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微层共挤出是聚合物成型加工领域的新兴技术,可制备具有微层结构的聚合物材料,并赋予其突出的力学和光电等性能。该技术的发展对开发高性能化、多功能化及低成本化聚合物材料有重要意义。本文首先综述了微层共挤出技术发展现状,分析了现有微层共挤出技术所存在的原理瓶颈和技术问题,进而提出了一种微层共挤出新技术——扭转层叠挤出技术,并研发了一套微纳层叠挤出设备。最后,利用该设备制备了聚丙烯(PP)微层材料和PP/多壁碳纳米管(MWNT)微层复合材料,并进行了聚合物微层材料结构与性能的研究。主要工作如下:1、基于聚合物熔体微积分原理提出了一种微层挤出新技术——扭转层叠挤出技术,并以该技术为核心研发了一套微纳层叠挤出设备。扭转层叠挤出技术的层叠单元流道结构具有分层数可调和结构可变等特点,克服了现有微层共挤出技术中分层单元或层倍增单元结构单一的不足。2、利用有限元分析软件Moldex3D进行了层叠单元流道流场分析,研究了聚合物熔体在层叠单元流道中的流动过程、层叠单元流道的剪切场分布规律及其对短纤维填料的取向作用。获得了物料在层叠单元流道中的流动特点和规律。3、通过微纳层叠挤出设备制备了不同层数的PP微层材料,初步探究了微层剪切流场对PP结晶行为和拉伸性能的影响。4、通过微纳层叠挤出设备制备了不同层数的PP/MWNT微层复合材料,深入研究了微层剪切流场对聚合物基体中MWNT的分散和取向的影响及其对复合材料力学、导电、结晶和热稳定性能的影响。提出了利用微层剪切流场控制MWNT沿流动平面分散和取向方法,获得了微层剪切流场对MWNT的分散、取向影响规律及其与复合材料性能之间的关系。5、进行了 MWNT在微层剪切流场中分散和取向机理的研究。揭示了微层挤出过程中,微层剪切流场对MWNT的形态形成、发展和演化规律,获得了加工工艺条件与MWNT分散、取向状态之间的对应关系。综上,本文提出了扭转层叠挤出技术,研发了以该技术为核心的微纳层叠挤出设备,并将其应用于微层聚合物材料的制备和性能研究。通过新技术、新设备及其应用的研究,为聚合物成型加工装备和技术的发展以及聚合物材料领域的相关科学问题的解决提供新的思路和方法。