[发明专利]一种用于监测混凝土中硫酸根离子浓度的传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于监测混凝土中硫酸根离子浓度的传感器及其制备方法，该传感器包括基板，拼接涂覆于基板表面的感应浆体层和导电银浆层，以及拼接涂敷于所述导电银浆层表面的惰性浆体层及环氧树脂层；制法为分别配置导电银浆、感应浆体及惰性浆体，在基板的表面涂覆导电银浆，干燥后煅烧；其次，在该基板的同一面涂覆感应浆体，干燥后煅烧；随后，在导电银浆层一侧涂覆惰性浆体，干燥后煅烧；最后在导电银浆层另一侧设置导线，采用环氧树脂层进行密封即可。优点为该传感器不仅电极可靠性好、寿命长，且对硫酸根离子浓度敏感，能够应用于混凝土环境中无损监测混凝土中硫酸盐含量变化，且能够进行实时监测。

技术领域

本发明属于传感器领域，尤其涉及一种用于监测混凝土中硫酸根离子浓度的传感器及其制备方法。

背景技术

混凝土因为施工方便、耐火性好等优点成为应用最为广泛的土木工程材料之一，发挥着很多其他材料无法代替的作用。然而，混凝土会遭受很多物理和化学破坏从而对其服役寿命产生很大的负面影响。其中，混凝土暴露在含有硫酸盐的环境和介质中时会遭受硫酸盐侵蚀而破坏，特别是在中国西部盐渍地区和东部沿海地区。因此对硫酸盐侵蚀进行监测从而评估混凝土性能对评价混凝土结构的耐久性具有重要意义。

目前，监测硫酸盐浓度的电极已经有一些报道。比如专利CN1025242C中提到一种监测水溶液中硫酸根离子浓度的方法。然而，这种方法测量的硫酸根浓度较低，而且只能应用在水中。目前，几乎没有能够应用在混凝土环境中监测硫酸根离子浓度的传感器。因此，亟需研制出对硫酸根离子浓度敏感并且能够在混凝土环境使用的硫酸盐传感器。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种电极可靠性佳且寿命长的用于监测混凝土中硫酸根离子浓度的传感器；本发明的第二目的是提供一种该传感器的制备方法。

技术方案：本发明用于监测混凝土中硫酸根离子浓度的传感器，该传感器包括基板，拼接涂覆于基板表面的感应浆体层和导电银浆层，以及拼接涂敷于所述导电银浆层表面的惰性浆体层及环氧树脂层，所述环氧树脂层与导电银浆层的接触层设有导线；所述感应浆体层的后端与所述导电银浆层的前端相接壤，所述惰性浆体层的后端与环氧树脂层的前端相接壤。

进一步说，本发明采用的基板为氧化铝或氧化铍基板，优选的，氧化铝基板的氧化铝的含量为93～97％；氧化铍基板的氧化铍的含量为90～95％。采用本发明高含量的氧化铝或者氧化铍基板不仅成本低廉，而且还具有耐高温、耐腐蚀、强度高、高温绝缘等优良性能。

再进一步说，所述感应浆体层按质量百分比计包括：85～95％硫酸盐、2～8％玻璃料及3～10％有机载体，硫酸盐优选可为硫酸铅或硫酸钡；导电银浆层按质量百分比计包括：80～90％导电浆料、3～10％玻璃料及3～10％有机载体；惰性浆体层按质量百分比计包括：80～90％氧化铝粉体、3～10％二氧化钛及3～10％有机载体。其中，玻璃料按质量百分比计可包括：55～70％氧化铅、5～10％硼酸、20～30％二氧化硅及3～10％氧化铝；导电浆料按质量百分比计包括80～90％银及10～20％钯；有机载体按质量百分比计包括：80～93％松油醇、5～18％乙基纤维素、0.3～2％三乙醇胺及0.5～2％脂肪酸甘油酯。

采用本发明的感应浆体、导电银浆及惰性浆体，每种浆体核心成分的选用范围，一方面满足工作性能的要求，另一方面同时兼顾到降低成本；掺入玻璃料和有机载体目的是改善浆体的和易性，降低涂刷浆体操作困难度，但是要控制在比较低的比例以防影响到浆料的工作性能。

三种浆体配制过程都选用了相同的玻璃料和有机载体，每种浆体都有相同的成分由此产生较小的排斥反应，起到很好的协作效应：感应浆体与基板粘结紧密，固化后感应浆体有较好的长期性能；导电银浆与感应浆体接触部分从浆体态硬化为固态，使得导电银浆与感应浆体粘结牢固；惰性浆体紧密覆盖在感应浆体上，同样接触部分由浆体态硬化为固态，粘结牢固；同时惰性浆体与基板粘结紧密阻止导电银浆与外界环境相连通，确保测量结果不受外界干扰。三者协同作用，从而能够制备出不仅可靠性好，且寿命长的传感器。