聚合物因具有质轻、抗腐蚀等优点而被广泛应用于国民经济各个领域,但较低的本征热导率限制了其在热管理材料领域的推广应用。添加具有大比表面积的二维层状填料可以显著提高聚合物导热性,但较强的层间结合力和原子级厚度使得层状材料在加工过程中难以被高效剥离与均匀分散。本文通过研制动态拉伸熔融混合设备,并在相变协同作用下实现二维层状填料的原位剥离和同步分散,高效制备出高性能导热复合材料。基于混合腔室体积周期性变化诱导拉伸流动原理,研制了由叶片输送单元和楔形流道单元组成的动态拉伸熔融混合设备,阐明了设备的机械结构和工作原理;通过建立两个单元的物理数学模型,解析了其内部的应变速率及压力情况;采用数值模拟方式获取了不同收敛角楔形流道内速度场和压力场,证明了楔形流道内熔体的动态拉伸流动特性。利用动态拉伸熔融混合设备制备高密度聚乙烯（HDPE）/膨胀石墨（EG）复合材料,其微观形貌表明动态拉伸形变作用能有效实现EG的插层、剥离及分散;将相变效应引入熔融混合过程中,进一步提高了EG的剥离和分散效果;当EG含量为9 wt%时,相变协同动态拉伸形变作用剥离的EG片使复合材料结晶度提高了11.1%,热导率提高到1.16 W/（m·K）;对比了不同收敛角楔形流道的流场特性和相变协同动态拉伸形变的作用效果,发现45°楔形流道能够快速引发剧烈相变效应,在内膨胀力和外拉伸力耦合作用下获得综合性能优异的复合材料。将新设备及相变协同方法应用于HDPE/氮化硼（BN）和高含量HDPE/EG/BN复合体系中。结果表明:相变协同动态拉伸形变作用能高度剥离和高效分散BN,并诱导剥离纳米片沿流动方向取向排列;新设备及方法对高填充三元复合体系作用效果依然明显,改善了EG和BN的剥离和分散效果,且剥离的BN片穿插排列于EG片层间并诱导后者进行取向排列,从而形成叠层三维网络;在EG和BN含量均为18 wt%时,复合材料热导率达到3.19 W/（m·K）。论文的研究成果拓展了拉伸流场的应用范畴,为层状填料填充型高导热复合材料的绿色、高效制备提供新设备和方法。