交联聚乙烯（XLPE）因其优异的电气性能和理化特性被广泛应用于电力电缆的绝缘层。然而在电力电缆长期运行过程中会受导体发热或外界环境等因素影响发生热量积累,造成绝缘层的老化、劣化,乃至击穿,严重影响电力电缆的使用寿命。通过纳米颗粒掺杂对XLPE进行改性,可以改变纳米复合电介质的聚集态结构,进而有效改善其机械和电气等性能。但是在热老化过程中纳米颗粒对聚集态结构的作用机理以及纳米复合电介质宏观性能的变化规律尚不完全清晰。本文采用熔融共混的方法分别制备了不同有机化蒙脱土（OMMT）含量的XLPE/OMMT纳米复合电介质,对其进行加速热老化处理。研究了热老化前、后OMMT对纳米复合电介质微观结构的影响,表征了分子链结构的变化规律,从聚集态结构的角度分析了热老化对纳米复合电介质介电性能的影响机理,构建了层状硅酸盐类纳米复合电介质模型,通过纳米复合电介质的组成模型和结构模型探讨了其热老化机理以及OMMT在热老化过程中的作用机理。通过小角X射线衍射（XRD）的结果表明质量分数为0.5%的OMMT可在基体中实现最佳分散状态,热老化后OMMT会发生明显重排。差示扫描量热分析（DSC）和扫描电子显微镜（SEM）的观察结果说明在热老化过程中XLPE/OMMT-0.5%纳米复合电介质晶体结构更加完善,结晶度小幅度上升,介质内部以重结晶为主。过量的OMMT掺杂会加速热老化进程,破坏复合电介质晶体结构的完整性,大量片晶脱落并在基体中充当杂质。傅里叶红外光谱（FTIR）分析和力学性能测试表明质量分数为0.5%的OMMT具有一定的耐老化能力,分子链结构未因热老化而大量断裂,拉伸强度和断裂伸长率仅有小幅度降低。OMMT含量超过阈值0.5wt%时,纳米复合电介质的力学性能劣化严重,材料变硬变脆。介电性能实验显示热老化前、后XLPE/OMMT-0.5%纳米复合电介质的体积电阻率和击穿场强达到最大值,介电常数和介质损耗角正切均为最小。老化后,过量的OMMT掺杂使得纳米复合电介质的介电性能劣化严重,其活化能降低,击穿场强变小,极化特征显著且损耗增加。