引言：
復(fù)合共擠出片材使多層具有不同特性的物料在擠出過程中彼此復(fù)合在一起，使制品兼有幾種不同材料的優(yōu)良特性，在特性上進(jìn)行互補(bǔ)，從而得到特殊要求的性能和外觀，如防氧和防濕的阻隔能力、著色性、保溫性、熱成型和熱粘合能力及強(qiáng)度、剛度、硬度等機(jī)械性能。
高聚物被譽(yù)為20世紀(jì)人類zui重大的20項(xiàng)發(fā)明之一。由于高聚物本身具有良好的物理機(jī)械特性，因此，廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療、國防及日常生活中。隨著高聚物新型材料的不斷出現(xiàn)和市場上對(duì)高聚物擠出產(chǎn)品性能要求的不斷提高，單一組分的制品往往具有局限性，無法滿足制品的使用和加工性能、外觀等方面的特殊要求，因此，多組分的復(fù)合材料制品應(yīng)運(yùn)而生。
目前，人們已經(jīng)開發(fā)出多種方法制取多組分片材制品，采用共擠出工藝是zui簡便易行的一種方法，該方法已成為當(dāng)代的塑料成型加工方法之一。高聚物片材共擠出工藝是一種使用數(shù)臺(tái)擠出機(jī)分別供給不同的熔融料流，在一個(gè)復(fù)合機(jī)頭內(nèi)匯合共擠出得到多層復(fù)合片材的加工過程。利用共擠出技術(shù)生產(chǎn)的具有綜合性能的多層復(fù)合材料在許多領(lǐng)域中有著極其廣泛的應(yīng)用價(jià)值。此外，它可以大幅度地降低制品成本，簡化流程，減少設(shè)備投資，而且在復(fù)合過程不使用溶劑，不產(chǎn)生三廢物質(zhì)，因此共擠出技術(shù)被廣泛用于板材、片材和平膜的生產(chǎn)。
吹膜共擠出
高性能多層復(fù)合薄膜主要由基材、阻隔材料、粘合劑等三種材料組成，它的特點(diǎn)是：對(duì)氧和水汽的阻隔性好，薄膜的強(qiáng)度和耐穿刺性高，熱封性好，粘結(jié)性強(qiáng)，有良好的防霧性、防滑性、著色性。生產(chǎn)多層復(fù)合膜主要生產(chǎn)方法有：涂布法、層合法、共擠流延法和共擠吹膜法。
吹膜共擠出主要用于生產(chǎn)高阻隔性包裝膜、收縮膜、中空保鮮膜、土工膜等，它在食品、藥品、日化產(chǎn)品包裝、農(nóng)用大棚、水利工程、環(huán)境工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。采用吹膜共擠出生產(chǎn)工藝，通過厚度的有效調(diào)整使膜的功能得到量化控制，膜的各層結(jié)構(gòu)組合方便靈活，基材選用范圍更加廣泛。另外，利用這種技術(shù)生產(chǎn)復(fù)合膜能夠降低成本、提高強(qiáng)度、增加膜的阻隔性和附加值，從而使復(fù)合膜的市場適應(yīng)性得到提升。為此，英國BramptonEngineering、德國BattenfeldGloucester、Barmag、加拿大MarcoEngineering、意大利Dolci、美國MA等公司分別研究成功多層圓盤式環(huán)形共擠出機(jī)頭、同心螺旋芯軸式共擠出機(jī)頭和多層圓錐盤環(huán)形共擠出機(jī)頭等，其每層流道的結(jié)構(gòu)形狀有環(huán)形流道、心型包絡(luò)式流道、螺旋支管式流道等多種型式。
目前吹膜共擠出機(jī)頭的技術(shù)為多層圓錐盤環(huán)形共擠出機(jī)頭和螺旋支管式流道的組合型式，相鄰層間溫差可達(dá)80℃，制品厚度誤差在5%以內(nèi)。在此用已二醇制冷機(jī)組來替代冷卻水機(jī)，冷卻采用模體內(nèi)冷和風(fēng)環(huán)外冷結(jié)合，提高冷卻和結(jié)晶速度，以增加薄膜的透明度、強(qiáng)度和韌性。復(fù)合膜的zui多層數(shù)為11層，大棚膜zui大幅寬達(dá)24m。
目前，吹膜共擠出尚存在一些技術(shù)難點(diǎn)急待解決：層數(shù)不允許有較多的變化；各層膜的比率不允許有大幅的波動(dòng)；對(duì)同心圓筒吹膜機(jī)頭而言，隨著層數(shù)的增加，機(jī)頭外徑的增加，外層膜的熔體在機(jī)頭內(nèi)停留時(shí)間增加，物料有分解的危險(xiǎn)；當(dāng)相鄰層樹脂熔點(diǎn)、粘度相差較大時(shí)，若各層溫度控制不當(dāng)，對(duì)某些熱穩(wěn)定性較差的樹脂，有可能形成分解層。
平膜（板）和流延膜共擠出
流延膜成型原理是將在擠出機(jī)中塑料熔體經(jīng)T型模頭擠出，直接進(jìn)入水溶液或驟冷輥經(jīng)冷卻、牽引后制得流延膜。意大利Dolci公司流延平膜機(jī)頭可用于PP、LDPE、HDPE、PA、PET、EVA、EVOH等原料的生產(chǎn)，平膜的凈寬可以達(dá)到1.2～3m，膜厚10～180μm，線速度200～500m／min，復(fù)合層數(shù)1～9層。用于PET流延膜擠出的擠出機(jī)螺桿直徑zui大為350mm，長為12m，產(chǎn)量可達(dá)6000kg／h．
平膜（板）擠出的成型原理是將在擠出機(jī)中已經(jīng)塑化均勻的塑料熔體從平膜（板）機(jī)頭擠出，經(jīng)冷卻輥接觸而冷卻固化，zui后剪裁成一定寬度的膜（板），卷取成卷。
在平膜（板）和流延膜的共擠復(fù)合成型中，為了提高薄膜的精度，目前多采用熔體齒輪泵向機(jī)頭供料。理論計(jì)算和試驗(yàn)表明，采用熔體齒輪泵后有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定擠出，提高復(fù)合膜（板）尺寸精度，提高成品率；其次，提高產(chǎn)量，降低能耗，增加機(jī)器壽命；第三，具有線性輸出特性，便于上下游設(shè)備和復(fù)合膜（板）各組成層之間操作工藝的協(xié)調(diào)。
平膜（板）和流延膜共擠出機(jī)頭通常有四種型式：多流道共擠出機(jī)頭，它適用流動(dòng)性和熔點(diǎn)相差較大的物料；帶喂料塊共擠出機(jī)頭，它適用于流動(dòng)性和加工溫度相近的物料，但各相鄰層物料調(diào)節(jié)時(shí)容易產(chǎn)生干擾；帶阻尼板的可調(diào)節(jié)喂料塊共擠出機(jī)頭，它改善了各層料流在調(diào)節(jié)時(shí)易產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象；多流道機(jī)頭和喂料塊組合的共擠出機(jī)頭，它適用于表層材料與基層材料相差較大的復(fù)合膜擠出，但多層的基體材料，各層的流動(dòng)性要求較為相近。
共擠出復(fù)合成型機(jī)頭設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)一般有三點(diǎn)：各層厚度的控制和調(diào)節(jié)比較困難；層間界面不夠清晰；界面處兩層料流有可能發(fā)生相互干擾，尤其是機(jī)頭內(nèi)各層物料流匯合處到口型之間距離比較長的情況下更容易發(fā)生干擾現(xiàn)象。
PVC芯層發(fā)泡復(fù)合板材共擠出
聚氯乙烯發(fā)泡板材是近年來國外迅速發(fā)展和推廣的“以塑代木”化學(xué)材料，分為表層不結(jié)皮的自由發(fā)泡和表層結(jié)皮的內(nèi)向發(fā)泡板材兩種。聚氯乙烯發(fā)泡板材的成型方法主要有共擠復(fù)合芯層發(fā)泡法、內(nèi)向結(jié)皮（路賽卡）發(fā)泡法、自由發(fā)泡法三種，目前上多采用共擠復(fù)合芯層發(fā)泡成型方法。共擠復(fù)合芯層發(fā)泡成型方法采用兩臺(tái)擠出機(jī)共擠，表層擠出硬質(zhì)PVC，芯層采用低發(fā)泡配方，生產(chǎn)出來的板材表面強(qiáng)度和硬度得到了提高，色母料的用量也可相應(yīng)地減少。
PVC芯層發(fā)泡板材擠出成型設(shè)備的配置一般為：
●由一臺(tái)大規(guī)格的雙螺桿擠出機(jī)擠出發(fā)泡物料，通過控制內(nèi)外皮層的溫度，使其低于發(fā)泡溫度而產(chǎn)生結(jié)皮。此種方法內(nèi)層控制困難，模具昂貴，大量的發(fā)泡劑被作為填料使用，成本高。
●兩臺(tái)擠出機(jī)共擠，其中一臺(tái)擠出機(jī)擠出PVC不發(fā)泡料，在共擠出機(jī)頭中將料流分成兩股，這兩股熔融的料流形成板材的內(nèi)外皮層，另一臺(tái)擠出機(jī)將發(fā)泡PVC料輸入到同一共擠出機(jī)頭中，處于內(nèi)外層的中間，即為發(fā)泡芯層。
●由三臺(tái)小型的單螺桿擠出機(jī)或一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)和兩臺(tái)單螺桿擠出機(jī)擠出PVC芯層發(fā)泡板材，內(nèi)層、外層和芯層均由獨(dú)立的擠出機(jī)擠出。這樣發(fā)泡芯層和板內(nèi)層就不必使用TiO２，節(jié)約了原料成本。芯層可用回收廢料作填充，并可根據(jù)板材的特殊使用環(huán)境獨(dú)立地設(shè)計(jì)內(nèi)外皮層的配方。例如，意大利Amut公司利用該方法生產(chǎn)的PVC結(jié)皮發(fā)泡（木塑）板生產(chǎn)線參數(shù)為：板寬1220～1600mm，厚度3～30mm，比重0.45～0.75g/cm3。
目前，PVC芯層發(fā)泡板材生產(chǎn)中需解決的問題有：三層物料之間要有良好的熔接強(qiáng)度：三層物料的流速必須同步，發(fā)泡層的泡孔必須細(xì)膩均勻，三層物料的分配必須均勻穩(wěn)定。
片材共擠出技術(shù)的理論研究
共擠出技術(shù)的關(guān)鍵是共擠出機(jī)頭的設(shè)計(jì)，而聚合物熔體共擠出時(shí)流動(dòng)狀態(tài)數(shù)值模擬的研究是機(jī)頭流道設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。聚合物熔體共擠出時(shí)流動(dòng)狀態(tài)數(shù)值模擬的研究是從70年代開始的，由于復(fù)合共擠出加工所涉及的過程很復(fù)雜，至今仍有許多問題沒有解決，所以進(jìn)展緩慢。研究的難點(diǎn)主要表現(xiàn)在：
●物料的流變性能以及本構(gòu)方程如何用于復(fù)合共擠出的實(shí)際加工；
●共擠出產(chǎn)品與周圍環(huán)境的熱交換會(huì)影響熔體的流變特性，此外不同的熔體之間性質(zhì)、溫度的差異以及它們之間的相互影響，使定量分析、計(jì)算復(fù)雜化；
●不同熔體之間的界面受工藝條件（流率、溫度）和物料本身的性質(zhì)影響，會(huì)產(chǎn)生界面不穩(wěn)定，以及異常的壓力梯度下降等現(xiàn)象，這給分析、計(jì)算帶來困難。
因此，共擠出流動(dòng)分析需解決的技術(shù)難點(diǎn)主要集中在：在機(jī)頭出口處每種聚合物的不規(guī)則分布，在相鄰層間的界面變形；粘度低的聚合物對(duì)粘度高的聚合物的包裹現(xiàn)象。
通過上面的分析，共擠出技術(shù)理論研究的發(fā)展趨勢也可見一斑。首先，近年來的理論研究大多集中在等溫流動(dòng)的研究上，由于復(fù)合過程是在口型出口處很小的范圍內(nèi)進(jìn)行的，等溫假設(shè)是可行的；其次，粘性流體有限元（FEM）分析方法和迭代算法具有很大的*性，被廣泛地用來模擬共擠出流動(dòng)；再次，對(duì)共擠出界面的位置、穩(wěn)定性的影響因素的研究一直是該領(lǐng)域理論研究的核心。
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