高密度聚乙烯（HDPE）虽然具有许多优异的性能,但被用作输油管道材料,气体阻隔性不高,大大限制了其应用,如何进一步提高HDPE的气体阻隔性能并保持较好的物理机械性能,一直是复合材料产品开发者关注的重点。本文利用高阻隔纳米填料氧化石墨烯（GO）与HDPE进行混合来提高纳米复合材料的气体阻隔性能,然而将两者进行混合发现有两个难点,一是GO与HDPE之间的相容性很差;二是GO容易在HDPE基体中团聚,很难均匀分散。因此,本文通过改进工艺方法和GO功能化改性两种途径来提高混合效果,进而得到高阻隔性能的GO/HDPE纳米复合材料。首先,通过层叠分散法制备出了GO/HDPE纳米复合材料,探究了GO含量对纳米复合材料性能的影响。实验结果表明,随着GO含量的增加,纳米复合材料的结晶度和热分解温度逐渐降低,拉伸强度和弯曲性能略有下降,但是冲击强度和断裂伸长率出现大幅度的降低。当GO含量为c wt%时,纳米复合材料的O2阻隔性能提高最多,提高了31%。然后,利用十八烷基胺（ODA）功能化改性GO（ODA-GO）,经过熔融共混制备出ODA-GO/HDPE纳米复合材料,探究了ODA-GO含量对纳米复合材料性能的影响。实验结果表明,当ODA-GO含量为e wt%时,纳米复合材料的结晶度最大为96.4%,热分解温度也显著提高。相对于纯HDPE的力学强度,纳米复合材料的拉伸强度和弯曲性能几乎无变化,只有断裂伸长率降低了,但是冲击强度得到了显著增强。当ODA-GO含量为a wt%时,纳米复合材料的O2阻隔性能提高最多,提高了50%;当ODA-GO含量为c wt%时,纳米复合材料的氦气（He）阻隔性能提高最多,提高了13%。最后,利用马来酸酐接枝聚乙烯（PE-MAH）作为GO与HDPE之间的相容剂,先将PE-MAH与GO放入密炼机中进行共混改性,再利用熔融共混得到GO/PE-MAH/HDPE纳米复合材料,探究了PE-MAH含量对纳米复合材料性能的影响。实验结果表明,当GO含量为c wt%时,随着PE-MAH含量的增加,纳米复合材料的结晶度和力学性能变化很小,而热分解温度稍微有所降低。当PE-MAH和GO含量分别为δwt%和c wt%时,纳米复合材料的O2阻隔性能提高最多,提高了70%。本文提供的三种方法,不仅为制备其它高气体阻隔性GO/聚合物纳米复合材料提供了更多的研究思路,而且还有望实现高气体阻隔性GO/HDPE纳米复合材料工业化应用。