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與聚氨酯灌封樹脂耐化學腐蝕性能的對比
以往密封系統的技術局限

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。

不適宜的灌封材料最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最佳。由于其獨特的環狀結構，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完全失效了。

油壓傳感器的密封

在實際應用中，這種新材料的化學成份被證明是非常有效的。將灌封樹脂灌入油壓傳感器的內部并且密封電極，通過大量的應力測試，比如：長期儲存于150℃的環境、150℃的ATF油中儲存1000h、-40～150℃/1 000次溫度沖擊循環測試、VDA耐候性測試以及客戶要求的振動測試和機械沖擊測試等，證實使用DELO-MONOPOX GE720灌封的傳感器密封性非常可靠（見圖2）。相比之下，使用其他環氧樹脂和聚氨酯灌封的傳感器都出現了滲漏。表為德路工業粘合材料的DELO-MONOPOX GE720的參數。

圖2 用灌封樹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

新材料的另一個亮點是穩定的電性能參數。與其他材料相比，此類灌封樹脂和密封膠的介電常數ε受頻率的影響較小。在溫度方面，在達到玻璃化轉變溫度175℃之前，介電常數幾乎沒有變化。因此可以看出灌封樹脂對電性能曲線的影響非常小。

通過表面處理提高粘著力

介質和溫度對于密封膠粘接力的影響直接關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，僅對表面進行清潔處理就很有效。圖3為使用環氧灌封樹脂粘接的PBT樣品的壓剪強度在粘接后立即測量和濕度儲存狀態下測量結果的不同。


圖3 不同表面處理方法對使用環氧樹脂粘接PBT后立即測量和濕度儲存后測量的粘著力影響
表面處理系統須謹慎選擇，因為并非每種表面處理方法都會提高粘接強度。不合適的操作參數甚至可能會破壞塑料表面而使粘接效果更差。

集成于生產線

單組分密封膠的點膠過程與應用密切相關。例如，對針腳或電極的灌封可通過點膠來實現。對不是很復雜的應用，使用壓力-時間控制系統即可。對較高的需求來說，可使用螺桿點膠機或者體積點膠系統，通常也可使用噴射式點膠閥。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。基本上，使用更為強大的紅外線加熱或者電磁感應加熱可以實現快速的在線固化。

小結

新型的酸酐材料是一項重大進步，它能夠確保傳感器在汽車整個壽命周期內安全使用。令人欣慰的是，使用新材料不會產生任何不利影響。相反，習慣于使用例如2-c聚氨酯的廠商會發現，新環氧樹脂的固化更快而且與生產線兼容，節省了寶貴的時間。 (end)