利用硅烷偶联剂KH570对TiO2纳米粒子进行表面改性，然后制备塑化超高分子量聚乙烯（PE-UHMW）/TiO2复合材料，最后通过密炼-模压法制备不同含量和粒子尺寸的TiO2纳米粒子增强PE-UHMW/高密度聚乙烯（PE-HD）复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示热扫描量热仪、万能试验机、流变仪表征测试复合材料的微观结构、结晶、力学及流变性能。结果表明，低含量的Ti O2纳米粒子（质量分数0.1%）能在聚合物基体中分散良好，使复合材料的力学性能、结晶度及流动性均有显著提升；随粒子尺寸增加，材料强度和刚度降低，断裂伸长率和熔体剪切黏度先增加后降低。然而，高含量粒子分散困难、易形成大的聚集体，导致复合材料性能下降。当TiO2纳米粒子尺寸为5～10 nm、质量分数为0.1%时，复合材料展现出优异的力学性能和加工性能，拉伸强度和拉伸屈服强度分别高达58.21 MPa和44.53 MPa，且熔体剪切黏度下降19.7%。