用于FBG传感器粘贴封装的Si3N4无机胶粘剂制备及性能
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８ ． ％ ． 装后 的 Ｆ Ｇ温度 、 力传 感 器可 用 于 ３ １８℃ 、２ＭＰ ９８ 封 Ｂ 压 ０． ４ ａ油 气水混 合 的使 用环境 ． 关键 词 ： 无机 胶 粘 剂 ； 纤光 栅 （ Ｂ 传 感 器 ； 光 Ｆ Ｇ） 抗拉 强度 ； 剪切 强度 中图分 类号 ： Ｎ ５ Ｔ ２３ 文献 标 识码 ： Ａ
无 机胶粘 剂 一般 可分 为气 干 型 、 固化 型 、 属 水 金
和应变 ） 的变化将 引起光纤光栅反射光谱或透射光 谱的中心波长漂移 ， 通过检测波长漂移量可实现对 物理量的测量¨ Ｆ Ｇ本身非常纤细 ， ． Ｂ 直接使用容 易 损坏 ， 因此 ， Ｆ Ｇ传 感 器 的制 造 中 ， 在 Ｂ 经常 需要 将 Ｆ Ｇ粘贴 固定在基底材 料上 ， 助基底材料 的形变 Ｂ 借 传 递外 界待 测 量 ， 现 工 程测 量 ． 外 ，Ｂ 实 此 Ｆ Ｇ传 感 器 的封装技术也是制约其在恶劣工作环境 中应用的技 术难 题 ．
第 ２ 卷第 ３ ６ 期
文 章编 号 ：６ ３０４ ２ １ ） ３３９ －３ １７ －６ Ｘ（０ ０ ４０ ７０ １
用 于 Ｆ Ｇ 传 感 器 粘 贴 封 装 的 Ｓ３ ４ Ｂ ｉＮ
无 机 胶 粘 剂 制 备及 性 能
周 红 乔学光 贾振安 李娟妮 兆 雪 ， ， ， ，
（． １ 西安石油大学 教 育部光 电油气测井与检测 重点 实验室 ， 西 西安 ７ ０ ６ ； ． 陕 １０ ５ ２ 西北 大学 ， 西 西安 ７０ ６ ） 陕 １０ ９
氮化硅 １份 ， 米二 氧 化硅 （ 氧化 钛 ） ．３— 纳 二 ０３
比厚度
为 ５ｍｍ， 伸速 度为 ５ｍ ／ ｉ， 拉 ｍ ｍｎ 环境 温度 为 ２ ５℃ ，
一
９ 一 ８
西安石油大学学报 （ 自然科学版）
传感器的推广应用显得尤为重要．
３ Ｓ３ 机 胶 粘 剂 性 能 ｉ 无 Ｎ ２ Ｓ Ｎ 无 机 胶 粘 剂 制 备 方 法 ｉ ４
３ １ 抗拉 强度 、 ． 剪切 强度 测试
２ １ 原料 组成 及 制备 ．
为 了测 试 胶 粘 剂 的抗 拉 强度 ， 表 １的原 料 配 按
２ １ 年 ５月 ０１
西 安石油大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｊｕｎ ｆ ｉ ｎＳ ｉ ｕＵ ｉｅ ｉ （ ａ ｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏ ｒａ ｏ ｈｙ ｎｖｒｔ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ ｄｔｎ ｌ Ｘ ａ ｏ ｓｙ ｕ ｅ ｉ
Ｍａ ０ １ ｙ ２ １ Ｖｏ ． ６ Ｎ ． Ｉ２ ｏ ３
耐沸水 性 能较 差 ． 用上述 胶 粘剂 封装 Ｆ Ｇ传 感 器 ， Ｂ 虽然 可 以满 足
粘剂的制备方法． 该类胶粘剂克服 了通常无机胶 粘 剂耐水性能差 、 收缩率 大的缺点 ， 具有 良好的耐温 、 耐压 、 耐水 特 性及 优 良的力学 性 能 ．
粘接强度高、 耐温 、 耐油 、 耐腐蚀等性能， 但是存在着 波 形 易啁 啾 、 易拉 裂基 底 材 料 和耐 水 性 能较 差 等 不 足． 因此 ， 制备 一种既可发挥 无机胶粘剂 的优 良性 能， 又能有效克 服其不足 的无机 胶粘剂 ， 于 Ｆ Ｇ 对 Ｂ
摘 要 ： 用共 混 法 ， ｓ３ 中掺 入 纳 米 ＳＯ 、ｉ 和 ＳＣ粒 子 ， 采 在 ｉ Ｎ ｉ２ＴＯ ｉ 制备 出适 用 于 Ｆ Ｇ传感 器粘 贴和 封 Ｂ 装 的 无机胶 粘 剂 ． 原子 力显微 镜 （ Ｆ 观 察 了胶 粘 剂 的组 团结 构 ， 电子 万 能 材料 试 验 机 测 试 用 Ａ Ｍ） 用 了其 力 学性 能 ， 用光谱 分析 仪 对上 述胶 粘 剂封装 的 Ｆ Ｇ温度 、 力传 感 器 的性 能进 行 了测试 ． 果 Ｂ 压 结 表 明， 该胶 粘剂 的最 大抗拉 强度为 ４ ． １Ｍ ａ 最大剪切 强度 为 ４ ．４Ｍ ａ 其浸 水保持 率大于 ５ ０ Ｐ ， ４ ３ Ｐ ，
收稿 日期 ： ０ ０ １－９ ２ １．０２ 基金项 目：国家“ ６ ” ８ ３ 计划资 助项 目（ 编号 ： ０ ７ Ａ ３ ４ ３ ； ２ ０ Ａ ０ Ｚ １ ） 陕西省教育厅项 目（ 编号 ： ９ Ｋ ０ ） ０ Ｊ ７ ４ 作者 简介 ： 红（ ９ ８ ） 女 ， 周 １ ５ － ， 副教 授 ， 主要从事 光纤传感 及检测技术研究 ． － ｉ ｚｏｈ ｎ＠ｘｙ ．ｄ ．ｎ Ｅｍａ ：ｈｕ ｏｇ ｓｕ ｅ ｕ ｃ ｌ
光纤光栅（ Ｂ ） Ｆ Ｇ 传感器作为一种新型的光无源 器件 ， 具有抗 电磁 干扰 、 体积小 、 重量轻 、 耐腐蚀 、 易
于 实 现波 分 、 时分 和空 分 复用 的 优点 ， 已成 为 当今传 感 领域 研 究 的新 兴课 题 ． 界物 理 量 （ 外 如压 强 、 度 温
１ 原 有 无 机 胶 粘 剂 封 装 Ｆ Ｇ 传 感 器 Ｂ 的优 点 及 不 足
提 出 了一种 以氮化 硅 （ ｉ 为基 础材 料 ， 人 ＳＮ） 掺 纳米 二 氧 化 硅 （ ｉ 、 氧 化 钛 （ ｉ 和 碳 化 硅 ＳＯ ） 二 ＴＯ ） （ ｉ 粒 子 ， 于 Ｆ Ｇ 传 感器 粘 接 和 封 装 的 无 机 胶 ＳＣ） 用 Ｂ
焊料型 、 低熔点玻璃型 、 固化反应型及牙科用水泥 热 型 ６类． 中低熔点玻璃型和热固化反应无机胶粘 其 剂较为适合 Ｆ Ｇ传感器的粘接和封装 ， Ｂ 它们的优点 及不 足 ： 耐 高 温 ， 粘 剂 本 身 可 承 受 ８０～ ① 胶 ０ １ ０ ０ｏ ０ Ｃ的高温 ； ②套接强度高 ， 硬度大； ③耐腐蚀 、 耐磨损 ， 抗氧化性能较好 ； ④脆性大 ， 剪切强度较低 ； ⑤ 固化收缩率较大（％ 一 ％） ⑥耐水性能尤其是 １ ３ ；
无 机胶粘 剂 一般 可分 为气 干 型 、 固化 型 、 属 水 金
和应变 ） 的变化将 引起光纤光栅反射光谱或透射光 谱的中心波长漂移 ， 通过检测波长漂移量可实现对 物理量的测量¨ Ｆ Ｇ本身非常纤细 ， ． Ｂ 直接使用容 易 损坏 ， 因此 ， Ｆ Ｇ传 感 器 的制 造 中 ， 在 Ｂ 经常 需要 将 Ｆ Ｇ粘贴 固定在基底材 料上 ， 助基底材料 的形变 Ｂ 借 传 递外 界待 测 量 ， 现 工 程测 量 ． 外 ，Ｂ 实 此 Ｆ Ｇ传 感 器 的封装技术也是制约其在恶劣工作环境 中应用的技 术难 题 ．
第 ２ 卷第 ３ ６ 期
文 章编 号 ：６ ３０４ ２ １ ） ３３９ －３ １７ －６ Ｘ（０ ０ ４０ ７０ １
用 于 Ｆ Ｇ 传 感 器 粘 贴 封 装 的 Ｓ３ ４ Ｂ ｉＮ
无 机 胶 粘 剂 制 备及 性 能
周 红 乔学光 贾振安 李娟妮 兆 雪 ， ， ， ，
（． １ 西安石油大学 教 育部光 电油气测井与检测 重点 实验室 ， 西 西安 ７ ０ ６ ； ． 陕 １０ ５ ２ 西北 大学 ， 西 西安 ７０ ６ ） 陕 １０ ９
氮化硅 １份 ， 米二 氧 化硅 （ 氧化 钛 ） ．３— 纳 二 ０３
比厚度
为 ５ｍｍ， 伸速 度为 ５ｍ ／ ｉ， 拉 ｍ ｍｎ 环境 温度 为 ２ ５℃ ，
一
９ 一 ８
西安石油大学学报 （ 自然科学版）
传感器的推广应用显得尤为重要．
３ Ｓ３ 机 胶 粘 剂 性 能 ｉ 无 Ｎ ２ Ｓ Ｎ 无 机 胶 粘 剂 制 备 方 法 ｉ ４
３ １ 抗拉 强度 、 ． 剪切 强度 测试
２ １ 原料 组成 及 制备 ．
为 了测 试 胶 粘 剂 的抗 拉 强度 ， 表 １的原 料 配 按
２ １ 年 ５月 ０１
西 安石油大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｊｕｎ ｆ ｉ ｎＳ ｉ ｕＵ ｉｅ ｉ （ ａ ｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏ ｒａ ｏ ｈｙ ｎｖｒｔ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ ｄｔｎ ｌ Ｘ ａ ｏ ｓｙ ｕ ｅ ｉ
Ｍａ ０ １ ｙ ２ １ Ｖｏ ． ６ Ｎ ． Ｉ２ ｏ ３
耐沸水 性 能较 差 ． 用上述 胶 粘剂 封装 Ｆ Ｇ传 感 器 ， Ｂ 虽然 可 以满 足
粘剂的制备方法． 该类胶粘剂克服 了通常无机胶 粘 剂耐水性能差 、 收缩率 大的缺点 ， 具有 良好的耐温 、 耐压 、 耐水 特 性及 优 良的力学 性 能 ．
粘接强度高、 耐温 、 耐油 、 耐腐蚀等性能， 但是存在着 波 形 易啁 啾 、 易拉 裂基 底 材 料 和耐 水 性 能较 差 等 不 足． 因此 ， 制备 一种既可发挥 无机胶粘剂 的优 良性 能， 又能有效克 服其不足 的无机 胶粘剂 ， 于 Ｆ Ｇ 对 Ｂ
摘 要 ： 用共 混 法 ， ｓ３ 中掺 入 纳 米 ＳＯ 、ｉ 和 ＳＣ粒 子 ， 采 在 ｉ Ｎ ｉ２ＴＯ ｉ 制备 出适 用 于 Ｆ Ｇ传感 器粘 贴和 封 Ｂ 装 的 无机胶 粘 剂 ． 原子 力显微 镜 （ Ｆ 观 察 了胶 粘 剂 的组 团结 构 ， 电子 万 能 材料 试 验 机 测 试 用 Ａ Ｍ） 用 了其 力 学性 能 ， 用光谱 分析 仪 对上 述胶 粘 剂封装 的 Ｆ Ｇ温度 、 力传 感 器 的性 能进 行 了测试 ． 果 Ｂ 压 结 表 明， 该胶 粘剂 的最 大抗拉 强度为 ４ ． １Ｍ ａ 最大剪切 强度 为 ４ ．４Ｍ ａ 其浸 水保持 率大于 ５ ０ Ｐ ， ４ ３ Ｐ ，
收稿 日期 ： ０ ０ １－９ ２ １．０２ 基金项 目：国家“ ６ ” ８ ３ 计划资 助项 目（ 编号 ： ０ ７ Ａ ３ ４ ３ ； ２ ０ Ａ ０ Ｚ １ ） 陕西省教育厅项 目（ 编号 ： ９ Ｋ ０ ） ０ Ｊ ７ ４ 作者 简介 ： 红（ ９ ８ ） 女 ， 周 １ ５ － ， 副教 授 ， 主要从事 光纤传感 及检测技术研究 ． － ｉ ｚｏｈ ｎ＠ｘｙ ．ｄ ．ｎ Ｅｍａ ：ｈｕ ｏｇ ｓｕ ｅ ｕ ｃ ｌ
光纤光栅（ Ｂ ） Ｆ Ｇ 传感器作为一种新型的光无源 器件 ， 具有抗 电磁 干扰 、 体积小 、 重量轻 、 耐腐蚀 、 易
于 实 现波 分 、 时分 和空 分 复用 的 优点 ， 已成 为 当今传 感 领域 研 究 的新 兴课 题 ． 界物 理 量 （ 外 如压 强 、 度 温
１ 原 有 无 机 胶 粘 剂 封 装 Ｆ Ｇ 传 感 器 Ｂ 的优 点 及 不 足
提 出 了一种 以氮化 硅 （ ｉ 为基 础材 料 ， 人 ＳＮ） 掺 纳米 二 氧 化 硅 （ ｉ 、 氧 化 钛 （ ｉ 和 碳 化 硅 ＳＯ ） 二 ＴＯ ） （ ｉ 粒 子 ， 于 Ｆ Ｇ 传 感器 粘 接 和 封 装 的 无 机 胶 ＳＣ） 用 Ｂ
焊料型 、 低熔点玻璃型 、 固化反应型及牙科用水泥 热 型 ６类． 中低熔点玻璃型和热固化反应无机胶粘 其 剂较为适合 Ｆ Ｇ传感器的粘接和封装 ， Ｂ 它们的优点 及不 足 ： 耐 高 温 ， 粘 剂 本 身 可 承 受 ８０～ ① 胶 ０ １ ０ ０ｏ ０ Ｃ的高温 ； ②套接强度高 ， 硬度大； ③耐腐蚀 、 耐磨损 ， 抗氧化性能较好 ； ④脆性大 ， 剪切强度较低 ； ⑤ 固化收缩率较大（％ 一 ％） ⑥耐水性能尤其是 １ ３ ；