侵蝕性介質中傳感器的密封
汽車中使用的傳感器數量越來越多,它們為保證汽車的安全性、舒適性和降低油耗起到了關鍵作用。
傳感器通常安裝于待測數值監控處。由于信號通過電極向外發射,傳感器必須密封于電極出口,對著各自的測量區域,如溫度、壓力或侵蝕性介質。單獨靠模壓成型的工藝連接電極和監測傳感器已經不能滿足當今汽車工業的需求。德路工業粘合材料采用化學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。針對此類應用,德路工業粘合材料專門立項開發出了基于酐固化環氧樹脂的灌封樹脂。這類膠粘劑對高溫和侵蝕性介質具有的抵抗性,并且能夠提供特殊的機械性能
一般來說,聚合物隨著溫度的升高會有一些后固化的反應,即未*鏈接的聚合物支鏈在高溫下變得活躍從而相互反應。此過程使化學交聯度提高,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,材料也會變得更硬。同時,在150℃的高溫下化學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,密封材料相應會變脆。
另外一個不良影響是侵蝕性介質滲透進聚合物導致密封材料膨脹,這主要會降低材料的機械性能。化學性能與聚合物類似的特殊油類可被大量吸收。在不利條件下,吸入的油類能夠腐蝕聚合物或破壞化學粘合劑。如果油沿表層滲入至基材表面,則灌封樹脂會由于粘接失效而剝離。
如果同時有溫度和介質兩種負面因素的影響,例如在油盤中,上述現象會更加嚴重,油的粘度隨溫度升高而下降,因此能夠更輕易地滲透進聚合物。由于油類也容易被高溫氧化,產生的許多侵蝕性老化產品也會對聚合物造成破壞。因此,聚合物的性能會發生巨大改變。
不適宜的灌封材料終會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程中產生機械應力),結果就是傳感器不能正常使用,導致車輛發生故障。
新化學產品提高密封的可靠性
在通常用作傳感器密封的材料中,環氧樹脂相比聚氨酯表現出更強的抗侵蝕性和抗高溫老化性。在環氧樹脂族群中,以有機酸酐作為硬化劑的樹脂性能。由于其*的環狀結構,這些硬化劑使聚合物非常緊密地交聯,由此可實現大于150℃的玻璃化轉變溫度。由于環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品會滲透到材料內。
因此,德路工業粘合材料研發的新產品均采用含有有機酐的環氧樹脂作為硬化劑。通過混合具有特殊性能的基礎樹脂、膠漿,加入填充粒子,可開發出滿足傳感器各類需求的理想新材料。從圖1可以看出:室溫下在介質中儲存1 000h后拉剪強度的前后變化,聚氨酯在大部分介質下*失效了。