随着海洋油气资源开采的日益深海化,对海底输油管道的性能要求越来越高,聚丙烯（PP）具有优异的力学性能、耐热性能和易加工性能,经过复合或发泡后可以应用于海底保温管道。本论文采用无机粒子和纤维混杂填充PP树脂,系统的研究了经硅烷偶联剂改性后的空心玻璃微珠（HGB）、PP二元复合材料及改性HGB、玻璃纤维（GF）和PP树脂三元复合材料的力学性能和保温性能,并在工厂环境下生产HGB/PP包覆GF三元体系复合材料,通过优化实验配方和改进生产工艺,以期满足深海输油管道保温层材料的各项指标。首先,在实验室制备HGB/GF/PP复合带材。空心玻璃微珠改性后与PP界面相容性好,但HGB/PP复合材料的力学性能提高有限,因此在HGB/PP的二元体系基础上加入高强度的玻璃纤维进行增强,制备HGB/GF/PP三元复合带材。随着玻纤含量的增大,原料的加工流动性降低,容易出现结团现象,通过使用PP包覆玻纤能够解决团聚问题,从而使得材料抗压模量提高至461.24MPa,导热系数下降至0.12W/m·K。其次,采用“二步法”进行工厂中试。先将改性玻璃微珠、PP包覆玻纤和PP混合挤出高浓度母料,再将母料成型挤出HGB/GF/PP保温复合材料,提高了材料的加工流动性,样品表面平整光滑,而且大幅度提高了材料的保温性能和力学性能。玻纤添加量不宜过大,HGB为20%、GF为1%时,二步法制备的复合材料的力学性能和保温性能最佳,相比委托要求,抗压模量提高了接近2倍,比实验室条件提高了26.94%,导热系数比委托标准降低了41.17%。本论文制备的HGB/GF/PP三元复合材料已同时满足海底输油管道保温材料要求的保温性能和力学性能,填补了我国在PP复合材料用于输油保温介质的空白,已经开展中试试验,有望产业化。