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柴油過濾材料復(fù)合方式論述的論文
由于黏結(jié)劑復(fù)合樣品所使用的黏結(jié)劑種類、用量及加工工藝的不同,導(dǎo)致紙基粘結(jié)面的表觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)如圖2、圖3所示的差異。由圖1與圖2、圖3的差異進(jìn)一步分析可以看出,兩種復(fù)合方式對紙基中使用的樹脂熱熔性的要求不同。超聲波復(fù)合要求紙基中使用的樹脂體系需具有一定的熱熔性,以便在超聲波的作用下與無紡布發(fā)生熱熔粘合,從而將二者復(fù)合成新的過濾材料;而黏結(jié)劑復(fù)合對紙基中所用樹脂體系的熱熔性無特殊要求,因?yàn)槠涫且揽考埢c無紡布接觸面上施加的黏結(jié)劑將兩者復(fù)合成新的過濾材料的,但此種復(fù)合方式所使用的無紡布需提前進(jìn)行超聲波焊接處理以固定其結(jié)構(gòu)。
1結(jié)合點(diǎn)形態(tài)觀察
為了進(jìn)一步的了解不同復(fù)合方式商品樣焊點(diǎn)處的表面和截面形態(tài),因而采用掃描電子顯微鏡分別對圖1、圖2、圖3所示的樣品(分別為1#樣品、2#樣品、3#樣品)進(jìn)行了觀察。從圖4中可以看到,超聲波焊接可以使焊點(diǎn)處的無紡布纖維熔融,原來的纖維形態(tài)消失,而形成一幾乎不透氣的圓形膜狀物。此外通過對圖5的觀察,可以發(fā)現(xiàn)在將此種復(fù)合材料的無紡布與紙基分離的過程中,焊點(diǎn)處會殘留一些無紡布纖維,這說明在超聲波以及焊接壓力的作用下,無紡布會與紙基上的樹脂發(fā)生熱熔黏合,從而提供層間結(jié)合強(qiáng)度。從圖6中可以看到,此種復(fù)合方式會導(dǎo)致焊點(diǎn)處紙基的厚度下降,緊度提高,從而使復(fù)合材料的透氣度下降。黏結(jié)劑存在的位置,紙基的孔隙結(jié)構(gòu)被完全的破壞,因而會對整個復(fù)合材料的物理及過濾性能造成不良影響。由圖2、圖3的比較以及圖7的分析并結(jié)合圖11中不同樣品間層間結(jié)合強(qiáng)度的對比,我們可以得到以下結(jié)論:黏結(jié)劑的用量應(yīng)該在復(fù)合材料的結(jié)合強(qiáng)度與對材料結(jié)構(gòu)的影響間取得平衡,結(jié)合強(qiáng)度不是越大越好。從圖8、圖9、圖10中可以看到,采用黏結(jié)劑粘結(jié)復(fù)合的樣品,對無紡布也單獨(dú)進(jìn)行了超聲波焊接處理,因而焊接點(diǎn)處與紙基的粘結(jié)并不是很緊密。對無紡布進(jìn)行超聲波點(diǎn)焊處理的原因主要在于熔噴無紡布的結(jié)構(gòu)較為疏松,在使用過程中受燃油的沖擊容易因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定而導(dǎo)致材料過濾性能的不穩(wěn)定,從而影響發(fā)動機(jī)的正常、安全運(yùn)行。
2使用前樣品的層間結(jié)合強(qiáng)度分析
為了量化表征不同復(fù)合方式商品樣無紡布與紙基間結(jié)合強(qiáng)度的大小,因而采用層間結(jié)合力測定儀分別對上述1#樣品、2#樣品、3#樣品以及另外一種超聲波復(fù)合的樣品(記為4#樣品)中無紡布與紙基間的層間結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行了測試。,采用黏結(jié)劑粘結(jié)復(fù)合的2#、3#樣品的層間結(jié)合強(qiáng)度均比通過超聲波儀器直接焊接復(fù)合的1#、4#樣品的強(qiáng)度要大。比如2#樣品的層間結(jié)合強(qiáng)度為40.821J/m2,約為4#樣品層間結(jié)合強(qiáng)度13.067J/m2的3.12倍。此外通過超聲波10儀器直接焊接復(fù)合的1#、4#樣品之間的層間結(jié)合強(qiáng)度相差很小,而采用黏結(jié)劑黏結(jié)復(fù)合的2#、3#樣品的層間結(jié)合強(qiáng)度卻相差較大。造成這種現(xiàn)象的原因是后者層間結(jié)合強(qiáng)度的大小與黏結(jié)劑的種類與用量關(guān)系密切。
3使用后商品樣的分析
由于使用后的樣品難以再用掃描電子顯微鏡觀察,因而采用肉眼觀察的方式對使用后商品樣的外觀結(jié)構(gòu)、無紡布與紙基間的層間結(jié)合狀態(tài)以及污染物的分布狀況進(jìn)行了初步的分析,以期可以從實(shí)際使用效果的角度對兩種復(fù)合方式作進(jìn)一步的了解,從而為此種材料復(fù)合方式的改進(jìn)與優(yōu)化提供思路。從圖12中可以觀察到,采用超聲波復(fù)合的使用后商品樣,在對著燈光觀察時,其超聲波焊接點(diǎn)處呈現(xiàn)出明顯的透光;而將其無紡布與紙基分離露出粘結(jié)面后(如圖13示),可觀察到無紡布的焊點(diǎn)處與周圍相比呈現(xiàn)明顯的白色,而紙基的相應(yīng)位置處污染物的分布也較少,能與周圍較明顯區(qū)分。因而可以看出采用超聲波復(fù)合時,超聲波焊接點(diǎn)處是無法發(fā)揮過濾效果的。采用黏結(jié)劑復(fù)合的使用后商品樣,通過對其焊接點(diǎn)處的透光性(如圖14示)以及無紡布與紙基黏結(jié)面(如圖15示)的觀察,并與超聲波復(fù)合樣相比較,可以發(fā)現(xiàn),雖然無紡布的焊點(diǎn)處與周圍相比仍呈現(xiàn)明顯的白色,但紙基的相應(yīng)位置處污染物的分布與周圍并無明顯差異。此外,黏結(jié)劑對復(fù)合材料過濾性能的影響不像焊點(diǎn)對其的影響般容易發(fā)現(xiàn),而且隨著黏結(jié)劑種類、用量和粘結(jié)工藝設(shè)計(jì)等的不同而存在差異,因而需要借助實(shí)驗(yàn)儀器具體分析,不能一概而論。此外,在對兩種復(fù)合方式的使用后商品樣無紡布與紙基間結(jié)合狀態(tài)的觀察中,并未發(fā)現(xiàn)二者之間存在已剝離的情況,因而結(jié)合圖11中相應(yīng)的數(shù)據(jù),認(rèn)為超聲波復(fù)合時的層間結(jié)合強(qiáng)度已能達(dá)到使用要求,沒有必要做到性能過剩。
4結(jié)語
通過對進(jìn)口高精度復(fù)合柴油過濾材料使用前和使用后樣品的復(fù)合方式及特點(diǎn)的研究,為這類材料的開發(fā)提供了以下幾點(diǎn)思路:
(1)無紡布與紙基間的復(fù)合可采用超聲波儀器直接焊接復(fù)合的方式或使用黏結(jié)劑粘結(jié)復(fù)合的方式,兩種復(fù)合方式所制備的材料的層間結(jié)合強(qiáng)度都能滿足使用要求,但兩種復(fù)合方式對材料過濾性能的影響不同,基材的要求也有所不同。
(2)采用超聲波直接焊接復(fù)合時,可以通過對焊點(diǎn)的形狀和密度的設(shè)計(jì)在結(jié)合強(qiáng)度與對材料過濾性能的影響之間取得平衡。
(3)采用黏結(jié)劑粘結(jié)復(fù)合方式時,可以通過黏結(jié)劑種類、用量和粘結(jié)工藝的設(shè)計(jì)在結(jié)合強(qiáng)度與對材料過濾性能的影響之間取得平衡。
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