植物纤维/聚合物复合材料以其优异的物理机械性能、较高的性价比以及绿色低碳的环保特性在包装与相关工业领域得到广泛应用,为解决塑料白色污染、石化资源短缺以及农林废弃物污染问题提供了有效的解决方案。热塑性聚合物复合材料在加工过程中的应力松弛深远地影响并制约着其加工流变行为、制品尺寸精度、成型效率以及模具结构设计。目前还鲜有文献从应力松弛机理与数学模型角度来解析复合材料在加工过程中的应力松弛行为。另一方面,植物纤维/聚合物复合材料的成型工艺还局限于挤出与注塑,不能同时满足高含量植物纤维与异型结构加工的需求,限制了材料的应用范围。本文以植物纤维/聚合物复合材料为研究对象,构建了聚合物及其植物纤维增强体系微观应力松弛的物理模型,推导了不同工况下复合材料熔体应力松弛关键参数的数学表达式。采用转矩流变仪与自制的热机械分析仪对材料在剪切、压缩与弯曲载荷作用下的应力松弛参数进行表征。实验与数学计算结果之间的吻合性验证了理论模型的正确性与可靠性。针对复合材料流动性差的特点设计了在线挤出模压成型工艺来加工异型结构的包装盒盒坯;基于复合材料应力松弛机理与理论模型讨论了该工艺中在线挤出计量与模压成型两个核心工位材料应力松弛的特点及其影响因素,分析了其与材料熔体挤出计量精度、计量稳定性与效率、盒坯翘曲变形量、制品物理机械性能以及产品合格率之间的关系。具体研究内容与主要结论包括以下几个方面。（1）构建了聚合物与植物纤维增强体系应力松弛的微观物理模型,推导了应力松弛时间的数学解析表达式,并从理论角度探索了复合材料应力松弛的微观机理。结果表明:聚合物及其复合材料熔体的剪切应力松弛时间与复合材料的粘度强相关,随重均分子量的升高而上升,分子量分布指数的升高而降低;重均分子量越高,分子量分布指数对应力松弛时间的影响越显著。（2）采用转矩流变仪与指数衰减数学模型实验表征了聚丙烯及其植物纤维增强体系在熔融混炼过程中的剪切应力松弛时间。实验结果验证了物理数学理论模型的准确性与可靠性。结果表明:复合材料熔体剪切应力松弛时间随植物纤维含量呈上抛物线发展趋势,峰值体积分数为20%。纤维的长径比越大,应力松弛时间越长,植物纤维与聚丙烯基体间界面强度的增加会促进体系内应力的传递,降低应力松弛速率,延长应力松弛时间,偶联剂含量的钝化阈值为3 wt%。（3）采用自制的热机械分析仪以甲基硅油为温控介质实验表征了植物纤维/聚丙烯复合材料压缩与弯曲应力松弛时间。实验结果表明:植物纤维增强聚丙烯复合材料在压缩与弯曲过程中的应力过冲相对于转矩流变仪内的剪切应力松弛更加明显。压缩与弯曲应力松弛过程中应力的衰减可分离出快慢两个阶段,第I阶段的应力松弛时间低于第II阶段两个数量级,第I阶段应力衰减幅度是第II阶段的3.5倍,第I阶段应力衰减幅度随着植物纤维含量增加而上升,而第二阶段应力衰减幅度随植物纤维含量的增加而下降。（4）针对植物纤维/聚合物体系流动性差的特点设计了在线挤出模压成型工艺来加工高植物纤维含量复合材料异型包装盒盒坯。基于复合材料剪切应力松弛理论分析了影响该工艺中熔体料坯在线挤出计量过程计量精度、计量稳定性以及计量效率的关键因素。结果表明:复合材料熔体计量质量标准偏差随着聚丙烯熔融指数的增加而降低,随着植物纤维含量的增加先降低后升高,峰谷植物纤维含量在25wt%附近。增加计量筒活塞背压可以降低熔体计量质量标准偏差,当背压超过1.5 MPa在双工位切换时会引起计量不稳定现象,而复合材料熔体料坯的计量效率与熔体计量质量标准偏差值呈负相关。（5）从应力松弛的角度分析了植物纤维/聚丙烯复合材料在线挤出模压成型过程中植物纤维含量、模具温度以及成型工艺参数对包装盒盒坯翘曲变形量、力学性能以及生产效率的影响。对比了在线挤出模压成型工艺与传统两步法注塑成型工艺在高含量植物纤维/聚丙烯复合材料包装盒盒坯加工过程中应力松弛行为、物理机械性能、翘曲变形量以及生产效率等指标的差异。结果表明:在线挤出模压成型工艺加工的植物纤维/聚丙烯复合材料异型结构包装盒盒坯的翘曲变形量相对传统的注塑成型低32.4%,尺寸标准差降低了49.6%。在线挤出模压成型工艺制备的包装盒盒坯的拉伸强度、断裂伸长率与冲击强度指标均优于注塑成型。本论文从聚合物高分子链的微观结构、运动模式以及其与植物纤维的界面作用角度出发构建了植物纤维/聚合物体系应力松弛的微观物理模型与数学理论模型,在此基础上针对高含量植物纤维增强聚合物体系流动性差的特点设计了在线挤出模压成型工艺来加工异型结构包装盒盒坯。提出的理论模型可以用于深入分析并预测复合材料在不同载荷与边界条件下的应力松弛行为,精确调控应力松弛时间,达到间接精确控制加工成型过程中与应力松弛密切相关物理变量精度与稳定性的目的,对提升复合材料制品的加工品质与生产效率具有非常重要的理论与实践指导意义。