利用无机纳米粒子与聚合物复合制备聚合物-无机物纳米复合材料是近年来聚合物复合材料的研究热点之一。埃洛石纳米管（Halloysite nanotubes, HNTs）作为一种新型的天然纳米管材料，正在被广泛地研究应用于制备高性能聚合物/HNTs复合材料。聚合物/HNTs复合材料的性能与HNTs的分散以及HNTs和聚合物基体之间的界面相互作用密切相关。未处理的HNTs表面呈亲水性，比表面能大，其与聚合物基体之间的界面相互作用往往较低，限制了HNTs性能的发挥。因此，HNTs的表面改性成为其复合材料力学性能的关键。本文通过对HNTs表面进行化学改性，制备了具有新型结构和性能的环氧树脂/HNTs复合材料，研究了不同表面化学改性对环氧树脂/HNTs复合材料的结构与性能的影响。在HNTs表面接枝超支化聚酰胺-胺（PAMAM），制备了HNTs-g-PAMAM，研究了表面接枝对环氧树脂/HNTs复合材料结构与性能的影响。结果表明，表面接枝PAMAM能够增加环氧树脂与HNTs的相容性，增强HNTs与环氧树脂之间的相互作用，改善HNTs在环氧树脂中的分散。HNTs与环氧树脂之间的界面反应是复合材料能够大幅度提高冲击强度和断裂韧性的主要原因。HNTs增韧环氧树脂的机理包括微裂纹的生成、塑性变形、裂纹偏转和纳米管的拔出。HNTs-g-PAMAM是一种兼具固化和增韧的多功能性改性剂。提出了负载型固化剂的概念，制备了以HNTs为载体的负载咪唑类化合物的负载型固化剂，研究了其对环氧树脂的固化作用。负载型固化剂可以在不使用其他固化剂的情况下固化环氧树脂。负载型固化剂可以削弱HNTs粒子之间的相互作用，降低填料的网络化效应，改善HNTs在环氧树脂基体中的分散，大大提高环氧树脂与HNTs之间的界面相互作用，显著提高环氧树脂/HNTs复合材料的力学性能和热性能。研究了HNTs表面接枝PMMA对紫外光固化环氧丙烯酸酯/HNTs复合材料结构与性能的影响。表面接枝PMMA能够有效地改善HNTs的分散，增加HNTs与树脂基体之间的相互作用。HNTs-g-PMMA可以显著提高环氧丙烯酸酯复合材料的抗冲击性能和耐磨性。加入HNTs-g-PMMA后，环氧丙烯酸酯的磨损机理由严重的粘着磨损转为轻微的磨粒磨损。以豆油酸甲酯为原料制备了豆油酸甲酯改性胺环氧树脂固化剂，豆油酸甲酯改性胺对环氧树脂具有很好的增强增韧作用。与现有的石油类环氧树脂固化剂和商业化的植物油固化剂相比，豆油酸甲酯改性胺固化的环氧树脂具有更好的强度和韧性，在取代目前的石油类环氧树脂固化剂方面具有良好的应用前景。采用豆油酸甲酯改性胺为固化剂可以有效地提高环氧树脂/HNTs复合材料的韧性，同时可以提高复合材料的强度、模量和玻璃化转变温度。