高密度聚乙烯（HDPE）以其突出的化学性质稳定，耐腐蚀性和使用寿命长等特点，成为广泛使用的水管、燃气管材料，但其强度低，易变形，不耐热，易燃烧，这极大地限制了其应用范围。本文采用熔融共混法，制备了HDPE/OMMT、HDPE/CaCO3以及HDPE/OMMT/CaCO3纳米复合材料，并对其微观结构、结晶性能、力学性能和耐热性能等进行了较为系统的研究，讨论了HDPE-g-MAH增容无机粒子机理、OMMT增强机理、CaCO3的增韧机理以及OMMT、CaCO3协同增强增韧的机理，还研究了HDPE/OMMT/CaCO3纳米复合材料的断裂行为。　　首先，研究了HDPE-g-MAH用量对HDPE/OMMT、HDPE/CaCO3纳米复合材料的结构与性能的影响。实验结果表明选用适量的HDPE-g-MAH，可以提高纳米OMMT和纳米CaCO3的分散性及其与基体 HDPE的相容性。力学性能测试表明：当CaCO3:HDPE-g-MAH=1:1时，HDPE/CaCO3纳米复合材料具有最佳的韧性；当OMMT:HDPE-g-MAH=1:2时，HDPE/OMMT纳米复合材料具有最大的屈服强度。　　其次，在保持OMMT:HDPE-g-MAH=1:2和CaCO3:HDPE-g-MAH=1:1不变条件下，分别研究了纳米OMMT和纳米CaCO3含量对HDPE基二元复合材料的结构与性能的影响。XRD测试分析表明：HDPE/OMMT复合材料均有插层结构的形成，且随着纳米OMMT用量的增加HDPE分子链插入OMMT片层变得越困难。SEM观察结果表明，少量的纳米OMMT和纳米CaCO3在HDPE基体中具有较好的分散性及相容性；较多纳米OMMT和纳米CaCO3粒子在HDPE中会形成团聚颗粒。力学性能测试分析表明：纳米CaCO3的加入提高了HDPE的冲击韧性且CaCO3含量为3％时复合材料冲击韧性达到最大为14.05KJ/m2，比HDPE增加了27.61%；OMMT的加入提高了复合材料的屈服强度且 OMMT含量为3%复合材料的屈服强度达到最大为26.04 MPa，比 HDPE提高了7.87%。维卡软化温度测试分析表明：OMMT、CaCO3用量增加时，HDPE/OMMT、HDPE/CaCO3纳米复合材料的耐热性能都有所提高。　　最后，研究了OMMT含量为2%和CaCO3含量为3%时的HDPE/OMMT/CaCO3三元纳米复合材料的结构与性能，并讨论了相容剂的影响。XRD测试分析表明：HDPE-g-MAH不仅能较为有效的促进HDPE/OMMT/CaCO3纳米复合材料形成插层结构，同时还能促进HDPE结晶度的提高。SEM结果揭示了：HDPE-g-MAH和SEBS-g-MAH能够促进OMMT、CaCO3粒子的分散且还能提高OMMT、CaCO3粒子与HDPE的界面相容性。PE2m3ca7s具有最好的冲击韧性； PE2m3ca7h具有最大屈服强度为27.67MPa，比纯HDPE提高了14.72%，这是因为在HDPE-g-MAH作用下CaCO3粒子与OMMT粒子协同增强的结果。维卡软化温度测试表明：HDPE-g-MAH加入提高了复合材料耐热性能，SEBS-g-MAH的加入降低了复合材料耐热性能。EWF参数分析揭示了：OMMT与CaCO3粒子具有协同增韧的作用，PE2m3ca7h复合材料的比基本断裂功we最大，PE2m3ca7s复合材料的比非基本断裂功βwp最大，前者主要归因于HDPE-g-MAH提高了无机粒子的分散性及与基体HDPE的相容性，后者归因于弹性体SEBS-g-MAH包覆了无机粒子，形成包覆结构，有利于复合材料在拉伸过程中产生塑性变形。