumenta continuamente, el par sigue un modelo característico que está representado gráficamente en la Figura 2 [4,5] . Después de cargar los ingredientes, el par aumenta debido a la alta viscosidad de los componentes a baja temperatura. Al aumentar la temperatura, los materiales inician a reblandecerse y el par disminuye a medida que se van mezclando los ingredientes. Al iniciar la reacción radicalaria, se realizan simultáneamente la reticulación de la fase caucho y la escisión β del PP, con la consiguiente inversión de fase que lleva al rápido aumento del par. La temperatura final a la que se descargaron los compuestos TPV después de aproximadamente ocho minutos de procesamiento, era de entre 200ºC y 220ºC. Los compuestos todavía calientes fueron calandrados en un mezclador de ▼ ▼ Figura 3 : Análisis DSC del MV IS79 no curado (arriba) y curado (abajo). Línea punteada: representación gráfica de la línea de base usada para calcular la entalpía de la reacción

Vulcanización dinámica

Mezcla

Cargando

Flujo de calor Endo Up

Esfuerzo de torsión

Tiempo [min]

Temperatura [ºC]

▼ ▼ Tabla 2 : Típicas propiedades físicas de los compuestos aislantes de media tensión

MV IS79 16.61

MV TP79 A

MV TP79 B

MV TP79 C

TS 1 [N/mm 2 ]

17.31

17.19

15.73

EB 1 [%]

321

360

310

341

TS @ 200% [N/ mm 2 ] HS 2 [Shore A-D] MFI 3 [gr/10min]

14.23

13.57

14.48

13.62

80-/ 27.6 4

96-45

95-46

96-48

4.4 21.3 1 ASTM D412; 2 ASTM D2240; 3 ASTM D1238 (190ºC, 21.6kg), 4 Medido en el compuesto sin peróxido 4.2

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Julio de 2017