专利名称：复合材料，成型体，具有成型体的电子装置以及制造成型体的方法
技术领域：
本发明涉及复合材料、具有这种复合材料的成型体、具有这种成型体的电子装置、以及用于制造这种成型体的方法。
背景技术：
电子装置往往包含固有地如此设计的壳体，水蒸气形式的水分能进入到所述壳体内。水蒸气冷凝到在壳体内侧的电路元件上可导致不利的效果，或者视情形而定可导致装置故障。因此，必须防止长期出现这种情况。
为此，已知的是在壳体开口中提供水分过滤器或者在壳体中布置吸收器。但是，所描述的吸收器并未证明可满足长期使用，特别是在温度改变的情况下。因此，本发明的目的在于在这一点上采取校正行动。发明内容
根据本发明，通过根据权利要求1所述的复合材料、根据权利要求6所述的成型体、根据权利要求9所述的电子装置和根据权利要求13所述的用于制造成型体的方法来实现这个目的。
本发明的复合材料包含聚合物基质和沸石，所述沸石被结合在所述聚合物基质中；其中在复合材料的体积中沸石的体积份额为至少50%，特别是至少65%。
在本发明的进一步的实施方式中，聚合物基质包含选自下列聚合物的聚合物:氟塑料、聚芳醚酮、含硫聚合物和高耐热性聚合物。
根据本发明，氟塑料包括:PTFE，即聚四氟乙烯；PCTFE，即聚三氟氯乙烯；ECTFE，即乙烯-三氟氯乙烯或乙烯-三氟氯乙烯-氟聚合物；FEP，即氟化乙丙烯；PFA，即全氟烷氧基烷烃；以及PVDF，即聚偏二氟乙烯。
根据本发明，聚芳醚酮包括:PEEK，即聚醚醚酮；以及PEK，即聚醚酮。
根据本发明，含硫聚合物包括:PSU，即聚砜；PES，即聚醚砜；PPS，即聚苯硫醚；以及PPSU，即聚苯砜。
根据本发明，高耐热性塑料包括:PI，即聚酰亚胺；PAI，即聚酰胺-酰亚胺；以及PEI，即聚醚酰亚胺。
在本发明的进一步的实施方式中，沸石包括一组基于铝硅酸盐的材料，所述材料具有A型沸石、特别是4A沸石或3A沸石的结构。
在本发明的进一步的实施方式中，在干燥条件下，该材料的密度不超过1.7g/cm3，特别是不超过1.5g/cm3。
在本发明的进一步的实施方式中，在干燥条件下，在该材料中沸石的平均堆积密度不小于0.8g/cm3,特别是不小于1.0g/cm3。
本发明的成型体包含本发明的复合材料。
在本发明的进一步的实施方式中，对于成型体的最小凸包的体积Vmin和最小凸包的表面积Amin而目，(Vmin) 2/3/Amin> 1/20,特别是>1/10为真。在本发明的进一步的实施方式中，对于成型体的体积Vk和成型体的表面积Ak而言，(Vk) 2/3/Ακ>1/30，特别是>1/20，并且优选地>1/15为真。本发明的电子装置可特别地为测量装置，其包含具有至少一个内部空间的至少一个壳体，所述内部空间含有电子电路，其中所述装置包含至少一个气体管线，水蒸气能经由所述气体管线进入到壳体内，其中本发明的装置包含至少一个本发明的成型体，其中成型体可以被特别地布置在内部空间中。根据本发明，电子装置可特别地为测量装置。这样的测量装置可特别地为工业过程测量技术的装置。这类测量装置通常包含传感器和电子电路，所述电子电路处理传感器的信号并使它们为输出到显示器或控制系统作好准备。这样的测量装置可特别地包含压力、水平、流量、温度、PH和其它分析参数的测量装置。在这些测量装置中的任意点都可产生水分问题，电子器件和传感元件应特别受到保护以免受水分影响。在压力测量装置之中，诸如用于测量介质中的压力与传感器附近的大气压之间的差异的表压传感器的那些装置是特别值得注意的，其中这些装置包含大气压管线，以便使表压传感器暴露于大气压，其中大气压管线特别地贯穿成型体。一般而言，本发明还涉及特别包含在水分或冷凝液积聚的影响下高阻抗电路的任何类型的电子装置。作为示例，这样的装置为水听器、超声换能器、麦克风、驻极体麦克风和所有类型的电容换能器。根据本发明的实施方式,成型体的体积占内部空间的自由体积的不小于20%,优选地不小于40%，且尤其优选地不小于50%。根据本发明，用于制造本发明的成型体的方法包括:制造分散体，所述分散体含有用于形成聚合物基质的聚合物粒子，并且所述分散体含有沸石；使所述分散体成型；以及使所述成型体硬化。在实施方式中，成型包括:将分散体干燥；将干燥的分散体压制到用于使成型体成型的模具内。在该实施方式中，作为示例，硬化可包括烧结。一般而言，除了烧结之外，硬化还可包括焙烧或聚合。根据本发明，其它成型方法包括:铸造，特别是注射成型；以及挤出。
现将基于附图所描绘的实施方式来更详细地解释本发明。附图示出:图1:取决于沸石含量的实施方式的干燥复合材料的密度；图2:根据实施方式的复合材料中沸石的堆积密度；图3:根据实施方式每单位体积的复合材料的吸水率；图4:以质量％为单位的吸水率；以及图5:本发明的表压变换器的实施方式的纵截面示意图。
具体实施方式
对于该实施方式中的沸石，选择来自于Zeochem公司的沸石Purmol4ST (Z4A)或3ST (Z3A)。两种沸石都为白色粉末，在干燥条件下以高度放热的方式与水起反应。粉末Z4A在50%相对湿度和20°C下在24小时内的吸水率为24质量％。对于粉末Z3A而言，在相同条件下，最大吸水率为22质量％。
对于该实施方式中用于聚合物基质的聚合物而言，采用PFA，其被用作水性分散体DuPont Teflon PFA TE - 7224。该分散体为 60.4 质量 ％ 的 PFA 纳米粒子(50_500nm)、约 5质量％的非离子型表面活性剂和水。粘度为约20cP。pH值为10，该pH值完全足以满足对沸石在水中的pH值(ρΗΙΟ.3)的要求。该分散体在100-120°C下被完全干燥；在250_290°C下，表面活性剂被热解；在305-340°C下，PFA粒子熔化且形成复合材料中的3D交联。
用干燥条件下活性材料Z4A的体积百分数来确定复合材料的组成。鉴于PFA分散体为基于水的，Z4A应在其与PFA分散体混合在一起之前完全被水饱和。
表I示出了具有确定的Z4A体积百分数的分散体材料的组分的组成。
表I
权利要求
1.复合材料，其包含: 聚合物基质；以及 沸石，所述沸石被结合在所述聚合物基质中； 其中在所述复合材料的体积中所述沸石的体积份额为至少50%，特别是至少65%。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述聚合物基质包含选自下列聚合物的聚合物:氟塑料、聚芳醚酮、含硫聚合物和高耐热性聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其中所述沸石包含A型沸石，特别是4A或3A沸石。
4.根据前述权利要求之一所述的复合材料，其中在干燥条件下所述材料的平均密度不超过1.7g/cm3,特别是不超过1.5g/cm3。
5.根据前述权利要求之一所述的复合材料，其中在干燥条件下在所述材料中所述沸石的堆积密度不小于0.8g/cm3,特别是不小于1.0g/cm3。
6.成型体，其包含根据前述权利要求之一所述的复合材料。
7.根据权利要求6所述的成型体，其中对于所述成型体的最小凸包的体积Vniin和最小凸包的表面积Amin而言，(Vmin) 2/3/Amin> 1/20，特别是>1/10为真。
8.根据权利要求6或7所述的成型体，其中对于所述成型体的体积Vk和所述成型体的表面积Ak而言，(Vk) 2/3/AK> 1/30，特别是>1/20，并且优选地>1/15为真。
9.电子装置，特别是测量装置，其包含至少一个壳体和至少一个内部空间，所述内部空间含有电子电路，其中所述装置包含至少一个气体管线，水蒸气能经由所述气体管线进入到所述壳体内，其特征在于，所述装置包含至少一个根据权利要求6至8之一所述的成型体。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其中所述成型体被布置在所述内部空间中。
11.根据权利要求9或10所述的电子装置，其中所述装置包含表压传感器，所述表压传感器用于测量介质压力与所述传感器附近的环境大气压之间的差异，其中所述装置包含大气压管线，以便使所述压力传感器暴露于所述大气压，其中所述大气压管线特别地贯穿所述成型体。
12.根据权利要求10至12之一所述的电子装置，其中所述成型体的体积占所述内部空间的自由体积的不小于20%，优选地不小于40%，且特别优选地不小于60%。
13.用于制造特别是根据权利要求6至9之一所述的成型体的方法，所述方法包括: 制造分散体，所述分散体含有用于形成聚合物基质的聚合物粒子，并且所述分散体含有沸石； 使所述分散体成型；以及 使所述成型体硬化。
全文摘要
本发明涉及复合材料，所述复合材料包含聚合物基质和沸石，所述沸石被结合在所述聚合物基质中；其中在所述复合材料的体积中所述沸石的体积百分数为至少50%，特别是至少65%。所述聚合物基质可特别地包含选自下列聚合物的聚合物氟塑料、聚芳醚酮、含硫聚合物和高耐热性聚合物。所述沸石特别包含A型沸石，特别是4A或3A沸石。
文档编号G01L13/00GK103153454SQ201180038632
公开日2013年6月12日 申请日期2011年7月11日 优先权日2010年8月5日
发明者谢尔盖·洛帕京, 托马斯·尤林, 亚历山大·古根伯格, 米夏埃尔·休格尔, 安德烈亚斯·罗斯伯格 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔两合公司