原位成纤作为一种制备高性能化复合材料的加工方法而受到越来越广泛的关注。聚合物纤维具有灵活性与柔韧性,容易在基体聚合物中产生物理缠结形成三维网状结构。这种缠结的纤维状网络能极大地增强微纤复合材料的结晶动力学,机械性能和流变性能。目前的原位微纤共混物主要有两种制备方法,分别是“熔融挤出-热拉伸-淬冷”和“熔融挤出-固相拉伸-退火”。不可避免的,两种方法都涉及多个阶段和工序,而且纤维形态不能准确控制,难以实现工业化生产。倒三角排形三螺杆挤出机(TTSE)是一种新型的聚合物加工设备,具有特殊的剪切-拉伸流场,以及较高的生产率。本文基于TTSE的特殊剪切-拉伸交变流场,提出一种直接挤出原位成纤方法,并系统研究了螺杆组合,挤出工艺,成纤相种类及含量对微纤结构的影响,探讨了成纤机理及微纤结构对复合体系性能的影响。具体研究内容及结果如下:1、研究了 TTSE的螺杆组合对成纤形态的影响,并对比了双螺杆的成纤效果。研究发现,随着螺杆剪切作用增强,分散相的成纤性明显减弱,1#螺杆组合更利于分散相成纤。双螺杆直接挤出制备的微纤形貌明显劣于TTSE制备的纤维。因而TTSE更适合采用直接挤出法制备微纤共混物。2、采用响应曲面设计和正交试验方法,研究分散相含量和加工工艺对微纤形态的影响规律。得出可用于调控和预测微纤形态的传递函数,并分析发现分散相含量和温度显著影响纤维形貌,其次是螺杆转速和喂料量。对于聚丙烯/尼龙66(PP/PA66)共混物,实验范围内获得微纤最优长径比为220,而聚丙烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PP/PBT)体系获得最大长径比为954。3、采用沿程取样观察分散相形态发展的方法探究TTSE直接挤出法制备原位微纤复合材料(MFCs)的成纤机理。结果显示PBT的成纤主要依靠流场下单个粒子的变形和碰撞粘接,PA66成纤过程中出现了部分片状结构,最终片状撕裂形成纤维。此外,研究发现原位微纤的弹性模量和弯曲变形对复合材料熔体弹性有较大贡献,长径比小而弹性模量较高的PA66纤维复合体系表现出更优的熔体弹性。4、系统地研究了 PA66纤维形貌对基体的动态流变行为、应变硬化行为、机械和热性能的影响。并根据Winter-Chambon准则分析了不同长径比纤维下PP/PA66共混物的微纤缠结网络临界浓度。结果表明,共混物的储能模量、复数粘度和Cole-Cole圆半径随纤维长径比的增加而提高。同时,损耗正切tanδ值减小,PP/PA66 MFCs表现出类固体或凝胶状行为,微纤缠结网络临界浓度随着纤维长径比的增加而降低。此外,提高PA66微纤长径比能显著改善PP基体的熔融,结晶动力学和机械性能。