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熔融共混是工业化生产中制备聚合物基纳米共混物最常用的方法,该方法的关键是解决纳米粒子在共混物中的分散问题,从而得到性能更加优越的共混材料。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种综合性能优异但是加工条件要求十分苛刻的工程塑料,传统剪切形变主导作用的加工设备几乎无法加工UHMWPE,这在一定程度上限制了UHMWPE及其复合体系在工业生产上的推广应用。以叶片式体积拉伸塑化输运为原理基础,开发了超声振动与正应力协同作用的混合装置,详细分析了新型混合装置的熔融共混过程,建立并求解了混炼单元的物理数学模型,表明该混合装置中物料在体积拉伸形变作用下周期性地“收敛/发散”流动,实现了体积拉伸形变和超声振动剪切形变协同作用的熔融混合;通过混合装置制备了UHMWPE/CNTs共混物,实现了CNTs和UHMWPE的高效分散混合,探究了正应力场、正应力场与超声振动协同作用在聚合物基纳米复合体系熔融共混过程中的作用机理。叶片式混合装置的成功研制实现了对粘度极高的UHMWPE和CNTs的熔融共混,在此基础上研究了正应力作用下转子轴转速(30-60rpm)、混合时间(3-6min)和CNTs含量(1、3、5和10wt%)对UHMWPE/CNTs共混物结构和性能的影响。结果表明,在设定的转速和混合时间范围内能实现UHMWPE和CNTs的分散混合,体现在CNTs的加入能明显提高共混物的热稳定性、结晶性能和力学性能;流变测试表明,在实验研究范围内低含量(1、3wt%)和高含量(10wt%)CNTs对UHMWPE储能模量和复数粘度呈现出相反的影响趋势。在超声振动和正应力协同作用下实现了UHMWPE和CNTs高效分散混合,研究了两者协同作用下超声作用时间(20、30、40s)和超声功率(500、1000W)对共混物结构和性能的影响。结果表明,两种力场的协同作用改善了CNTs在基体中的分散效果,进而提高了共混物的热稳定性、结晶性能及力学性能;在正应力场支配的熔融共混过程中引入超声振动降低了CNTs含量为1wt%、3wt%和5wt%共混物的储能模量和复数粘度,提高了CNTs含量为10wt%共混物的储能模量和复数粘度。