填充型导热高分子材料应用广泛,但高分子材料导热率低限制了其应用范围的进一步拓宽。通过开发新型混合加工设备及工艺降低高分子材料复合体系界面热阻是制备高导热率填充型导热高分子材料的重要方法之一。课题基于双向拉伸耦合作用混合原理开发新型的混合装置提高混合效果,在此基础上探索工艺参数及配方对共混物混合性能的影响规律,提高共混物热导率。研究成果具有一定的理论意义及工程应用价值。论文基于叶片式体积拉伸塑化混合原理,开发了双向拉伸耦合作用的混合装置。通过建立混炼系统的数学物理模型,分析结构参数和工艺参数对混炼室中的拉伸速率和装置的影响。详细介绍了该混合装置中关键部件如进料单元、混料单元的结构与工作原理;建立拉伸速率的影响规律数学模型,并通过遗传算法确定了关键零件的结构参数;用Abaqus软件对叶片组进行强度校核。利用双向拉伸耦合作用的混合装置和商业化的Brabender转子密炼机在相同工艺条件下制备HDPE/GR共混物,对比分析了两类设备的混合效果。共混物微观结构表明新技术及装置制备的共混物中GR剥离程度高、分散性更好,宏观表现为共混物拉伸强度提高,导热率提高。基于新装置提出了原位体积拉伸协同双向拉伸的熔融混合方法,探索了工艺参数、填料含量及发泡剂含量对共混物性能的影响规律。实验结果表明:在实验范围内发泡剂含量为0.4 wt.%、混合时间为6 min、GR含量为10 wt.%时共混物的拉伸强度和导热率最高;转子轴转速的增加有利于提高共混物的拉伸强度。课题研究结果表明双向拉伸耦合作用的混合装置能有效提高聚合物基复合体系的混合效果,为聚合物基导热材料的制备提供了新技术与新装备。相关研究成果将有利于推动拉伸形变在高分子材料成型加工理论中的发展,加速拉伸形变支配的熔融共混设备开发进程。