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近年来,由于纳米填料在增强聚合物方面的优势,用以石墨烯为代表的碳系填料填充改性聚合物成为研究的热点,将碳系填料与聚合物复合,通过加工手段制备纳米复合材料是提高聚合物机械性能的有效途径。在已有的碳系纳米粒子增强聚合物的报道中,纳米石墨微片增强的聚合物中大多是一些分子链带极性的聚合物,如聚苯乙烯（PS）,而对于非极性基体,如聚乙烯（PE）等聚烯烃,用纳米石墨片增强的复合材料的文献很少。对于纳米石墨片如何能在聚烯烃等聚合物中实现良好分散和剥离等问题目前正处于研究阶段。本文主要以高密度聚乙烯和膨胀石墨为原料,通过熔体剪切场和超声振动场剥离了膨胀石墨,制备了高密度聚乙烯/纳米石墨微片/纳米二氧化硅（HDPE/xGNPs/SiO2）纳米复合材料,主要研究了两种加工技术和xGNPs有机功能化改性对纳米粒子分散及复合材料形态结构和性能的影响,具体结论如下:（1）通过剪切流场分散技术,研究新的加工方法对复合材料形貌和性能的影响,以实现HDPE的高性能化。在HDPE/SiO2二元体系中引入膨胀石墨,利用两种具有不同维度的纳米粒子,片层膨胀石墨和球状纳米SiO2对剪切流场的不同响应,使两者间产生相互作用,以此实现膨胀石墨的原位剥离,以及SiO2团聚体尺寸的降低,加入少量的xGNPs复合材料的力学性能和热性能就能大幅度增加。此外,由于膨胀石墨的剥离和纳米SiO2对聚合物分子链的限制作用,复合材料的流变性能也发生了变化,储能模量增加,与宏观力学性能的增加相对应。我们的研究实现了一种简单易实现的膨胀石墨原位剥离的方法,通过这种方法体系中的纳米粒子得到良好分散。（2）研究膨胀石墨改性前后对HDPE复合材料形态结构及性能的影响,根据改性后的xGNPs的红外,XRD和接触角分析的结果,由于在加工过程中xGNPs粒子易被聚合物分子链包裹,降低了它与SiO2粒子的直接碰撞几率,造成SiO2团聚体分散效果变差,性能下降。由于纳米粒子对聚合物分子链的限制作用,在HDPE基体中加入xGNPs和纳米SiO2粒子均能使复合材料结晶度下降,同时,xGNPs改性后复合材料热变形温度增加,说明聚合物分子链运动困难,在对复合材料流变性能的研究也证明储能模量损耗模量和复数粘度是增加的。（3）改变加工方法,采用不同比例xGNPs和纳米SiO2同时超声的方法,研究最佳比例对复合材料形貌及性能的影响,实验表明,当xGNPs和纳米SiO2比例为增加至1:3时,片层膨胀石墨能够最大程度的分散和剥离,由于经过超声作用后膨胀石墨的剥离和纳米粒子在溶液共混过程中的良好分散,xGNPs极其少量的添加就能使复合材料的机械性能的增加,但是由于加工过程中xGNPs重新堆叠的状况,对复合材料的拉伸强度的增加影响较小,复合材料的杨氏模量和弯曲性能大幅度提升,熔融温度和结晶温度随xGNPs含量的增加,复合材料的结晶度增加,与二元体系相比,三元体系复合材料热分解温度略低。