柴油过滤材料复合方式论述的论文
由于黏结剂复合样品所使用的黏结剂种类、用量及加工工艺的不同,导致纸基粘结面的表观结构呈现如图2、图3所示的差异。由图1与图2、图3的差异进一步分析可以看出,两种复合方式对纸基中使用的树脂热熔性的要求不同。超声波复合要求纸基中使用的树脂体系需具有一定的热熔性,以便在超声波的作用下与无纺布发生热熔粘合,从而将二者复合成新的过滤材料;而黏结剂复合对纸基中所用树脂体系的热熔性无特殊要求,因为其是依靠纸基与无纺布接触面上施加的黏结剂将两者复合成新的过滤材料的,但此种复合方式所使用的无纺布需提前进行超声波焊接处理以固定其结构。
1结合点形态观察
为了进一步的了解不同复合方式商品样焊点处的表面和截面形态,因而采用扫描电子显微镜分别对图1、图2、图3所示的样品(分别为1#样品、2#样品、3#样品)进行了观察。从图4中可以看到,超声波焊接可以使焊点处的无纺布纤维熔融,原来的纤维形态消失,而形成一几乎不透气的圆形膜状物。此外通过对图5的`观察,可以发现在将此种复合材料的无纺布与纸基分离的过程中,焊点处会残留一些无纺布纤维,这说明在超声波以及焊接压力的作用下,无纺布会与纸基上的树脂发生热熔黏合,从而提供层间结合强度。从图6中可以看到,此种复合方式会导致焊点处纸基的厚度下降,紧度提高,从而使复合材料的透气度下降。黏结剂存在的位置,纸基的孔隙结构被完全的破坏,因而会对整个复合材料的物理及过滤性能造成不良影响。由图2、图3的比较以及图7的分析并结合图11中不同样品间层间结合强度的对比,我们可以得到以下结论:黏结剂的用量应该在复合材料的结合强度与对材料结构的影响间取得平衡,结合强度不是越大越好。从图8、图9、图10中可以看到,采用黏结剂粘结复合的样品,对无纺布也单独进行了超声波焊接处理,因而焊接点处与纸基的粘结并不是很紧密。对无纺布进行超声波点焊处理的原因主要在于熔喷无纺布的结构较为疏松,在使用过程中受燃油的冲击容易因为结构的不稳定而导致材料过滤性能的不稳定,从而影响发动机的正常、安全运行。
2使用前样品的层间结合强度分析
为了量化表征不同复合方式商品样无纺布与纸基间结合强度的大小,因而采用层间结合力测定仪分别对上述1#样品、2#样品、3#样品以及另外一种超声波复合的样品(记为4#样品)中无纺布与纸基间的层间结合强度进行了测试。,采用黏结剂粘结复合的2#、3#样品的层间结合强度均比通过超声波仪器直接焊接复合的1#、4#样品的强度要大。比如2#样品的层间结合强度为40.821J/m2,约为4#样品层间结合强度13.067J/m2的3.12倍。此外通过超声波10仪器直接焊接复合的1#、4#样品之间的层间结合强度相差很小,而采用黏结剂黏结复合的2#、3#样品的层间结合强度却相差较大。造成这种现象的原因是后者层间结合强度的大小与黏结剂的种类与用量关系密切。
3使用后商品样的分析
由于使用后的样品难以再用扫描电子显微镜观察,因而采用肉眼观察的方式对使用后商品样的外观结构、无纺布与纸基间的层间结合状态以及污染物的分布状况进行了初步的分析,以期可以从实际使用效果的角度对两种复合方式作进一步的了解,从而为此种材料复合方式的改进与优化提供思路。从图12中可以观察到,采用超声波复合的使用后商品样,在对着灯光观察时,其超声波焊接点处呈现出明显的透光;而将其无纺布与纸基分离露出粘结面后(如图13示),可观察到无纺布的焊点处与周围相比呈现明显的白色,而纸基的相应位置处污染物的分布也较少,能与周围较明显区分。因而可以看出采用超声波复合时,超声波焊接点处是无法发挥过滤效果的。采用黏结剂复合的使用后商品样,通过对其焊接点处的透光性(如图14示)以及无纺布与纸基黏结面(如图15示)的观察,并与超声波复合样相比较,可以发现,虽然无纺布的焊点处与周围相比仍呈现明显的白色,但纸基的相应位置处污染物的分布与周围并无明显差异。此外,黏结剂对复合材料过滤性能的影响不像焊点对其的影响般容易发现,而且随着黏结剂种类、用量和粘结工艺设计等的不同而存在差异,因而需要借助实验仪器具体分析,不能一概而论。此外,在对两种复合方式的使用后商品样无纺布与纸基间结合状态的观察中,并未发现二者之间存在已剥离的情况,因而结合图11中相应的数据,认为超声波复合时的层间结合强度已能达到使用要求,没有必要做到性能过剩。
4结语
通过对进口高精度复合柴油过滤材料使用前和使用后样品的复合方式及特点的研究,为这类材料的开发提供了以下几点思路:
(1)无纺布与纸基间的复合可采用超声波仪器直接焊接复合的方式或使用黏结剂粘结复合的方式,两种复合方式所制备的材料的层间结合强度都能满足使用要求,但两种复合方式对材料过滤性能的影响不同,基材的要求也有所不同。
(2)采用超声波直接焊接复合时,可以通过对焊点的形状和密度的设计在结合强度与对材料过滤性能的影响之间取得平衡。
(3)采用黏结剂粘结复合方式时,可以通过黏结剂种类、用量和粘结工艺的设计在结合强度与对材料过滤性能的影响之间取得平衡。
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