螺杆式强剪切力化学反应器作为一种新型的力化学反应挤出装置,以其独特的强剪切效果,为聚合物高分子的加工改性提供一种新的加工设备。从螺杆式强剪切力化学反应器的设计原理、整机结构和强剪切段的优化选型三个方面进行研究,以聚合物高分子链的断链机理、接枝理论和力化学反应原理为理论基础。运用数值模拟的方法,重点分析了强剪切段的螺杆和料筒结构的参数变化对物料剪切效果的影响。从而得到了最为优化的螺杆式强剪切力化学反应器。由高分子断链机理和磨盘式力化学反应器的设计原理,将“磨盘式”的设计思想引入到单螺杆挤出系统的螺杆和料筒上,即在普通单螺杆挤出机的挤出口处增加强剪切段。在强剪切区域内螺杆与料筒由于高速转动形成较强的剪切场,使得聚合物熔体在前进过程中经过此段时受到了强烈的剪切力作用,并使得聚合物分子链发生断链。在此思想的基础上完成了强剪切段的设计和螺杆式强剪切力化学反应器的总体设计。根据聚合物分子的熔融理论和普通单螺杆挤出机中的螺杆设计原则,以及螺杆形状参数对物料熔体在流道内所受速度、压强和挤出率的影响,依此为理论基础完成了螺杆式强剪切力化学反应器中强剪切段的螺杆和料筒结构形状的具体设计。根据单螺杆挤出机的熔融理论和流体流动机理,运用有限元数值模拟方法得到物料流在强剪切段所受到的速度场、压力场和剪切速率场分布。首先运用数值模拟方法分析了当强剪切段料筒为光筒时,不同的螺杆几何参数对强剪切段物料流所受的压力和剪切速率分布的影响。得出了当料筒为光筒时,螺杆螺棱断面为三角形形状、螺棱头数和螺棱升角的升高有助于得到较好的剪切效果。然后根据已经选定的螺杆结构几何参数形状,分析了当料筒内壁开有螺槽时,螺槽的几何参数对强剪切段物料流所受的压力和剪切速率分布的影响。得出了在螺杆形状确定的情况下,料筒内壁加工有右旋的正三角形螺槽,螺槽头数为3头,螺槽升角为30。时,可以获得较好的剪切效果。最后为了最终确定强剪切段的螺杆与料筒的形状,重新将螺杆与料筒的形状参数进行组合。通过对比不同参数组合下流道的压力场和剪切速率场,最终选定强剪切段螺杆和料筒的几何形状参数为：梯形螺杆螺棱断面、梯形料筒螺槽断面、头数均为5头和升角均为30。。本课题所设计的螺杆式强剪切力化学反应器对于聚合物高分子的改性加工具有很广泛的应用空间。为聚合物高分子的断链接枝提供了一种新思路。其所产生的强剪切效果,可以将大的聚合物高分子链多次剪断,从而降低了聚合物的平均分子量,并暴露出自由基端可以进行接枝改性,从而提升聚合物的性能或产出新的聚合物材料。