O sistema de isolamento elétrico em Hidrogeradores usados atualmente, são compostos de dois itens principais, o isolamento feito por resina epóxi curada com aminas ou anidridos e pelo uso de uma fita de papel de mica como elemento de proteção térmica e efeito corona. Esse modelo apresenta dois desafios ainda sem solução e que acarretam problemas de confiabilidade de equipamentos de alta responsabilidade, a falha causada pelo excesso de reticulação gerada pelo sistema epóxi, o que provoca ao longo do tempo fraturas, trincas e outros defeitos mecânicos que afetam o sistema de isolamento elétrico e as perdas elétricas geradas pelo uso da fita de mica no formato de papel, que cria uma interface propicia para geração de descargas parciais que comprometem o isolamento elétrico do sistema e o tempo de vida do equipamento. A Tese aqui apresentada buscou uma nova rota para solucionar esses dois principais problemas, a substituição da fita de mica, pelo uso de uma mica sililada com o aminossilano (3-aminopropiltrimetóxissilano, APTS) dispersa na matriz polimérica e a melhoria da resistência à fratura via aumento das propriedades elásticas ao substituir o sistema epóxi pelo uso da hidroxiuretana, NIPU e HNIPU, de bisfenol A. Na obtenção dessas hidroxiuretanas utilizou-se como monômero o bisfenol A diciclocarbonato, DGEBA, obtido pela rota de CO2. Esse monômero reagiu com os grupos amino da mica sililada e com a isoforenodiamina para formar os diversos compostos testados. As matérias-primas e os protótipos preparados foram caracterizados quanto à sua estrutura química por técnicas espectroscópicas (Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear, Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho, Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X) e ensaios físico-químicos como molhabilidade, absorção de água, % de gel e estabilidade em THF. As propriedades elétricas foram caracterizadas por espectroscopia de impedância e ensaio de rigidez dielétrica. A análise morfológica foi feita por Microscopia Eletrônica de Varredura e microanálise por espectroscopia dispersiva em energia (EDS). As propriedades mecânicas e térmicas foram obtidas por Análise Termogravimétrica, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Dinâmico Mecânica (DMA) e Nanoindentação e suas propriedades químicas. Os protótipos de HNIPU mostraram resultados extremamente positivos do ponto de vista químico, mecânico (componente elástica) e principalmente em relação às solicitações elétricas, sendo os valores de Fator de dissipação, uma medida indireta de descargas parciais, superior inclusive ao sistema atual com fita de papel de Mica. Do ponto de vista térmico um dos protótipos atendem a Tg (Transição vítrea) da aplicação, 70º C, porém novos esforços deverão ser enveredados para que o material atinja o limite de 130 oC. Quanto aos protótipos NIPU, não se mostraram adequados para serem um substituto ao sistema atual, além da questão térmica inferior, mostraram-se frágeis do ponto de vista mecânico. Contudo, podem ser uma opção para locais onde a solicitação mecânica e térmica seja de natureza inferior. Um avanço nessa TESE foi o uso da mica sililada, a mesma trouxe a inovação de uso desse conceito para melhorar as propriedades térmicas de sistemas como NIPU, HNIPU e também ao próprio sistema atual, Epóxi. A mesma mostrou que pode ser uma opção para melhoria das características elásticas do sistema atual, além de comprovar que seu uso pode ser uma opção a fita de Papel de Mica usada atualmente no sistema epóxi/anidrido.

The electrical insulation system in Hydrogenerators used today are composed of two main items, the insulation made by epoxy resin cured with amines or anhydrides and the use of a mica paper tape as an element of thermal protection and corona effect. This model presents two challenges that are still unsolved and that cause reliability problems in high responsibility equipment, the failure caused by the excess of crosslinking generated by the epoxy system, which causes fractures, cracks and other mechanical defects that affect the system over time. of electrical insulation and the electrical losses generated by the use of mica tape in paper format, which creates an interface conducive to the generation of partial discharges that compromise the electrical insulation of the system and the life of the equipment. The Thesis presented here sought a new route to solve these two main problems, the replacement of the mica tape, by the use of a silylated mica with the aminosilane dispersed in the polymeric matrix and the improvement of fracture resistance via more suitable elastic properties once replacing the epoxy system with the use of hydroxyurethane, NIPU and HNIPU. The bisphenol A dicyclocarbonate, DGEBA, obtain by CO₂ fixation reacts by amylolysis with amino groups in the sylilated micas as well as with isophorenediamine, IPDA, to for the NIPU and HNIPU composites with mica powder. The raw materials and composites were characterized in terms of their chemical structure by spectroscopic techniques such as Nuclear Magnetic Resonance, Mid Infrared Spectroscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy, and physico-chemical methods such as water static contact angle (wettability), water absorption, % gel and THF stability. The electrical properties were characterized by impedance spectroscopy and dielectric strength test. Scanning Electron Microscopy performed the morphological analysis with microanalysis by energy dispersive spectroscopy (EDS). The thermal and mechanical properties were probed by Thermogravimetric Analysis, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and nanoindentation. Within the premises of being an alternative for isolation in Hydrogenerators, the HNIPU prototypes showed extremely positive results from the chemical, mechanical (elastic component) point of view and mainly the electrical demands, being the dissipation factor values, an indirect measure of discharges partial, even higher than the current system with Mica paper tape. From the thermal point of view, one of the prototypes meet the application's Tg (glass transition), 70º C, but this parameter will need to be improved to meet emergency requests, 130 °C. As for the NIPU prototypes, they have not been shown to be a substitute for the current system, in addition to the lower thermal issue; they have shown themselves to be mechanically fragile. They can be an option for places where the mechanical and thermal stress is of a lower requirement. A breakthrough in this THESIS was the use of silylated mica; it brought the innovation of using this concept to improve the thermal properties of systems like NIPU, HNIPU and to the current system, Epoxy. It showed that it could be an option to improve the elastic characteristics of the current system, in addition to proving that its use can be an option to Mica Paper tape currently used in the epoxy / anhydride system.