近几年来，无机填料增强增韧塑料的研究是材料研究的重点。天然硅灰石作为一种纤维状无机物，可替代价格较贵的玻璃纤维、碳纤维及危害人体健康的石棉等增强填料。然而硅灰石粉与有机聚合物的表面性质不同，相溶性极差，混合料流动困难，导致硅灰石在有机基体中分散不均匀，沿料流取向性不好，界面结合不充分，制品的力学性能下降，限制了硅灰石填料在有机聚合物中的应用。为此本文采用三螺杆挤出机进行共混造粒，该设备是针对聚合物共混加工而设计的，其螺杆为“一”字排列，等长等径，同向旋转，具有高效低耗、剪切作用强、混合分散效果好等特点。 螺杆几何学是挤出机设计理论中的基础，是保证整个机器正常运作的前提。本文对三螺杆几何学作出了初步分析，其中包括三螺杆挤出机的基本结构、几何参数与性能以及输送、混合机理。结合各螺杆元件类型、结构、排列方式，阐述了各螺杆元件的功能特性、影响因素以及螺杆组合的基本原则。针对硅灰石、聚丙烯的特性，对螺杆元件类型、数目及排列顺序进行有机组合，将不同功能的螺杆元件(包括螺纹元件、捏合元件、混炼元件等)按一定的要求和顺序套在螺杆芯轴上，优化设计了一种制备硅灰石/聚丙烯复合材料的螺杆组合。 将这种优化的螺杆组合，与另外两种不同特性的螺杆组合进行比较实验。将三种不同粒度的硅灰石和聚丙烯简单共混，然后应用三螺杆挤出机挤出，注塑成标准力学性能测试样条，测试不同试验条件下复合材料的力学性能。在此基础上，使用SEM观察三种螺杆组合下复合材料液氮脆断面的形貌和两相的分散结构。 试验结果表明：三螺杆挤出中，齿形盘有利于分布混合，硅灰石在聚丙烯基体中的分散均匀、相溶性较好、沿料流方向高度取向。剪切作用强烈的90°中性捏合块将会破坏硅灰石长径比，增强效果不明显，不适合于制备硅灰石/聚丙烯复合材料。硅灰石粒径过大，难以分布均匀，沿料流取向性不好；粒径过细，团聚的可能性也较高，再加上粒径过细，极容易破坏其长径比，达不到增强效果。综合来说，优化螺杆元件组合，选择适当粒径的硅灰石，其综合力学性能也最佳。