聚合物材料正在以其优良的物理化学性能取代传统金属、玻璃和木材等材料而广泛应用于工民用领域,但传统的通用聚合物材料强度、硬度、耐热性、耐磨性等往往达不到工程设计的要求,于是利用颗粒填充聚合物成为一种不仅可有效降低材料成本、还可赋予材料理想的物理力学性能、热性能、电和磁性能的复合材料改性手段。而无机刚性粒子加入到聚合物中以后迅速与聚合物基体发生力学作用,使聚合物本体的粘弹性就会发生很大的变化,使该类复合材料的成型加工变得困难,进而刺激相应的加工工艺、加工设备和加工条件的发展与完善。将振动力场引入到聚合物复合材料的加工过程中从本质上改变了聚合物本体的粘弹性能、分子的运动形式,大大促进了填充粒子在聚合物基体中的运动和分散,最终优化复合材料的各项性能。因此从理论和实验角度探讨并预测无机刚性粒子填充聚合物复合材料粒子填充量、粒径大小,以及加工过程中温度、螺杆剪切速率、振动力场的振动频率与振幅对无机刚性粒子填充聚合物复合材料加工流变特性的影响对于指导和优化该类复合材料动态成型工艺具有非常重要的意义。本文以湖南工业大学包装新材料与技术中国包装总公司重点实验自制的多功能全电动复合材料流变特性测试仪为原型建立了振动力场作用下无机刚性粒子填充聚合物复合材料动态挤出过程中的流动与变形的物理与数学模型,推导了填充复合材料成型过程中表观剪切粘度、挤出胀大比和第一法向应力差的数学表达式。本文选取CaCO3填充PP复合材料为研究对象利用上述实验设备实验测得了填充复合材料稳态和动态挤出过程中表观剪切粘度和挤出胀大比的数据,进而验证了前述理论推导的正确性和预测的可行性。最后利用扫描电镜研究了振动力场作用下无机刚性粒子在聚合物基体中的分散行为。理论计算结果与实验测试结果符合得很好,证明了理论结果的正确性,并且可以用于预测该类复合材料稳态/动态成型过程中的流变行为。理论与实验结果均表明:将无机刚性粒子加入到聚合物基体中大大提高了其表观剪切粘度,但降低了复合材料的弹性。随着填充粒子粒径的减小,复合材料的表观剪切粘度升高,而挤出胀大比与第一法向应力差均减小。振动力场的引入可以大大降低填充复合材料的表观剪切粘度和弹性效应,改善无机刚性粒子在聚合物基体中的分散性。本文所提出的理论模型与实验结果可以为探索填充复合材料在振动力场作用下的加工成型机理,优化该类填充复合材料动态成型工艺,指导加工成型设备的设计提供重要的指导依据。