本文通過(guò)對(duì)聚氨酯膠和有機(jī)硅橡膠的比較、分析和試驗(yàn)，指出了兩者的 不同特點(diǎn)，確認(rèn)PR-1聚氨酯密封膠有突出的防潮能力，在硅橡膠的眾多品種中，防潮 能力有著很大的差異，同時(shí)提出了密封膠選用的一般程序和密封膠應(yīng)用的四要素。
密封膠品種繁多。其分類也有多種方式，有按 化學(xué)組成、物理形態(tài)、應(yīng)用范圍分的，也有按固化方 式、固化后膠膜性質(zhì)、強(qiáng)度高低來(lái)分的。面對(duì)繁多的 密封膠品種。我們常有無(wú)所適從的感覺(jué)；即使是己 為行業(yè)所公認(rèn)的產(chǎn)品，也因不同生產(chǎn)廠家有著不同 的質(zhì)量而產(chǎn)生不同的使用效果，更增加了選擇的難 度。某國(guó)際知名品牌的產(chǎn)品說(shuō)明書上的一段話，也 許可以幫助我們確定選擇程序。這段話的大致意思 是:本公司的產(chǎn)品保證符合產(chǎn)品樣本上提供的質(zhì)量 指標(biāo)。用戶的使用條件、操作方法超出了本公司的 控制。用戶自己再做試驗(yàn)確認(rèn)本產(chǎn)品是安全、有效 并且符合預(yù)定的使用目的。對(duì)于偶然事故和相關(guān)損 傷，本公司不負(fù)任何責(zé)任。和國(guó)內(nèi)一些密封膠生產(chǎn) 廠相比，這段話是相當(dāng)?shù)驼{(diào)的，但又是符合密封膠產(chǎn) 品特點(diǎn)的，“萬(wàn)能膠”事實(shí)上是不存在的。
因此，我們可以借鑒這一段話，采用以下選擇程序：
對(duì)密封膠產(chǎn)品樣本分析比較一自己的實(shí)驗(yàn)室 試驗(yàn)一產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用考核一確定密封膠的選 型——優(yōu)化密封結(jié)構(gòu)。
事實(shí)上一些質(zhì)量管理比較嚴(yán)格的傳感器廠也是 這樣做的。下面以聚氨酯密封膠和有機(jī)硅橡膠的比 較與選擇過(guò)程加以說(shuō)明。
1.分析比較
聚氨酯和有機(jī)硅材料性能的一般表述
聚氨酯（PU)是其分子鏈中含有氨酯基(一 NHCOO—)或/和異氨酸酯基（一NCO)的高分子材 料。用PU為黏料制成的膠粘劑和密封膠具有一系 列優(yōu)異特性而成為膠黏劑和密封膠大家族中占有重 要地位的膠種之一。聚氨酯密封膠的特點(diǎn)是：
①由于PU分子中含有活潑的極性很強(qiáng)的一 NHCOO—和一NCO基團(tuán)，它們與含活潑氫的材料可 發(fā)生化學(xué)結(jié)合，從而無(wú)論對(duì)金屬、玻璃橡膠等光滑表 面還是對(duì)木材、皮革、織物、紙張、泡沫材料等多孔材 料均有良好粘接力。
②由于PU分子既有氨基甲酸基構(gòu)成硬鏈段， 又有聚醚或聚酯構(gòu)成的軟鏈段，調(diào)節(jié)PU大分子中 的軟硬段比例，可制成從硬到軟的系列產(chǎn)品，滿足不 同用途需要。
③極佳的低溫性能。
④良好的耐水、耐油、耐溶劑、耐化學(xué)品、耐磨、耐臭氧和耐細(xì)菌的性能。
⑤既可室溫固化，也可加溫固化，操作性能良好。
⑥無(wú)副反應(yīng)發(fā)生，不易產(chǎn)生缺陷。
缺點(diǎn)是耐熱性較差，在高溫高濕條件下易生水 解使其性能下降。
有機(jī)硅的結(jié)構(gòu)特征是非極性、飽和、高能鍵。這 些特點(diǎn)決定了有機(jī)硅化合物具有優(yōu)異的耐高低溫 (特別是耐高溫）、耐臭氧、耐輻射、耐候性以及優(yōu)異 的電絕緣性能，使有機(jī)硅在密封膠領(lǐng)域占有極其重 要的特殊地位。
①使用溫度范圍寬，在-65~250T范圍內(nèi)都能保 持良好彈性和粘接密封性能。
②優(yōu)良的電性能。當(dāng)用于電子領(lǐng)域時(shí)其優(yōu)異的 介電性能、防水、防潮、防腐性能確保它能有效地保 護(hù)各種電子兀件和設(shè)備。
③卓越的耐候性，在日曬雨淋條件下也可長(zhǎng)期不 老化變脆、不降解、不龜裂。保持其原有的力學(xué)性能.
④良好的化學(xué)穩(wěn)定性，可承受大多數(shù)化學(xué)品、潤(rùn) 滑劑的腐蝕。
缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度不太高，耐油性、耐非極性溶劑 性也不夠好。
以上是對(duì)聚氨酯灌封膠和雙組分硅橡膠的一般 表述。具體到目前國(guó)內(nèi)稱重傳感器行業(yè)應(yīng)用最多的 兩種灌封膠一聚氨酯密封膠和雙組分硅橡膠(俗稱 AB膠或果凍膠)。具體的產(chǎn)品樣本通常有如下表述：
聚氨酯灌封膠有優(yōu)良的防潮、絕緣、耐濕熱、耐 老化、耐低溫和密封性能。一般環(huán)境條件下，產(chǎn)品性 能在十年內(nèi)基本穩(wěn)定。對(duì)被密封物沒(méi)有腐蝕性。與鐵 合金、不銹鋼有很強(qiáng)的粘合力，與鋁合金、銅玻璃等 有較強(qiáng)的粘合力。
雙組分硅橡膠有優(yōu)良的電氣性能和化學(xué)穩(wěn)定 性，其耐候性、耐老化性、耐臭氧性、耐水性均優(yōu)異。 可在-40~ 180$范圍內(nèi)使用。
聚氨酯灌封膠和雙組分硅橡膠與傳感器性能有 關(guān)的指標(biāo)見表1，與操作工藝有關(guān)的指標(biāo)見表2.
從以上的一般表述，到具體產(chǎn)品介紹，直至性能 數(shù)據(jù)，我們能看出兩種膠在高溫性能上有明顯差別， 在膠膜的強(qiáng)度方面有些差別，其它的差別就都不明 顯了。因此，只能通過(guò)試驗(yàn)來(lái)比較。
從表2可見雙組分硅橡膠的可操作時(shí)間長(zhǎng)于聚 氨酯，其它工藝操作性能相當(dāng)。
2.0試驗(yàn)
2.1試驗(yàn)?zāi)康?/span>
室溫條件下，兩種密封膠對(duì)傳感器性能的影響； 濕熱條件下，傳感器絕緣電阻的變化；
濕熱試驗(yàn)后，傳感器性能的變化。
2.2試驗(yàn)材料PR-1聚氨酯密封膠取自洛陽(yáng)貝 隆公司，雙組分硅橡膠取自江浙兩家化工廠。
2.3試驗(yàn)方法、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及步驟 試驗(yàn)可以是對(duì)材料性能的復(fù)測(cè)，也可以是直接 在產(chǎn)品上進(jìn)行。我們認(rèn)為在產(chǎn)品上進(jìn)行最能說(shuō)明問(wèn) 題，選擇直接在傳感器上進(jìn)行。
評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有通用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。通用標(biāo)準(zhǔn)是 《GB 4208 -93外殼防護(hù)等級(jí)》，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是《GB 7551-1997稱重傳感器》。從用戶的角度看，往往更 熟悉通用標(biāo)準(zhǔn)。因此，傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品上標(biāo)注外 殼防護(hù)等級(jí)的IP代碼也是需要的。但作為生產(chǎn)者， 同一性能，有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)該按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)楫a(chǎn) 品標(biāo)準(zhǔn)更符合產(chǎn)品的實(shí)際使用條件。從密封的效果 看，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)包含了密封后對(duì)傳感器產(chǎn)品性能的影 響，而通用標(biāo)準(zhǔn)則沒(méi)有。顯然能滿足GB 4208-93外殼防護(hù)要求的，未必能滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。所以，我 們選擇按GB-7551-1997進(jìn)行。具體試驗(yàn)項(xiàng)目如下：
①常溫下密封前傳感器性能(線性、滯后、重復(fù) 性、零點(diǎn)、靈敏系數(shù)、蠕變)測(cè)試；
②常溫下密封后傳感器性能(線性、滯后、重復(fù) 性、零點(diǎn)、靈敏系數(shù)、蠕變)測(cè)試；
③濕熱條件下傳感器絕緣電阻的變化；
④濕熱試驗(yàn)后傳感器性能(線性、滯后、重復(fù)性、零點(diǎn)、靈敏系數(shù)、蠕變)測(cè)試；
2.4試驗(yàn)情況
試驗(yàn)共進(jìn)行了兩輪，每輪試驗(yàn)6周期。第一輪試 驗(yàn)投入傳感器9個(gè)，第二輪試驗(yàn)投入傳感器27個(gè)。
第一輪試驗(yàn)后，差別已經(jīng)比較明顯了。但是為了 慎重起見，又進(jìn)行了第二輪試驗(yàn)。當(dāng)然，第二輪試驗(yàn) 也不僅是驗(yàn)證第一輪試驗(yàn)結(jié)果，還增加了密封膠品 種(包括進(jìn)口硅橡膠），增加了不同密封膠搭配使用 的綜合效果試驗(yàn)。
2.5試驗(yàn)結(jié)果及分析
①常溫下，兩種密封膠對(duì)傳感器線性、滯后、重 復(fù)性、零點(diǎn)、蠕變的影響不明顯，但是對(duì)靈敏系數(shù)的 影響差別明顯，就是在100kg量程的傳感器上，PR- 1聚氨酯膠密封后，其靈敏系數(shù)約降低0.002mV/V，有機(jī)硅橡膠影響不明顯;PR-11聚氨酯密封膠硬度 已接近有機(jī)硅橡膠，其影響也可以忽略不計(jì)。
②濕熱試驗(yàn)前后，兩種密封的傳感器絕緣電阻 有明顯差別
常溫條件下，有機(jī)硅橡膠密封的絕緣電阻要高 于聚氨酯;濕熱試驗(yàn)開始后，有機(jī)硅橡膠密封的絕緣 電阻下降速度較快，到第三個(gè)周期開始低于聚氨酯，
到第六周期則明顯低于聚氨酯了，大多數(shù)有機(jī)硅橡 膠密封的絕緣電阻普遍降到1000M0以下，而聚氨 酯密封的絕緣電阻都在3000MD以上。
濕熱試驗(yàn)結(jié)束后將被試傳感器同時(shí)置于室內(nèi)常 溫條件下，絕緣電阻開始恢復(fù)。聚氨酯密封的傳感器 絕緣電阻半小時(shí)恢復(fù)到1000M%有機(jī)硅橡膠恢復(fù) 要慢得多。
這一結(jié)果說(shuō)明，聚氨酯材料吸水率確實(shí)較小。
③濕熱試驗(yàn)后，傳感器線性、滯后、重復(fù)性指標(biāo) 變化都不大，但是有機(jī)硅橡膠密封的傳感器零點(diǎn)和 靈敏系數(shù)的變化大于聚氨酯密封的傳感器。
2.6試驗(yàn)可以得出的初步看法
2.6.1兩種灌封膠都可以用于稱重傳感器的密封。聚氨酯密封膠在潮濕環(huán)境中表現(xiàn)更好一些。結(jié)合 兩種膠的性能的一般表述，我們可以認(rèn)為，有機(jī)硅橡 膠在高溫環(huán)境中的表現(xiàn)會(huì)更好一些。
2.6.2 PR-1聚氨酯密封膠對(duì)傳感器的靈敏度 有一定影響，在小量程傳感器中應(yīng)用時(shí)須考慮這一 點(diǎn)，也可選用PR-11聚氨酯密封膠。
3.產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用考核
實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)簡(jiǎn)化了傳感器的環(huán)境條件，還不 能完全代表現(xiàn)場(chǎng)條件?，F(xiàn)場(chǎng)使用結(jié)果才是最終考核。 但是由于現(xiàn)場(chǎng)條件千差萬(wàn)別，難以比較，只能通過(guò)統(tǒng) 計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明問(wèn)題?？偟膩?lái)說(shuō)，兩種密封膠的使用效 果都是不錯(cuò)的。但是，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題傳感 器和使用過(guò)程中的失效傳感器的分析，還有進(jìn)一步 改進(jìn)的必要。
4.操作中的問(wèn)題是傳感器密封缺陷的重要因素
4.1攪拌不均勻
攪拌不均勻會(huì)使膠體局部配比不準(zhǔn)確，膠體各 部分軟硬不一致，嚴(yán)重的時(shí)候，膠體表面要可見絲狀 紋，同時(shí)膠的絕緣性能、機(jī)械強(qiáng)度都會(huì)下降。因此，攪 拌一定要均勻。調(diào)膠時(shí)，調(diào)膠罐的上下、四周都要攪 到，尤其是罐底四周易形成死角，要特別注意。同一 批傳感器中，個(gè)別傳感器絕緣不好，通常就是用罐底 膠灌注的。
調(diào)膠罐最好是圓形，底部有較大的圓角。攪拌棒 最好是扁的。有的廠根據(jù)一次調(diào)膠量的多少不同，規(guī) 定了不同的攪拌時(shí)間，不失為一種好的作法。
4.2配比不準(zhǔn)確
配比對(duì)于不同的膠影響不同。
有的膠配比不同，所形成的膠膜硬度、延伸率不 同，但是，絕緣電阻、酸堿度等性能不變。這類膠配比 不準(zhǔn)確對(duì)被密封器件的性能影響雖有，但是不至于 產(chǎn)生缺陷。
有的膠配比不準(zhǔn)確，則影響到絕緣電阻和酸堿 度，這就要引起注意了。筆者用過(guò)一種膠，第一次未 注意配比，濕熱試驗(yàn)后傳感器的絕緣電阻下降到 300M%左右，零點(diǎn)、靈敏系數(shù)也有較大變化。第二次 注意配比，濕熱試驗(yàn)后傳感器的絕緣電阻只下降到 1000M%左右，零點(diǎn)、靈敏系數(shù)的變化相對(duì)第一次也 小了不少。
4.3清洗不干凈
有的膠對(duì)含有氮、磷、硫、錫的有機(jī)物敏感，被密 封部位清洗不干凈，會(huì)使密封膠中的催化劑失效，致使固化不良，俗稱“中 毒”現(xiàn)象。在稱重傳感器中，焊劑殘留可能會(huì)導(dǎo)致這 種現(xiàn)象發(fā)生。
4.4產(chǎn)品過(guò)期
化工產(chǎn)品通常都有保質(zhì)期，超過(guò)保質(zhì)期的產(chǎn)品 性能會(huì)有一定程度的下降。
5.其它密封膠試驗(yàn)結(jié)果介紹
筆者曾對(duì)多種有機(jī)硅橡膠做過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，幾乎 所有硅橡膠常溫條件下絕緣電阻都很高，應(yīng)證了 一 般表述中“優(yōu)異的電絕緣性能”。但是在濕熱條件下， 不僅不同牌號(hào)的硅橡膠有明顯差別，同一型號(hào)，不同 廠家的產(chǎn)品亦有明顯差別。即使是進(jìn)口產(chǎn)品中，也 有明顯差別。有的產(chǎn)品并不比國(guó)產(chǎn)的好。但是也確有 明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的品種，道康寧3140是其中之 一，還有比3140防潮性能更好的品種。鑒于筆者的 試驗(yàn)不可能很全面，也難以做到反復(fù)確認(rèn)，只能回到 前面所說(shuō)的“應(yīng)自己作試驗(yàn)確認(rèn)”。
6.對(duì)國(guó)產(chǎn)密封膠的兩點(diǎn)建議
6.1國(guó)產(chǎn)單組分有機(jī)硅橡膠與國(guó)際知名品牌 相比，性能差距仍較大。但是進(jìn)口硅橡膠不僅價(jià)格 昂貴，而且供貨期也較長(zhǎng)，加上產(chǎn)品有效期的限制，一 般傳感器生產(chǎn)廠難以采用。目前為傳感器生產(chǎn)有機(jī)硅 橡膠的生產(chǎn)廠多為規(guī)模較小的廠，產(chǎn)品多年來(lái)進(jìn)步不 大，建議有關(guān)科研院所合作，盡快突破這一難關(guān)。
6.2國(guó)產(chǎn)密封膠與國(guó)際知名品牌相比，產(chǎn)品性 能指標(biāo)往往不夠全面，給用戶的選擇帶來(lái)了一定難 度。建議密封膠生產(chǎn)廠完善指標(biāo)體系。 可調(diào)性和儀表的準(zhǔn)確度，給自己配合檢秤工作帶來(lái) 不必要的麻煩。
在通常情況下，衡器的配置由提出的任務(wù)來(lái)確 定，稱重技術(shù)的可行性將影響到最終設(shè)計(jì)方案。對(duì)于 傳感器和儀表的技術(shù)性探討我們還在繼續(xù)。更深入 的理解，對(duì)于我們?nèi)绾芜x配一臺(tái)高質(zhì)量的衡器有很 大幫助.
