聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料因其资源合理利用性、环保性和功能性而倍受青睐。广西拥有丰富的黑色页岩资源,温湿气候条件下易形成具有较强腐蚀性的酸性环境,对黑色页岩合理开发,有望代替或部分代替碳酸钙、滑石粉等填料,可以显著降低橡塑制品的成本和减少环境灾害。国外内对黑色页岩的开发利用却鲜有报导,改性黑色页岩研究的开展具有重要的科学实践意义和潜在应用价值的发掘。本文通过TG、SEM、EDS、XRD等全面研究了黑色页岩的形貌及组成,首次研究了利用表面活性剂、偶联剂同时改性页岩并制备的黑色页岩/HDPE、黑色页岩/PP复合材料的性能,并对黑色页岩煅烧处理后成分和形貌的改变及其对复合材料性能的影响进行分析研究。研究的主要内容和结论如下:1、对黑色页岩进行微观结构和成分进行分析,研究结果表明桂林地区黑色页岩主要成分为二氧化硅,含量超过51%,黏土约占39%,有机碳占8%左右,并含有少量硫铁矿。页岩粉末片层厚度平均为10.75 nm,体现了黑色页岩为沉积岩的纳米堆叠特征。亚甲基蓝法测得其阳离子交换容为8.53 mmol/100g,有一定的塑料用无机纳米填料应用空间。2、采用不同质量份的黑色页岩填充改性高密度聚乙烯,同时采用不同电荷属性（阴、阳离子）表面活性剂和偶联剂复配的方式进行增容。研究表明,即使填充量为50份时,拉伸强度仍高于22MPa;偶联剂相同时,阴离子表面活性剂体系复合材料性能优于阳离子表面活性剂体系,阳离子表面活性剂体系中烷基链相对长度对复合材料拉伸性能和冲击性能影响不同;黑色页岩的加入对材料体系的热稳定性影响较小,热分解动力学数据表明复合材料热分解为一级热分解反应。3、采用不同黑色页岩填充量和复配增容剂制备聚丙烯基复合材料。聚丙烯基复合材料在性能上表现为冲击强度的提升和拉伸强度的严重下降;材料热稳定性依然无明显变化;阳离子表面活性剂对复合材料性能影响规律和高密度聚乙烯基复合材料相同,阴离子表面活性剂的影响取决于官能团的不同;复合材料热分解同样为一级热分解反应。4、黑色页岩中的小分子油脂严重阻碍了页岩与偶联剂之间的有效结合,而硫铁矿在加工的分解严重影响工人的健康。本文首次采用热裂解对黑色页岩进行了加工,利用XPS、FTIR、SEM等研究了煅烧对页岩组成和形貌的影响,并制备了热裂解页岩/HDPE复合材料。研究表明煅烧去除了黑色页岩中的有机质和硫铁矿,煅烧后页岩的碳元素含量由35.95%下降到了6.98%,而硫原子浓度已经不可测出,页岩保持层状结构并有片层裂碎现象,XRD显示页岩层间距略有缩小。煅烧页岩/HDPE复合材料的冲击强度得到了显著提升,复合材料断面的微观形貌研究表明煅烧后的页岩与HDPE之间存在大量的界面粘接,而天然页岩与HDPE之间是完全相分离的状态。黑色页岩的热裂解及其复合材料的制备为提升黑色页岩的利用价值提供了新思路,对黑色页岩的开采和矿山修复具有重要意义。