膠接濾芯爬膠與膠粘劑黏度關系的探索

牛劭臣

新鄉航空工業（集團）有限公司116廠 河南 新鄉 453019

引言

HY-3591單組分耐高溫膠是天津市合成材料工業研究所生產的一種膠粘劑，該膠適用于過濾器的粘接，也適用于其他金屬、非金屬材料的粘接。國內濾材種類較多，主要有金屬網燒結氈、金屬絲編織密紋網、金屬絲方孔網、自帶無紡布層的玻璃纖維濾紙、不帶無紡布層的玻璃纖維濾紙與無紡布復合、木漿濾紙等。每種濾材對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量。

本文針對多層玻纖濾層和孔徑相對較小的金屬絲編織密紋網兩種濾層與端蓋采用不同黏度膠粘劑進行膠接試驗，探索膠接濾芯爬膠與膠粘劑黏度的關系，找出適用于所有航空膠接濾芯的膠粘劑黏度范圍，解決濾芯冒泡點不合格問題。

1 正文

1.1 HY-3591單組分耐高溫膠性能介紹

HY-3591單組分耐高溫膠長期使用溫度范圍：-73℃～180℃，適用于航空煤油、4050潤滑油、磷酸酯液壓油、15號液壓油等多種使用介質，粘接性能穩定，25℃常溫時，Al-Al剪切強度（Mpa）≥15，150℃時，Al-Al剪切強度（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，否則會影響過濾面積和流阻等性能指標，同時，端蓋槽內必須有足夠量的膠液填充，膠液填充不足會影響粘接強度和濾芯冒泡點，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膠接、固化后，卻表現出不同狀態的爬升效果。

目前，企業內使用的膠粘劑粘度范圍為1.7×105～3×105mPa·s，并對每個批次膠粘劑進行了爬膠效果跟蹤，見圖1、2。

圖1 金屬密紋網類濾芯

燒結氈濾材與端蓋采用不同批次HY-3591膠粘劑膠接固化后，無明顯爬膠現象；金屬網與端蓋采用不同批次HY-3591膠粘劑膠接固化后，爬膠現象區別較大，膠液黏度接近下限時，端蓋內部出現無膠現象，膠液黏度值接近上限時，膠接處氣孔較多，圓周膠液不均勻；多層復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，爬膠現象均很嚴重，膠液黏度值在1.7×105～3×105mPa·s范圍內，端蓋底部均無膠，且進行結構完整性試驗時，膠接處漏氣嚴重。

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“毛細現象”引起。

毛細管液面上升高度見公式：

其中：r為毛細管半徑，θ為接觸角，ρ為液體密度，σ 為表面張力系數，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，密度會相應變大，同時膠液黏度值增大，膠液越不易爬升，與濾芯爬膠實際情況相符。

1.4 試驗方法

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

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 試驗過程

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

1.6 試驗結果

固化結束后，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，爬膠現象和外觀質量基本一致，明顯優于1.7×105～3×105mPa·s范圍內的黏度值，膠液飽滿，且無氣泡、凹坑等缺陷，圓周膠液均勻[2]。

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

對A濾芯和B濾芯進行冒泡點試驗，試驗結果均合格，且初始冒泡位置均在濾材部位[3]。

2 結束語

膠粘劑黏度值范圍在1.7×105～3×105mPa·s時，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范圍內的膠粘劑，可以有效減輕金屬密紋網濾芯爬膠的現象，提高濾芯膠接處的外觀質量；

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