聚乙烯具有刚度强、易加工及成本低的优点,但其缺点是在低温和缺口存在下韧性不足。人们通常将其与弹性体混合提高聚合物韧性,但总是以降低材料硬度和拉伸强度为代价。而将无机刚性粒子填入到聚合物中,即可以改善聚合物的韧性,还可以保持基体刚性。第一部分:化学法分析结果显示油砂尾砂主要成分为碳酸钙（CaCO₃）,含量为78.63 wt%;通过扫描电子显微镜（SEM）观察发现CaCO₃以粒子形式存在。并采用硬脂酸干法表面改性油砂尾砂,研究了油砂尾砂对高密度聚乙烯（HDPE）复合材料性能的影响。结果表明:油砂尾砂可有效改善HDPE的韧性和模量,但拉伸强度降低,对HDPE具有异相成核的作用,复合材料熔融温度略有降低,结晶温度明显增加,为油砂尾砂的综合利用提供一个新的方法和思路。第二部分:临界粒子间距（L_C）判据认为L_C是基体固有的性质,与分散相粒子尺寸和含量无关。采用不同尺寸CaCO₃粒子与HDPE熔融共混,研究缺口半径（R）对临界粒子间距判据适用性的影响。结果表明:当缺口为45°V型缺口半径R=0.25 mm时,L_C与CaCO₃粒径大小和含量无关,表明该判据是适用的;当缺口为45°V型缺口半径R=1.0 mm时,发现L_C依赖于CaCO₃粒径大小,表明该判据不再适用。第三部分:采用不同尺寸CaCO₃粒子与不同基体性质HDPE熔融共混,研究基体性质、CaCO₃粒子尺寸与共混体系L_C的关系,并获得微裂纹间平均距离ξ^*和无量纲因子C,与Leibler增韧模型预测结果一致,从而验证了Leibler增韧模型不但适用于橡胶增韧热塑性聚合物体系,也适用于无机刚性粒子增韧热塑性聚合物体系。第四部分:采用不同种类脂肪酸(戊酸—C₅H₁₀O₂,癸酸—C₁₀H₂₀O₂,硬脂酸—C₁₈H₃₆O₂)改性纳米CaCO₃粒子,研究烷基链的长度对HDPE/纳米CaCO₃复合材料结构与性能的影响。结果表明:随着脂肪酸烷基链长度的增加纳米CaCO₃表面疏水性逐渐增强,共混体系冲击强度逐渐增大,拉伸强度基本没有变化,对复合材料结晶行为没有很大影响,材料内部分子链段运动能力增强,松弛时间逐渐增加。