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高熔融指数Pb熔喷非织造布复合滤材的研制动态机车的燃油分离器被称为动态机车的“肺”,它起到了过滤燃油中的水和固体杂质、确保汽油完全燃烧并减少废物的作用目前,市场上的复合滤材以两层复合居多,另外还有一些为三层复合结构对于三层复合滤材,其中最上层为纺粘非织造布,中间层为熔喷非织造布,下层为纸基这类材料,其性能主要取决于纸基层和熔喷非织造布层1试验部分
1.1原材料纺粘PP非织造布,东华大学纺织学院提供,面密度19-20g/m
1.2仪器、仪器和仪器台式天平,JA12002,上海精科天平厂;平板硫化仪,XLB-D350X350X2,上海德弘橡胶机械有限公司;数字式织物厚度仪,YG141N,南通宏大集团;数字式透气量仪,YG461E/II,南通宏大集团;耐破度仪,LW1-2,瑞典LW公司;孔径测试仪,CFP-1100-A,美国PMI公司;接触角测试仪,0CA40Micro,德国Dataphysics公司;燃油滤清器清洁度压差和水分离效率综合试验台,QC-RLZIH2A,沈阳紫薇机电设备有限公司;液压过滤器多次通过过滤性能试验台,DT-100,新乡东风过滤技术有限公司
1.3热压法制备pbt非织造布复合胶凝剂将平板硫化仪上、中、下三个板的温度均设为60℃,待仪器升温至设定温度后恒温
0.5h,保持温度波动在2℃之内将黏合剂均匀喷涂在滤纸及PBT非织造布表面,按照纺粘PP非织造布、高熔指PBT非织造布、滤纸的顺序将三者叠合把这种复合材料置于平板硫化仪上,保持上下板之间的距离在1cm左右,恒温30so调整平板硫化仪压力表,合模加压,保持10s后开模,取出样品图1为复合滤材的结构示意图
1.4样品测试
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4.1过滤纸和复合过滤材料的表面密度用直尺量取样品的长和宽,采用JA12002型台式天平称取样品质量,通过计算得出样品的面密度
1.
4.2滤纸和复合滤材料的厚度采用YG141N型数字式织物厚度仪测试样品的厚度压脚面积2500mm
1.
4.3滤纸和复合滤材料的通风性采用YG461E/H型数字式透气量仪测试样品的透气量每个样品选择10个不同的区域进行测试,取数据的平均值作为样品最终的透气量
1.
4.4样品厚度测试采用CFP-1100-A型孔径测试仪测试样品的孔径,剪取5cmX5cm左右大小的样品,放入样品槽中,用二甲基硅油将样品完全浸润,向计算机中输入样品厚度进行测试样品最大孔径、平均孔径、孔径分布图由软件直接计算得出
1.
5.5接触角法测试将PBT非织造布截取5cmX5cm固定在0CA40Micro型接触角测试仪上,用进样器吸入一定量的蒸储水,滴下1滴至PBT非织造布上,借助电脑调节焦距得到清晰图像通过软件得出接触角数据
1.
5.6复合滤材过滤性能采用LW1-2型耐破度仪测试样品的耐破度,采用QC-RLZH-02A型燃油滤清器清洁度压差和水分离效率综合试验台测试样品的水分离效率,采用DT-100系列液压过滤器多次通过过滤性能试验台测试样品的过滤效率和纳污容量,执行标准为ISO16889—1999液压滤芯性能评定的多次通过法2结果与讨论
2.1pbt复合滤材过滤性能在保持黏合剂添加量和加压温度不变的情况下,研究压力对复合滤材性能的影响图2为复合滤材厚度与压力关系图图3为复合滤材透气量与压力关系图由图
2、图3可知,随着成型压力的提高,复合滤材的厚度及透气性能均逐渐下降这是因为PBT非织造布中纤维排列杂乱,纤网结构蓬松,成型压力的提高一方面致使PBT非织造布被压实,使纤网的致密度提高,气流难以通过;另一方面,使三层结构的连接更加紧密,宏观表现为滤材的厚度及透气量下降图4为复合滤材最大孔径与压力关系图图5为复合滤材平均孔径与压力关系图从图
4、图5中可以看出,复合滤材的最大孔径和平均孔径均随着压力的提高而减小这是因为PBT非织造布是由多层纤维相互黏连而成,层与层之间的纤维相互叠加,纤维的排列和分布并不均匀在没有外力存在时,纤维之间的结合较为松散;当外力逐渐增加后,纤维与纤维之间的间隙趋于减小,不同层次的纤维和孔隙相互叠加覆盖,造成部分孔隙的阻塞,因此PBT复合滤材的最大孔径和平均孔径均减小可见,成型压力过大不利于材料过滤性能的优化
2.5复合滤材厚度在保持成型压力与成型温度不变的基础上,研究黏合剂用量对复合滤材性能的影响图6为复合滤材厚度与黏合剂用量关系图图7为透气量与黏合剂用量关系图图8为最大孔径与黏合剂用量关系图图9为平均孔径与黏胶剂用量关系图从图6中可以看出,复合滤材厚度在
0.
880.93mm之间波动,变化不明显因此,黏合剂〜用量对复合滤材厚度的影响很小,可以忽略从图79中可以看出,随着黏合剂用量的增〜加,复合滤材的透气性能减弱,最大孔径和平均孔径均有所减小与前面成型压力相比,黏合剂用量的变化对复合滤材的影响较小在复合滤材的制备过程中,一方面黏合剂用量的增加必然导致三层结构表面的黏结性能增强,材料整体致密性增加;另一方面,由于PBT非织造布纤维之间大多通过点黏合,随着黏合剂用量的增大,黏合剂会渗透到PBT非织造布内部,在成型压力的作用下,形成新的黏合点,造成原有孔径的阻塞,最终导致复合滤材的透气性能降低,最大孔径和平均孔径均有所减小
2.6滤纸、pbt非织造布的过滤性能在复合滤材中,三层结构各自起到不同的作用,三者相结合以期使综合性能更加优化上层的纺粘PP非织造布起到保护中下层滤材的作用,防止在成型加工过程中对PBT非织造布造成磨损中层PBT非织造布纤维以三维立体网状结构组成,其优点是纤维间孔隙较多且分布均匀,纤维的比表面积大,过滤阻力小,吸附容量高,能够有效吸附燃油中颗粒较大的杂质,防止孔径较小的滤纸被大颗粒杂质所阻塞,间接提高滤纸的过滤效率,防止滤纸磨损,为下层滤纸的精滤提供保证下层滤纸为传统过滤材料,工艺成熟,性能优异,能够起到精滤作用试验中,分别对滤纸、PBT非织造布的面密度、厚度、透气性能、最大孔径以及平均孔径进行了测试,见表1从表1中可以看出,与滤纸相比,PBT非织造布的透气量、最大孔径、平均孔径都较大,有利于吸附燃油中较大的固体颗粒,有效提高滤材的纳污容量和使用寿命在复合滤材中,PBT非织造布除了起到滤除较大固体杂质的作用外,还承担着除去燃油中水分的作用由表2可知,PBT非织造布与水的接触角大于90,因此PBT非织造布为拒水材料
2.7复合滤材过滤性能为了表征PBT非织造布复合滤材的综合性能,我们对复合滤材的基本性能和过滤性能进行了测试,并与进口样品进行比较表3为复合滤材、进口样品基本性能表表4为复合滤材过滤性能表从表3中数据分析可得,试验中制备的复合滤材透气量高于进口样品,最大孔径、平均孔径小于进口样品,但差别较小从某种角度来说,孔径的减小将有利于过滤效率的提升,但是更易造成孔隙的阻塞由表4中数据分析可知,复合滤材的滤水效率和411nl固体颗粒过滤效率仍需提高,5固体颗粒过滤效率基本能够达到目前乘用动力机车行业的标准,而〜纳污容量约为传统滤纸的
2.11倍
3.pbt非织造布复合滤材的性能通过以上分析讨论,我们可以得出以下结论1随着成型压力的增加,PBT非织造布复合滤材的厚度、透气量、最大孔径、平均孔径均有减小的趋势2随着黏合剂用量的增加,PBT非织造布复合滤材的厚度没有明显的变化,但透气量、最大孔径和平均孔径均有减小的趋势3高熔融指数PBT熔喷非织造布与水的接触角为
142.3,为拒水材料4本文研究的高融指数PBT非织造布复合滤材,对直径大于5Um的固体杂质的过滤效率能够达到动力机车行业燃油滤清器的过滤标准;纳污容量约为传统滤纸的
2.11倍,能够有效增加滤材的使用寿命但滤水效率和对直径为4um的固体杂质的过滤效率还有待提高。