在橡胶中加入短纤维制成复合材料能够提高橡胶的综合性能,扩大其使用范围。但因短纤维的自身特性,在混炼过程中常常会产生分布不均、生热严重的问题,制约着短纤维/橡胶复合材料的应用。本文以芳纶短纤维/橡胶复合材料为切入点,探究了短纤维在橡胶中的混炼、生热及传热机理。其次,借助EDEM构建了芳纶短纤维/橡胶混炼过程模型,研究了混炼过程的流场与速度场的变化规律;同时,研究了芳纶短纤维的添加份数、长度以及转子转速对混合度的影响。然后,选用胎面胶为基础配方,通过大量实验,研究了不同添加份数、不同长度的芳纶短纤维以及转子转速对芳纶短纤维/橡胶复合材料的影响。最后,为满足短纤维分散过程对强化散热的需求,对啮合型转子的内部冷却流道进行了优化设计,并分析了其强化冷却性能。结论如下:1.根据模拟结果,随着混炼时间的增加,短纤维颗粒的混合度逐步转好,并且在混炼终期接近于最佳的混合程度;当芳纶短纤维的长度为3mm,转子转速在90r/min左右时,颗粒的混合效果较好。2.由实验结果可知,当芳纶短纤维的添加份数为2phr时,胶料的拉伸强度与耐磨性最好;当芳纶短纤维的长度在3mm时,硫化胶的拉伸强度以及300%定伸应力较大,撕裂强度最好,复合材料的综合物理性能最好;当转子转速为90r/min时,复合材料的综合物理性能最好。3.啮合型转子的双螺旋冷却水流道设计更有助于散热,有利于凸棱温度的均匀分布,降低凸棱顶部的最高混炼温度。综上所述,通过对芳纶短纤维/橡胶混炼过程的模拟分析及实验研究,得出了将2phr的3mm芳纶短纤维加入到天然橡胶中制备的复合材料的综合性能最优,当转速为90r/min时复合材料性能最好,优化了芳纶短纤维/橡胶复合材料的制备配方与工艺。同时,对转子冷却水流道的优化也为高生热填料混炼过程中温度过高、温升过快的问题提供了解决方案。