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用多種方法可以制取多組分的復(fù)合材料制品，采用共擠出工藝是最簡便易行的一種方法。它已成為當(dāng)代最先進(jìn)的塑料成型加工方法之一。高聚物共擠出工藝是一種使用數(shù)臺擠出機(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)合制品的加工過程。它能夠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。這些具有綜合性能的多層復(fù)合材料在許多領(lǐng)域中有極其廣泛的應(yīng)用價(jià)值。此外，它可以大幅度的降低制品成本、簡化流程、減少設(shè)備投資，復(fù)合過程不用溶劑、不產(chǎn)生三廢物質(zhì)。因此共擠出技術(shù)被廣泛用于復(fù)合薄膜、板材、管材、異型材和電線電纜的生產(chǎn)。                  下面著重討論近年來得到廣泛應(yīng)用的復(fù)合管材、復(fù)合薄膜、平膜和流延膜、PVC芯層發(fā)泡復(fù)合管、板、異型材共擠出技術(shù)。               復(fù)合管材共擠出                  鋁塑復(fù)合管集塑料和金屬優(yōu)點(diǎn)為一體，具有無毒、平滑、耐腐蝕、質(zhì)地輕、強(qiáng)度高、耐熱性能好、脆化溫度低、安裝方便、外觀大方、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可用于冷熱水及飲用水管道、地面及地下暖氣管道、煤氣管道、石油化學(xué)工業(yè)中的腐蝕液體和腐蝕氣體的輸送，壓縮空氣輸送以及食品工業(yè)中飲料、酒和牛奶等液體的輸送等，在近期內(nèi)有可能逐步取代鍍鋅管、銅管、塑膠管。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，鋁塑復(fù)合管在管材中的占有率約為15%。該項(xiàng)技術(shù)1974年由英國工程師Itzhak Barnoach提出申請專利，而后荷蘭Kitech公司、德國Unicor公司和克勞勃公司等對管材結(jié)構(gòu)、加工設(shè)備和制造技術(shù)等方面進(jìn)行了改進(jìn)，使其性能不斷得到完善，在20世紀(jì)90年代初開始在歐洲和澳洲進(jìn)行商品化應(yīng)用。我國在20世紀(jì)90年代中期開始引進(jìn)鋁塑復(fù)合管生產(chǎn)線的技術(shù)，開始進(jìn)行鋁塑復(fù)合管的生產(chǎn)和應(yīng)用。          圖片來源：BramptonEngineering         鋁塑復(fù)合管由5層（聚乙烯、熱熔膠、鋁箔、熱熔膠、聚乙烯）組成，以交聯(lián)聚乙烯(XLPE)為內(nèi)外層，中間層為焊接鋁管以增加管材的強(qiáng)度，在鋁管的內(nèi)外表面涂以膠粘劑與塑料層粘接，通過共擠工藝成型。                  鋼塑復(fù)合管的結(jié)構(gòu)與鋁塑復(fù)合管基本相同，由五層組成，其內(nèi)外層原料一般采用HDPE，鋼層與內(nèi)外層HDPE之間為熱熔膠層。直徑為50-110mm的鋼塑復(fù)合管較多采用鋼板網(wǎng)骨架增強(qiáng)復(fù)合塑料管，它是以冷軋帶鋼和熱塑性塑料為原料，以氬弧對接焊成型的多孔薄壁鋼管為增強(qiáng)體，外層和內(nèi)層雙面復(fù)合熱塑性塑料的一種新型復(fù)合壓力管材。由于多孔薄壁鋼管增強(qiáng)體被包覆在熱塑性塑料連續(xù)體中，因此，這種復(fù)合管克服了鋼管和塑料管的缺點(diǎn)，而又具有鋼管和塑料管的共同優(yōu)點(diǎn)。目前輸氣、輸水用的大口徑管較多采用以鋼絲纏繞為骨架的聚乙烯管，鋼絲骨架纏繞和焊接速度慢，生產(chǎn)效率較低。                  鋼塑復(fù)合管生產(chǎn)的關(guān)鍵是五層共擠復(fù)合機(jī)頭的設(shè)計(jì)，它要求在一個(gè)共擠出機(jī)頭內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外塑料層，熱熔膠粘接層及中間鋼層的完全復(fù)合。復(fù)合工藝的關(guān)鍵是采用物理復(fù)合和化學(xué)復(fù)合相結(jié)合的方法，在設(shè)定的溫度下，在鋼絲與內(nèi)外層HDPE之間擠入一層親和助劑，形成五層結(jié)構(gòu)的管體，在高溫高壓下，處于熔融狀態(tài)的親和助劑通過共擠出機(jī)頭均勻地涂覆在鋼管的內(nèi)外表面，然后接枝于HDPE帶極性的活化官能團(tuán)，并與鋼管表面形成鍵合的粘界面。經(jīng)過這樣有物理和化學(xué)復(fù)合作用共同產(chǎn)生的共擠出過程，制取的鋼塑復(fù)合管才能同時(shí)具備塑料和鋼管的共同特性，使它具有高強(qiáng)度、長壽命、高氣密性、高耐腐蝕性和高耐候性能。          　　         復(fù)合薄膜共擠出                  多層復(fù)合薄膜的特點(diǎn)為：對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，因此，在包裝領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。          圖片來源：Reifenhser         共擠吹膜法主要用于生產(chǎn)高阻隔性包裝膜、收縮膜、中空保鮮膜、土工膜等，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)域有廣泛應(yīng)用。                  采用共擠吹膜法生產(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。從而使復(fù)合膜的成本降低、強(qiáng)度提高、阻隔性增加，附加值增加而市場適應(yīng)性增強(qiáng)。                  共擠吹膜法的技術(shù)難點(diǎn)在于復(fù)合機(jī)頭的流道設(shè)計(jì)，流道設(shè)計(jì)應(yīng)保證各層熔料的流速均勻、結(jié)合層剪切應(yīng)力一致，各層機(jī)頭的料溫應(yīng)能獨(dú)立控制。為此，加拿大Brampton Engineering、美國Battenfeld Gloucester、加拿大Marco Engineering、意大利Amut、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、螺旋支管式流道等數(shù)種型式。                  目前共擠出吹膜機(jī)頭的最新技術(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)合膜的最多層數(shù)為十一層，大棚膜最大幅寬達(dá)24米。                  共擠吹膜法不足之處有：                  1、層數(shù)不允許有較多的變化 ；         2、各層膜的比率不允許有大幅的波動；         3、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，有分解的危險(xiǎn)；         4、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)，對某些熱穩(wěn)定性較差的樹脂，有可能形成分解層。                  平膜和流延膜共擠出                  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。這種加工方法能夠充分的發(fā)揮被加工材料的性能，而同時(shí)又能保持最佳的尺寸精度。大多數(shù)熱塑性塑料薄膜都可以用流延法生產(chǎn)。尤其對半結(jié)晶型熱塑性塑料更為合適。                  平膜擠出的成型原理是：將在擠出機(jī)中已經(jīng)塑化均勻的塑料熔體從平膜機(jī)頭擠出，經(jīng)冷卻輥接觸而冷卻固化，最后剪裁成一定寬度的膜，卷取成卷。共擠膜各層的結(jié)構(gòu)可以是對稱的或不對稱的，當(dāng)兩層膜之間的粘附性能不佳時(shí)，就需要在兩層之間加入一層很薄的粘結(jié)層，以提高熱封性能和邊界粘附性能。                  用于平膜和流延膜的共擠出機(jī)頭有三種型式，即多流道共擠出機(jī)頭、帶喂料塊共擠出機(jī)頭以及多流道機(jī)頭和喂料塊組合的共擠出機(jī)頭。                  (1) 多流道共擠出機(jī)頭：由數(shù)臺擠出機(jī)擠出的熔體從一個(gè)擁有多流道的機(jī)頭進(jìn)料端分別流入設(shè)定寬度及厚度的分流道中，各層熔體在機(jī)頭口型內(nèi)復(fù)合成型。采用這種方法人們可以選擇流動性和熔點(diǎn)相差較大的塑料原料制取復(fù)合制品。但復(fù)合層數(shù)不能太多，否則共擠出機(jī)頭過于龐大。                  (2) 帶共擠出喂料塊的機(jī)頭：由數(shù)臺擠出機(jī)擠出的熔體經(jīng)喂料塊分流道，通過其內(nèi)設(shè)置的熔體流率比調(diào)節(jié)閥和厚度調(diào)節(jié)栓調(diào)節(jié)，然后匯合進(jìn)入衣架機(jī)頭擠出成型。這種方法允許人們生產(chǎn)較多層數(shù)的復(fù)合薄膜，共擠出機(jī)頭小巧而精密。其缺點(diǎn)是只有流動性和加工溫度相近的塑料才能彼此復(fù)合，加工范圍較窄。                  (3) 多流道機(jī)頭和喂料塊組合的共擠出機(jī)頭。它是由德國Reifenh妘ser公司開發(fā)的專門用來加工五層以上熱敏性物料的共擠出機(jī)頭。                  共擠出復(fù)合成型同其他復(fù)合成型工藝相比，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。                  國外，制造平膜和流延膜共擠出的著名廠家有美國Cloeren和EDI公司，德國Reifenh妘ser公司等。擠出復(fù)合膜的寬度為100mm到10米，復(fù)合層數(shù)為五層，膜厚的控制采用計(jì)算機(jī)和熱膨脹螺絲自動反饋來控制模唇開度。每一個(gè)模唇調(diào)節(jié)螺絲都配以一個(gè)調(diào)節(jié)塊，包括一根加熱棒和一個(gè)空氣冷卻通道。熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)在每個(gè)熱調(diào)節(jié)點(diǎn)上安置一個(gè)電源，以增加或減少調(diào)節(jié)塊的長度，從而改變模唇的開度。 （待續(xù)）