聚丙烯腈（Polyacrylonitrile,PAN）是众多关键装备的核心原材料,在车辆、船舶、航空航天及军工等高端制造领域有着广泛的应用。在整个PAN材料成型过程中,PAN溶液的混合最为关键,并且流程繁琐,PAN溶液混合效果的好坏直接影响后续成型纤维的性能。搅拌式混合设备作为目下溶液混合的常用关键设备,已经越来越不能满足混合要求。因此,本文使用混合效果较好的啮合同向双螺杆挤出机作为混合设备,通过仿真和实验相结合的手段,对PAN溶液在挤出机内的混合过程进行研究。主要研究内容和结论如下:首先,选用PAN粉末与有机溶剂二甲基亚砜（DMSO）配制了PAN/DMSO共混溶液,运用平行平板流变仪对PAN/DMSO共混溶液的流变性能进行研究,对比分析实验曲线与不同本构方程的拟合结果。结果表明:实验曲线与Cross模型的拟合曲线最吻合,当PAN与DMSO质量比为24:76时,拟合得到的相关系数最大。其次,根据PAN/DMSO共混溶液的混合需求设计了挤出机混合段的螺杆构型,运用有限元分析软件POLYFLOW对各螺杆构型对应流场进行数值模拟,以出入口压差、加权平均剪切应力、回流系数、平均分离强度、累积停留时间和累积最大剪切应力来表征螺杆构型的输送能力、分布混合能力和分散混合能力,并建立起螺杆构型混合性能的评价体系。结果表明:螺杆构型布置方式采用分散布置得到的输送能力较强,采用集中布置得到的分布混合能力较强,布置方式对分散混合能力影响较小;构型中混合元件为SME元件得到的输送能力、分布混合能力和分散混合能力均较强于混合元件为FTX元件得到的输送能力、分布混合能力和分散混合能力;构型由KB元件与混合元件组成得到的输送能力、分布混合能力和分散混合能力均较强于由S元件与混合元件组成得到的输送能力、分布混合能力和分散混合能力;构型布置顺序为先KB元件后S元件得到的输送能力、分布混合能力和分散混合能力均较强于布置顺序为先S元件后KB元件得到的输送能力、分布混合能力和分散混合能力。螺杆构型沿挤出方向依次布置KB元件、SME元件、SE元件的综合混合能力最好。最后,搭建了可视化实验平台,对PAN/DMSO溶液在挤出机内的混合过程进行了可视化实验。利用示踪粒子在挤出机内的停留时间来表征分布混合能力,探究了螺杆构型对分布混合能力的影响,通过对比挤出前后的PAN/DMSO溶液,探究了构型对溶液混合效果的影响。结果表明:可视化实验与仿真结果保持良好的一致性。