膠接濾芯爬膠與膠粘劑黏度關(guān)系的探索

牛劭臣

新鄉(xiāng)航空工業(yè)（集團(tuán)）有限公司116廠 河南 新鄉(xiāng) 453019

引言

HY-3591單組分耐高溫膠是天津市合成材料工業(yè)研究所生產(chǎn)的一種膠粘劑，該膠適用于過(guò)濾器的粘接，也適用于其他金屬、非金屬材料的粘接。國(guó)內(nèi)濾材種類較多，主要有金屬網(wǎng)燒結(jié)氈、金屬絲編織密紋網(wǎng)、金屬絲方孔網(wǎng)、自帶無(wú)紡布層的玻璃纖維濾紙、不帶無(wú)紡布層的玻璃纖維濾紙與無(wú)紡布復(fù)合、木漿濾紙等。每種濾材對(duì)HY-3591單組分耐高溫膠的吸附性能不同，同批次膠粘劑不同濾材爬膠程度存在差異，同種濾芯不同批次黏度膠粘劑的爬膠程度也存在差異，爬膠的程度直接影響濾芯性能和外觀質(zhì)量。

本文針對(duì)多層玻纖濾層和孔徑相對(duì)較小的金屬絲編織密紋網(wǎng)兩種濾層與端蓋采用不同黏度膠粘劑進(jìn)行膠接試驗(yàn)，探索膠接濾芯爬膠與膠粘劑黏度的關(guān)系，找出適用于所有航空膠接濾芯的膠粘劑黏度范圍，解決濾芯冒泡點(diǎn)不合格問(wèn)題。

1 正文

1.1 HY-3591單組分耐高溫膠性能介紹

HY-3591單組分耐高溫膠長(zhǎng)期使用溫度范圍：-73℃～180℃，適用于航空煤油、4050潤(rùn)滑油、磷酸酯液壓油、15號(hào)液壓油等多種使用介質(zhì)，粘接性能穩(wěn)定，25℃常溫時(shí)，Al-Al剪切強(qiáng)度（Mpa）≥15，150℃時(shí)，Al-Al剪切強(qiáng)度（Mpa）≥10，固化條件：（110±5）℃/（60～65）分鐘，適用于多種類耐高溫濾芯的粘接。

1.2 問(wèn)題描述

航空濾芯要求爬膠高度不允許超出端蓋上沿3mm，否則會(huì)影響過(guò)濾面積和流阻等性能指標(biāo)，同時(shí)，端蓋槽內(nèi)必須有足夠量的膠液填充，膠液填充不足會(huì)影響粘接強(qiáng)度和濾芯冒泡點(diǎn)，這就要求我們必須要控制好注膠量，但是在注膠量及粘接工藝相同的情況下，使用不同批次膠粘劑經(jīng)膠接、固化后，卻表現(xiàn)出不同狀態(tài)的爬升效果。

目前，企業(yè)內(nèi)使用的膠粘劑粘度范圍為1.7×105～3×105mPa·s，并對(duì)每個(gè)批次膠粘劑進(jìn)行了爬膠效果跟蹤，見(jiàn)圖1、2。

圖1 金屬密紋網(wǎng)類濾芯

燒結(jié)氈濾材與端蓋采用不同批次HY-3591膠粘劑膠接固化后，無(wú)明顯爬膠現(xiàn)象；金屬網(wǎng)與端蓋采用不同批次HY-3591膠粘劑膠接固化后，爬膠現(xiàn)象區(qū)別較大，膠液黏度接近下限時(shí)，端蓋內(nèi)部出現(xiàn)無(wú)膠現(xiàn)象，膠液黏度值接近上限時(shí)，膠接處氣孔較多，圓周膠液不均勻；多層復(fù)合的玻纖濾材與端蓋采用不同批次HY-3591膠粘劑膠接固化后，爬膠現(xiàn)象均很嚴(yán)重，膠液黏度值在1.7×105～3×105mPa·s范圍內(nèi)，端蓋底部均無(wú)膠，且進(jìn)行結(jié)構(gòu)完整性試驗(yàn)時(shí)，膠接處漏氣嚴(yán)重。

圖2 玻纖濾材類濾芯

1.3 原理分析

HY-3591單組分耐高溫膠主要成分為環(huán)氧樹脂、改性樹脂、固化劑和填料，填料比例增加可以增加膠粘劑黏度值，膠粘劑爬膠主要是由“毛細(xì)現(xiàn)象”引起。

毛細(xì)管液面上升高度見(jiàn)公式：

其中：r為毛細(xì)管半徑，θ為接觸角，ρ為液體密度，σ 為表面張力系數(shù)，g為重力加速度。

由公式（1）可以得出，濾材孔徑越小，膠液越容易爬升；膠粘劑填料比例增大，密度會(huì)相應(yīng)變大，同時(shí)膠液黏度值增大，膠液越不易爬升，與濾芯爬膠實(shí)際情況相符。

1.4 試驗(yàn)方法

根據(jù)原理分析，可以得出膠液黏度值增大能夠有效地降低爬膠高度，聯(lián)系廠家在原有配方基礎(chǔ)上，增加填料，配制了2種不同配比的膠粘劑，以備試驗(yàn)。

其中，圖3膠粘劑黏度值為3.5×105mPa·s，圖4膠粘劑黏度值為4.2×105mPa·s。

圖3 膠粘劑配方1

1.5 試驗(yàn)過(guò)程

以A濾芯和B濾芯為例，A濾芯濾材為金屬密紋網(wǎng)，B濾芯濾材為6層復(fù)合的玻纖濾材，其中包括2層玻纖濾紙，2層無(wú)紡布，1層襯網(wǎng)和1層護(hù)網(wǎng)。濾芯膠接工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，首先向端蓋內(nèi)注膠，注膠量保證一致，采用電子天平稱重，然后將濾網(wǎng)和端蓋組合膠接，為驗(yàn)證膠液粘接性能是否合格，因此，配以試片進(jìn)行膠接（配方1膠粘劑試片編號(hào)為1#～5#，配方2膠粘劑試片編號(hào)為6#～10#），一同放入干燥箱進(jìn)行固化[1]。

1.6 試驗(yàn)結(jié)果

固化結(jié)束后，取出濾芯，觀察濾芯爬膠程度：

圖6 A濾芯固化后外觀

圖7 B濾芯固化后外觀

采用配方1和配方2的兩種黏度膠粘劑固化后的A濾芯，爬膠現(xiàn)象和外觀質(zhì)量基本一致，明顯優(yōu)于1.7×105～3×105mPa·s范圍內(nèi)的黏度值，膠液飽滿，且無(wú)氣泡、凹坑等缺陷，圓周膠液均勻[2]。

B濾芯爬膠現(xiàn)象和外觀質(zhì)量存在差異，配方2（膠液飽滿）優(yōu)于配方1（膠液少于配方2），同時(shí)，兩種配方均優(yōu)于1.7×105～3×105mPa·s范圍內(nèi)的黏度值（幾乎無(wú)殘留膠液），且膠接處無(wú)氣泡、凹坑等缺陷，圓周膠液均勻。

對(duì)A濾芯和B濾芯進(jìn)行冒泡點(diǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均合格，且初始冒泡位置均在濾材部位[3]。

2 結(jié)束語(yǔ)

膠粘劑黏度值范圍在1.7×105～3×105mPa·s時(shí)，不能適用于所有濾材的膠接濾芯；

采用黏度值在3.5×105～4.2×105mPa·s范圍內(nèi)的膠粘劑，可以有效減輕金屬密紋網(wǎng)濾芯爬膠的現(xiàn)象，提高濾芯膠接處的外觀質(zhì)量；

采用黏度值在3.5×105～4.2×105mPa·s范圍內(nèi)的膠粘劑，基本滿足多層復(fù)合的玻纖濾材類濾芯的使用，在不影響膠液流動(dòng)性的條件下，多層復(fù)合的玻纖濾材類濾芯適宜采用更高黏度的膠粘劑。