木塑复合材料(Wood-Plastic Composites,WPCs)韧性不佳限制了其在高韧性高强度应用环境下的使用。依靠传统化学改性增强增韧木塑复合材料的方式步骤繁琐且使用大量试剂,采用共混橡胶等弹性体的方式则会降低木塑复合材料的刚性。本文以高韧性的高分子量聚乙烯(HMWPE)为增韧剂,采用基于拉伸流变塑化输运机理的偏心转子挤出机(Eccentric Rotor Extruder,ERE)制备了桉木粉/聚丙烯(PP)/HMWPE复合材料,同时实现木塑复合材料的增强和增韧,并探究HMWPE的加入和拉伸流场支配的流场作用对于木塑复合材料结构和性能的影响,分析其增韧和增强的机理。本文研究成果对于基于拉伸流变的塑料共混技术研究与应用、木塑复合材料的高值化应用具有重要的研究意义和应用价值。本文首先通过基于拉伸流变支配的偏心转子挤出和基于剪切流场的转矩流变仪密炼两种方式加工PP/HMWPE共混物,利用二维广角X射线衍射(2D-WAXD)、拉曼光谱、差示扫描量热法(DSC)、动态热机械分析测试(DMA)、扫描电镜、热变形温度测试(HDT)、动态流变测试和力学性能测试等测试手段,比较了拉伸流场和剪切流场支配的加工方式对不同成分的PP/HMWPE共混物微观结构与宏观性能的影响。测试结果表明,相比于基于剪切流场的转矩流变仪加工,基于拉伸流变支配的偏心转子挤出加工可以促进聚合物分子链的取向,提高取向度,聚合物的结晶度也因此而提高,同时拉伸流场支配的加工方式还促进了PP和HMWPE两相界面分子链的扩散,改善PP与HMWPE的界面结合,有利于PP/HMWPE共混物强度和韧性的提高。PP/HMWPE共混物中PP/HMWPE质量比为4/1时,材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度分别为27.9 MPa、472.8%、40.1 MPa、1364 MPa和48.6 k J/m~2,拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量等性能较PP无明显下降,缺口冲击强度则提升了100.8%,具有良好的综合力学性能。因此,本文以此质量比PP/HMWPE共混物作为塑料基体制备木塑复合材料。围绕桉木粉/PP/HMWPE木塑复合材料,研究了偏心转子挤出加工对木塑复合材料结构与性能的影响。测试结果表明,由转矩流变仪加工的桉木粉/PP/HMWPE木塑复合材料力学性能大幅度降低。由偏心转子挤出机加工的桉木粉/PP/HMWPE木塑复合材料具有更好的力学性能,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度和非缺口冲击强度分别为:28.7 MPa、55.2 MPa、2508 MPa、8.2 k J/m~2和33.7 k J/m~2,较转矩流变仪加工的桉木粉/PP木塑复合材料分别提高了:19.6%、21.6%、23.5%、57.7%和50.4%。这是由于加入木粉后复合体系流动性下降,同样转速下,拉伸应力作用增强,促使形成了更高取向的晶体结构,结晶度提高,且木粉和塑料基体间的界面粘附改善。木塑复合材料塑料基体中取向晶体结构的形成和高的结晶度,以及木粉和塑料基体间界面结合强度的提高,提升了材料的刚性。PP/HMWPE间界面以及木粉和塑料基体间的界面改善,实现应力在材料中的有效传递,有利于HMWPE发挥增韧作用,当受到冲击载荷时,HMWPE和PP发生塑性形变,提高材料的抗冲击性能。综上所述,添加适量HMWPE,采用偏心转子挤出机制备的木塑复合材料具有优异的强度、抗冲击性能和耐热性,且制备方法简单,工业化应用前景广阔。