熔融塑化是挤出机的核心功能,很大程度上影响挤出制品质量和设备加工能耗。研究高效熔融塑化技术是聚合物加工成型领域的迫切需求。与传统螺杆挤出机不同,单轴偏心转子挤出机是一种基于全新的机械结构和塑化输运原理的聚合物加工成型设备,聚合物的熔融塑化过程发生明显改变,传统的螺杆挤出理论不适用于单轴偏心转子挤出机。前期研究表明偏心转子挤出机不仅制品性能优异而且加工能耗降低,这种加工优势与其特有熔融塑化方式紧密相关,因此,研究偏心转子挤出机的熔融塑化过程显得尤为重要。本文通过研制便于拆卸的剖分式单轴偏心转子试验样机,开展骤冷拆机实验研究了不同聚烯烃材料、不同工艺条件下物料的熔融塑化过程,分析了物料熔融过程形态演变以及横截面上熔体和固体的分布规律。研究发现:聚合物在偏心转子挤出机内熔融塑化经历出现熔膜、熔体浸润和固体悬浮三个阶段。在熔膜阶段,物料发生熔体迁移热传导熔融过程,靠近定子的物料最先熔化形成熔膜,在转子的挤压作用下,芯部物料不断靠近热源,熔体被强制转移渗入颗粒缝隙而不会形成稳定的熔体层或者熔池。在熔体浸润阶段,物料挤压成片,相互粘连不仅使得颗粒受热面积成倍增加,热传导作用加强,而且产生大量塑性变形耗散热,从而加快物料熔化进程。在固体悬浮阶段,熔体的黏性耗散热和热传导作用促进固体完成熔化。此外,本文采用功率仪测量了偏心转子挤出机熔融塑化聚烯烃原料的加工能耗,研究发现:转子消耗的机械能是物料塑化过程的主要熔融热源,设备加工单耗随着转速升高而降低,相比于单螺杆挤出设备,偏心转子挤出机的加工单耗降低20%以上。根据骤冷拆机实验现象和物料加工能耗分析,本文建立熔体迁移热传导模型和颗粒塑性变形耗散熔融模型,系统分析偏心转子挤出机熔融塑化机理。转子的挤压作用加快物料交换速率,强化热传导作用,实现了高效的熔体迁移热传导方式,同时避免了熔体发生过热降解。颗粒塑性变形耗散熔融模型得出颗粒的升温速率关于压缩形变程度以及颗粒尺寸的函数关系。压缩变形程度越大,颗粒升温速率越大;原料粒径越小,升温速率越大,熔化越快,模型得出理论预测与偏心转子挤出机实验现象具有较好的一致性。本文通过实验与理论研究相结合的方法,分析了单轴偏心转子挤出机对聚烯烃材料的熔融塑化过程和机理,为研究偏心转子挤出机熔融理论打下良好基础,为设备的推广应用提供理论指导。