侵蝕性介質(zhì)中傳感器的密封
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傳感器通常安裝于待測數值監控處。由于信號通過(guò)電極向外發(fā)射，傳感器必須密封于電極出口，對著(zhù)各自的測量區域，如溫度、壓力或侵蝕性介質(zhì)。單獨靠模壓成型的工藝連接電極和監測傳感器已經(jīng)不能滿(mǎn)足當今汽車(chē)工業(yè)的需求。德路工業(yè)粘合材料采用化學(xué)鍵鏈接的膠粘劑彌補了這一不足。
正確地選擇膠粘劑對傳感器的可靠性具有決定性的意義。這對惡劣條件下使用的傳感器更加重要，例如油量監測傳感器或壓力傳感器。針對此類(lèi)應用，德路工業(yè)粘合材料專(zhuān)門(mén)立項開(kāi)發(fā)出了基于酐固化環(huán)氧樹(shù)脂的灌封樹(shù)脂。這類(lèi)膠粘劑對高溫和侵蝕性介質(zhì)具有卓越的抵抗性，并且能夠提供特殊的機械性能。
圖1 DELO-MONOPOX GE720與聚氨酯灌封樹(shù)脂耐化學(xué)腐蝕性能的對比
一般來(lái)說(shuō)，聚合物隨著(zhù)溫度的升高會(huì )有一些后固化的反應，即未完全鏈接的聚合物支鏈在高溫下變得活躍從而相互反應。此過(guò)程使化學(xué)交聯(lián)度提高，從而使聚合物的一些機械參數升高，例如抗拉強度、楊氏模量和玻璃化轉變溫度，材料也會(huì )變得更硬。同時(shí)，在150℃的高溫下化學(xué)鏈可能受到氧化的作用而被破壞，從而導致膠粘劑失去內聚力，密封材料相應會(huì )變脆。
另外一個(gè)不良影響是侵蝕性介質(zhì)滲透進(jìn)聚合物導致密封材料膨脹，這主要會(huì )降低材料的機械性能?；瘜W(xué)性能與聚合物類(lèi)似的特殊油類(lèi)可被大量吸收。在不利條件下，吸入的油類(lèi)能夠腐蝕聚合物或破壞化學(xué)粘合劑。如果油沿表層滲入至基材表面，則灌封樹(shù)脂會(huì )由于粘接失效而剝離。
如果同時(shí)有溫度和介質(zhì)兩種負面因素的影響，例如在油盤(pán)中，上述現象會(huì )更加嚴重，油的粘度隨溫度升高而下降，因此能夠更輕易地滲透進(jìn)聚合物。由于油類(lèi)也容易被高溫氧化，產(chǎn)生的許多侵蝕性老化產(chǎn)品也會(huì )對聚合物造成破壞。因此，聚合物的性能會(huì )發(fā)生巨大改變。
不適宜的灌封材料最終會(huì )在機械應力的作用下造成密封失效。這些機械應力一般由振動(dòng)或不匹配的熱膨脹造成的（由于被連接部件的材料熱膨脹系數差異使熱脹冷縮過(guò)程中產(chǎn)生機械應力），結果就是傳感器不能正常使用，導致車(chē)輛發(fā)生故障。
新化學(xué)產(chǎn)品提高密封的可靠性
在通常用作傳感器密封的材料中，環(huán)氧樹(shù)脂相比聚氨酯表現出更強的抗侵蝕性和抗高溫老化性。在環(huán)氧樹(shù)脂族群中，以有機酸酐作為硬化劑的樹(shù)脂性能最佳。由于其獨特的環(huán)狀結構，這些硬化劑使聚合物非常緊密地交聯(lián)，由此可實(shí)現大于150℃的玻璃化轉變溫度。由于環(huán)狀結構和分子交鏈的延伸率小，這些聚合物的熱膨脹系數較低，即使在高溫下也僅有很小部分氧氣和化學(xué)品會(huì )滲透到材料內。
因此，德路工業(yè)粘合材料研發(fā)的新產(chǎn)品均采用含有有機酐的環(huán)氧樹(shù)脂作為硬化劑。通過(guò)混合具有特殊性能的基礎樹(shù)脂、膠漿，加入填充粒子，可開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足傳感器各類(lèi)需求的理想新材料。從圖1可以看出：室溫下在介質(zhì)中儲存1 000h后拉剪強度的前后變化，聚氨酯在大部分介質(zhì)下完全失效了。
油壓傳感器的密封
在實(shí)際應用中，這種新材料的化學(xué)成份被證明是非常有效的。將灌封樹(shù)脂灌入油壓傳感器的內部并且密封電極，通過(guò)大量的應力測試，比如：長(cháng)期儲存于150℃的環(huán)境、150℃的ATF油中儲存1000h、-40～150℃/1 000次溫度沖擊循環(huán)測試、VDA耐候性測試以及客戶(hù)要求的振動(dòng)測試和機械沖擊測試等，證實(shí)使用DELO-MONOPOX GE720灌封的傳感器密封性非?？煽浚ㄒ?jiàn)圖2）。相比之下，使用其他環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯灌封的傳感器都出現了滲漏。表為德路工業(yè)粘合材料的DELO-MONOPOX GE720的參數。
圖2 用灌封樹(shù)脂密封后的油壓傳感器，其功能和使用壽命得到保證
DELO-MONOPOX GE720的一些重要參數 
通過(guò)表面處理提高粘著(zhù)力
介質(zhì)和溫度對于密封膠粘接力的影響直接關(guān)系到傳感器的密封性。根據所使用塑料的不同，可能獲得截然不同的粘接強度。如果傳感器表面殘留有脫模劑，則建議密封前進(jìn)行表面處理，例如火焰處理、等離子處理或電暈處理。多數情況下，僅對表面進(jìn)行清潔處理就很有效。圖3為使用環(huán)氧灌封樹(shù)脂粘接的PBT樣品的壓剪強度在粘接后立即測量和濕度儲存狀態(tài)下測量結果的不同。
圖3 不同表面處理方法對使用環(huán)氧樹(shù)脂粘接PBT后立即測量和濕度儲存后測量的粘著(zhù)力影響
集成于生產(chǎn)線(xiàn)
單組分密封膠的點(diǎn)膠過(guò)程與應用密切相關(guān)。例如，對針腳或電極的灌封可通過(guò)點(diǎn)膠來(lái)實(shí)現。對不是很復雜的應用，使用壓力-時(shí)間控制系統即可。對較高的需求來(lái)說(shuō)，可使用螺桿點(diǎn)膠機或者體積點(diǎn)膠系統，通常也可使用噴射式點(diǎn)膠閥。如果灌封空間較大，可考慮使用真空灌封儀器。
DELO-MONOPOX GE720為熱固化產(chǎn)品。烘箱的選擇主要取決于不同的操作需求。例如，灌封部件可置于空氣對流烘箱中批量固化?；旧?，使用更為強大的紅外線(xiàn)加熱或者電磁感應加熱可以實(shí)現快速的在線(xiàn)固化。
小結
新型的酸酐材料是一項重大進(jìn)步，它能夠確保傳感器在汽車(chē)整個(gè)壽命周期內安全使用。令人欣慰的是，使用新材料不會(huì )產(chǎn)生任何不利影響。相反，習慣于使用例如2-c聚氨酯的廠(chǎng)商會(huì )發(fā)現，新環(huán)氧樹(shù)脂的固化更快而且與生產(chǎn)線(xiàn)兼容，節省了寶貴的時(shí)間。
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