Caractérisation électrique et physico-chimique des arborescences électriques dans l'EPDM

Abstract

Ce travail porte sur la caractérisation et la compréhension des phénomènes de dégradation de l’EPDM (éthylène-propylène-diène) dans un système d’électrodes pointe - plan, sous champ électrique et plus particulièrement sur la génération et la propagation de l’arborescence. Les essais de dégradation électrique accélérée, sous champ alternatif 50 Hz, sont réalisés sur ce polymère pour générer les arborescences et suivre leur propagation à travers leurs formes et leurs longueurs, la tension seuil d’apparition des décharges partielles (PD), le niveau (amplitude) de ces DP ainsi que les courants associés. Des investigations à l’échelle microscopique du matériau dégradé sont réalisées grâce à une série d’analyses chimiques (FTIR, MEB, ATG, ATD et DRX). La microscopie électronique à balayage (MEB) et la spectroscopie infrarouge (IR) ont permis de mettre en évidence les microstructures et les changements dans la morphologie du polymère endommagés. La modification de la microstructure de ce matériau, par rupture de liaisons chimiques et des chaînes moléculaires, explique la formation de canaux d’arborescences et d'accompagnement des dégagements de gaz qui favorisent l'apparition de décharges partielles et développent le défaut. Ce processus est lié à l'amplitude et au temps d’application du champ électrique lequel régit les formes d’arborescences; il dépend du diamètre des canaux et leur texture interne révélée par MEB. Une corrélation étroite est mise en évidence entre les comportements électrique et chimique de l’EPDM; celle-ci relie la variation des grandeurs électriques et physiques aux modifications morphologiques, traduisant la dégradation de ce matériau. Ainsi, il sera possible, à tout moment, de connaître le stade d'évolution de l'arborescence, par la mesure de l’une des grandeurs électriques, ce qui reviendrait à faire une appréciation sur l'état de l'isolation. L’effet d’un traitement thermique de courte durée sur les performances du matériau est également étudié.