本文以螺旋沟槽机筒单螺杆挤出机固体输送段输送理论研究为基础,将机筒开设的螺旋沟槽由固体输送段机筒延伸至熔融段机筒,形成正压缩比螺旋沟槽机筒和反压缩比分离型螺杆的强剪切塑化组合创新结构,利用机筒沟槽和螺杆螺槽内物料强剪切摩擦热实现固相物料高效塑化,搭建了液压驱动剖分式机筒单螺杆挤出机实验平台,对螺旋沟槽机筒单螺杆挤出机塑化机理和熔融过程等方面进行了系统的理论和实验研究。主要研究工作如下：1、创新设计了正压缩比螺旋沟槽机筒和反压缩比分离型螺杆组成的强剪切塑化系统,建立了机筒沟槽和螺杆螺槽协同作用的耦合双槽熔融物理模型。通过对数学模型求解得到了正压缩比螺旋沟槽机筒和反压缩比分离型螺杆协同作用下的物料熔融起始点和熔融长度表达式,建立了耦合双槽熔融理论。理论分析了物料物性参数、机筒沟槽结构参数、螺杆螺槽结构参数和加工工艺参数对耦合双槽单螺杆挤出机的熔融起始点和熔融长度的影响。2、基于耦合双槽熔融理论,设计了光滑机筒单螺杆挤出机、固体输送段开设螺旋沟槽的IKV单螺杆挤出机和耦合双槽单螺杆挤出机,搭建了液压驱动剖分式机筒单螺杆挤出机实验平台,可及时观测单螺杆挤出机中物料的熔融状况。3、实验研究了并分析比较了光滑机筒单螺杆挤出机、固体输送段开设螺旋沟槽的IKV单螺杆挤出机和耦合双槽单螺杆挤出机的熔融塑化过程,结果表明：(1)随着螺杆转速的提高,耦合双槽单螺杆挤出机内物料熔融起始点和熔融长度比较稳定,且螺杆转速越高越接近理论值；(2)在熔融段机筒设定温度接近物料熔点时,耦合双槽单螺杆挤出机也可顺利地通过强剪切塑化系统产生的内摩擦热实现物料的高效塑化；(3)研制的耦合双槽单螺杆挤出机可实现熔融塑化效率与固体输送效率的匹配,实际挤出产量与固体输送段实际产量之间差异较小。