侵蚀性介质中传感器的密封

汽车中使用的传感器数量越来越多,它们为保证汽车的安全性、舒适性和降低油耗起到了关键作用。
传感器通常安装于待测数值监控处。由于信号通过电极向外发射,传感器必须密封于电极出口,对着各自的测量区域,如温度、压力或侵蚀性介质。单独靠模压成型的工艺连接电极和监测传感器已经不能满足当今汽车工业的需求。德路工业粘合材料采用化学键链接的胶粘剂弥补了这一不足。
正确地选择胶粘剂对传感器的可靠性具有决定性的意义。这对恶劣条件下使用的传感器更加重要,例如油量监测传感器或压力传感器。针对此类应用,德路工业粘合材料专门立项开发出了基于酐固化环氧树脂的灌封树脂。这类胶粘剂对高温和侵蚀性介质具有的抵抗性,并且能够提供特殊的机械性能
一般来说,聚合物随着温度的升高会有一些后固化的反应,即未*链接的聚合物支链在高温下变得活跃从而相互反应。此过程使化学交联度提高,从而使聚合物的一些机械参数升高,例如抗拉强度、杨氏模量和玻璃化转变温度,材料也会变得更硬。同时,在150℃的高温下化学链可能受到氧化的作用而被破坏,从而导致胶粘剂失去内聚力,密封材料相应会变脆。
另外一个不良影响是侵蚀性介质渗透进聚合物导致密封材料膨胀,这主要会降低材料的机械性能。化学性能与聚合物类似的特殊油类可被大量吸收。在不利条件下,吸入的油类能够腐蚀聚合物或破坏化学粘合剂。如果油沿表层渗入至基材表面,则灌封树脂会由于粘接失效而剥离。
如果同时有温度和介质两种负面因素的影响,例如在油盘中,上述现象会更加严重,油的粘度随温度升高而下降,因此能够更轻易地渗透进聚合物。由于油类也容易被高温氧化,产生的许多侵蚀性老化产品也会对聚合物造成破坏。因此,聚合物的性能会发生巨大改变。
不适宜的灌封材料终会在机械应力的作用下造成密封失效。这些机械应力一般由振动或不匹配的热膨胀造成的(由于被连接部件的材料热膨胀系数差异使热胀冷缩过程中产生机械应力),结果就是传感器不能正常使用,导致车辆发生故障。
新化学产品提高密封的可靠性
在通常用作传感器密封的材料中,环氧树脂相比聚氨酯表现出更强的抗侵蚀性和抗高温老化性。在环氧树脂族群中,以有机酸酐作为硬化剂的树脂性能。由于其*的环状结构,这些硬化剂使聚合物非常紧密地交联,由此可实现大于150℃的玻璃化转变温度。由于环状结构和分子交链的延伸率小,这些聚合物的热膨胀系数较低,即使在高温下也仅有很小部分氧气和化学品会渗透到材料内。
因此,德路工业粘合材料研发的新产品均采用含有有机酐的环氧树脂作为硬化剂。通过混合具有特殊性能的基础树脂、胶浆,加入填充粒子,可开发出满足传感器各类需求的理想新材料。从图1可以看出:室温下在介质中储存1 000h后拉剪强度的前后变化,聚氨酯在大部分介质下*失效了。

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