高性能纤维作为一个国家综合实力和创新能力的体现,具有高强度、高模量、耐腐蚀等优点,是国防军工、航空航天等领域中重要的战略性基础原材料,在国防建设和国民经济中发挥着不可替代的作用。目前高性能纤维的原料主要来源于难熔难纺聚合物,这些聚合物因其特殊的分子结构,导致熔融温度大于分解温度或者加工过程中出现熔体流动困难、熔体易破裂等现象,因而难以实现熔融纺丝。学者发现将振动力场引入聚合物加工过程可以有效降低熔体黏度,提高熔体流动性。因此,本文研制了动态轧制成型设备,通过将振动力场引入熔融纺丝过程中,提高难熔难纺聚合物熔体流动性,降低熔融纺丝加工难度。本文阐述了动态轧制成型设备的结构及原理,对核心零部件的构造及设计进行了详细介绍。通过仿真对比分析了平面活塞和斜曲面活塞对熔体流动速率分布的影响,发现斜曲面轧制活塞可以更好地实现熔体流动速率的一致性,引导熔体充满整个轧制腔。通过建立简化动力学模型,求解得到单自由度强迫振动情况下轧制活塞的位移响应、幅频特性及相频特性。研究结果表明:随着频率比的增大,振动放大系数先增大后减小,并且随着阻尼率的增大,振动放大系数曲线逐渐变得平缓,其最大值也在逐渐减小。通过建立熔体流动模型,得到振动场下轧制腔中及纺丝孔中的熔体流动特性,研究结果表明:无论在轧制腔中还是纺丝孔中,引入振动场均能够有效降低熔体压力降和输送功率,提高熔体流率。随着振动强度的提高,熔体压力降、输送功率随之降低,而熔体流率随之升高,并且在高振动强度条件下,熔体压力降、输送功率及熔体流率的变化趋势比低振动条件下更加明显。以超高分子量聚乙烯（UHMWPE）为研究对象,通过实验研究了工艺参数对模头压力、纺丝功率、纺丝产量及UHMWPE初生态纤维性能的影响规律,研究结果表明:动态轧制成型设备通过引入振动力场,可以有效地降低模头压力与纺丝功率,提升纺丝产量。与稳态相比,模头压力与纺丝功率最大降低了8.9%、5.1%,纺丝产量最大提高了4.7%。表观质量测试表明,振动作用能降低UHMWPE纤维表面粗糙度,提高纤维表观质量。力学性能测试表明,引入振动场后UHMWPE纤维的断裂强度提高了12.4%,并且随着振动频率或振动幅度的增大,纤维断裂强度的提高幅度继续增大。DSC分析结果表明,UHMWPE纤维结晶度随振动强度的增大而提高。TG分析结果表明,引入振动场后UHMWPE纤维热失重开始温度下降,但降低幅度极小,在2℃以内。随着纺丝温度的升高,模头压力与纺丝功率降低,纺丝产量提高。UHMWPE纤维表观质量、断裂强度及结晶度随着纺丝温度的升高呈现出先提高后降低的趋势,而热稳定性随纺丝温度的升高持续下降。本文研究成果丰富了聚合物动态成型加工理论和技术,揭示了动态轧制过程中振动作用对UHMWPE熔体流动特性及纤维性能的影响规律,为工艺调控和装备设计提供了实验和理论依据,对于动态轧制技术的进一步推广以及高性能纤维的绿色、高效制造具有重要的理论与现实意义。