失芯注射成型是一种比较新的塑料注射成型技术，已发展成为专门的注射成型分支。近年来，随着汽车工业对高分子材料的大量需求，外国公司已采用该项工艺生产许多大型复杂零部件，如轻质的动力系统样件和进气歧管等。德国梅塞德斯奔驰公司用失芯注射成型技术制造其1.6L汽车的发动机进气歧管，福特公司使用杜邦公司生产的Zytel 70G35尼龙材料采用失芯注射成型技术生产尼龙进气歧管来代替原来使用的铸铝进气歧管。
      目前，失芯注射成型技术主要是采用熔芯法，以Sn-Bi和Sn-Pb等低熔点合金材料为型芯材料，先将其制成型芯后镶嵌到注射模内，注射成型制品。将含有熔芯材料的制品取出后采用高温油或感应线圈加热的方式熔化镶嵌在制品内部的型芯。但在应用中发现，这种用加热熔芯的失芯方法有很多缺点，先是低熔点合金不够坚硬，在注射成型过程中受高压和高温塑料熔体的冲击，型芯很难保持其原有的形状，不适合注射成型对尺寸精度有较高要求的制品；其次，低熔点合金的熔点对塑料熔体温度较敏感，虽然其熔点可通过对Sn含量的调整而调整，但总会出现高熔点塑料注射成型时的制品内腔形变和低熔点塑料制品熔芯时受热而产生的塑性变形及尺寸变化，并且不能成型需要较高模具温度的制品；再次，熔芯过程复杂，对不同制品需不同形状的感应线圈，且合金回收工艺非常繁琐，成本较高。
    针对传统失芯材料以加热熔融的方法进行失芯所具有的众多缺陷，笔者采用耐高温树脂为粘接剂、以溶解度曲线上升的矿物无机盐及其它填料为基体材料，研制成一种新型的水溶性失芯材料。它具有硬度高、耐高温及失芯溃散性好等优点，可以解决传统低熔点合金熔芯材料所产生的问题。
I    实验部分
1 ．1主要原料
    苯酚：优级，北京燕山石化有限公司；
    甲醛：优级，上海金山化工有限公司；
    固化剂：优等品，山东瑞星化工厂；
    矿物盐、无机填料、其它助剂：市售。
1 ．2 主要设备、仪器
    注塑机：BA950/500型，德国巴顿菲尔德公司；
    模压机：TDJ70-45型，天津锻压机械厂；
    圆盘式破碎研磨机：P13型，德国Fritsch公司；
    混料机：XH-1型，武汉粉体设备制造厂；
    热失重（TG）分析仪：TGS-2型，美国PE公司；
    液压万能试验机：WE型，长春试验机厂。
1．3试样制备
    先制备粘接剂，其制备工艺流程如图1所示。

    将矿物盐、粘接剂及其它填料和助剂分别研磨、过筛后，按一定的配比混合倒入压缩试样模，在模压机上压制成型，得到失芯材料压缩试样。成型工艺为成型温度（170士15）℃、成型压力（5土2) MPa,保温时间（5 ±3) min,压制成型的试样尺寸为30 mmx15 mm x10mm。
1．4性能测试
    压缩强度按GB/T l041-1992测试，试验速度2mm/min：
    TG按ASTM-E1131测试，升温速率10`C/min，空气气氛；
    密度按GB1033-1986测试；
    线胀系数按GB1036-1989测试。 [-page-]
2   结果与讨论
2. 1研磨对失芯材料性能的影响
    失芯材料在注塑过程中要承受高压注射时熔融树脂所产生的压力，因此压缩强度是失芯材料的一个极为重要的性能指标。表1为未研磨及经过研磨过筛的失芯材料的压缩强度，未研磨及经过研磨过筛的失芯材料压缩试样外观见图2。

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    由表1可以看出，未研磨的失芯材料压缩试样的压缩强度测试数值分布不均，离散性较大；而经研磨过筛后的压缩试样的压缩强度测试数值分布均匀且大于前者。
    由图2可以看出，未研磨的失芯材料压缩试样的表面颜色不均，有斑点状粘合剂，试样边角及内部存在的矿物盐颗粒大小不均；而经过研磨过筛后的压缩试样的外观色泽、颗粒大小均匀一致。这是因为未经研磨的粘接剂颗粒与矿物盐颗粒大小不一，混合均匀性差，终形成较大的树脂聚集体镶嵌在失芯材料试样表面及内部，影响了粘接剂的粘接性能，导致压缩试样的压缩强度下降。而经过研磨过筛后，粘接剂颗粒的粒径变小，加温固化后形成了连续的树脂膜包覆着矿物盐，提高了压缩试样的压缩强度，比未研磨时提高了63 %。
    另外粒径较小的粘接剂可以使失芯材料的热膨胀均匀地释放，因而采用研磨工艺后，不仅可以提高失芯材料的压缩强度，也可降低失芯材料的线胀系数。
2.2 润滑剂对失芯材料性能的影响
    在实验中发现，通过向失芯材料中添加适当的润滑剂，可增加失芯材料颗粒间的流动性、提高试样表面光泽，对失芯材料的强度也有影响。表2为润滑剂对失芯材料压缩强度的影响。由表2可以看出，添加润滑剂后失芯材料的压缩强度比未添加时提高了20%。这主要是因为润滑剂降低了失芯材料颗粒间的摩擦力，改善了颗粒间的流动性，使颗粒排列得更加紧密，彼此间的接触点增多，使颗粒间形成的支撑结构更加稳固，在相同成型工艺条件下，获得更大的密实度；而粘接剂在制芯过程中，因颗粒彼此间隙减小，使粘接剂在软化时被挤压成更薄的树脂膜，包覆基体颗粒的效果更好，提高粘接剂的使用效率，所以添加润滑剂后，失芯材料的压缩强度有较大提高。

    2.3 粘接剂含量对失芯材料性能的影响
    新型水溶性失芯材料要求在提高材料强度的基础上尽量缩短失芯时间。通过实验研究，粘接剂含量对失芯材料性能有较大影响，通过调整粘接剂的含量，可使新型水溶性失芯材料的压缩强度与失芯溃散性能达到较好的平衡。
    图3为粘接剂含量对失芯材料性能的影响，表3为粘接剂含量对失芯材料失芯效果的影响。由图3可以看出，失芯材料的压缩强度随着粘接剂含量的增加而增大。但由表3可以看出，随着粘接剂含量的增加，材料的失芯时间也随之延长，失芯效果也各不相同。

    由图3和表3可以得出，当粘接剂质量分数为3 %～6％时，失芯材料既有较高的压缩强度又有较好的失芯效果，使水溶性失芯材料的压缩强度和失芯溃散性能得到较好的平衡。 [-page-]
2. 4失芯材料的热性能
  对失芯材料进行TG分析，用以检测当高温熔体注射进人模具时，失芯材料的受热情况。其结果见图4和表4。

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    由图4和表4可以看出，失芯材料在350℃以下的质量损失率极低。而注塑时，模具温度将远远低于350℃，即使熔体温度达到或超过350℃，但注塑时熔体受到模具的热传导作用将迅速降温，不会使失芯材料长期处于高温状态下而失重。因此，这种新研制的水溶性失芯材料的使用温度可以满足目前各类热塑性塑料的注射成型，远远优于传统低熔点合金（其熔点大多在150～230℃之间）。
2.5失芯材料的使用性能
    针对注射成型工艺特点，使用德国巴顿菲尔德公司的BA 950/500型注塑机，利用增强改性PPS材料注射一个包覆着水溶性失芯材料的模拟制品，用以考核新型水溶性失芯材料在高温、高压、高速的苛刻注射工艺条件下的强度、尺寸稳定性、位置偏差等性能。注射成型温度为300～330℃，模具温度为150～180℃，注塑压力为8. 5～9. 5 MPa，注射速度为注塑机大注射速度的90%～100 %。
    经失芯处理后，剖析模拟制品，发现制品内表面粗糙度较低，无残留物。这说明新型水溶性失芯材料强度能够满足苛刻注射工艺的要求。同时由于其收缩率小，经过优化型芯镶嵌方式后，可保证所需成型制品尺寸的位置偏差控制在±0.5%。
2. 6失芯材料的应用
    某制品内部需要成型半圆型方孔，传统注射成型方法不能满足该制品的成型，笔者利用研制的新型水溶性失芯材料解决了其成型问题。图5为失芯材料制备的半圆形型芯，图6是含有失芯材料型芯的制品，图7是经过失芯处理后的制品。制品内孔尺寸及表面粗糙度满足使用要求。新型水溶性失芯材料可用于成型各种复杂尺寸的中空制品，其主要性能指标见表5

    3  结论
    使用“水溶性”失芯材料替代传统的“加热熔融”低熔点合金熔芯材料，不仅使材料成本降低，而且新型失芯材料的综合性能较高，其压缩强度可达30-40 MPa，能够承受高压注射的熔融树脂产生的冲击力。失芯材料的使用温度可达350℃，能够满足目前各类热塑性塑料的注射工艺要求，远远高于低熔点合金。并且失芯材料的失芯处理工艺简单，成本较低，只需采用简单的装置，通入一定温度和压力的水，即可使失芯材料完全溃散。因此，利用新型水溶性失芯材料可用于成型各种复杂尺寸的中空制品，与传统成型方法相比，可有效地降低制品开发成本，提高制品合格率和生产效率。