超細二氧化硅在塑料中具有高強度、高流動性和小尺寸效應，可提高塑料制品的致密性、光潔度和耐磨性能。若通過適當的表面改性，則可以達到對塑料同時增強增韌的目的。

將超細二氧化硅添加到聚乙烯中，通過特殊的方法，可使超細二氧化硅在基體中分散均勻，制得高耐磨、高硬度的聚乙烯復合材料。采用接枝聚合的方法對二氧化硅進行表面改性，利用聚合物大分子鏈來有效阻隔納米粒子，減輕其團聚程度，進而用其填充聚丙烯，采用共混工藝制備了綜合性能優異的納米二氧化硅／PP復合材料，在低添加量時，可使聚丙烯的韌性提高兩倍左右。若向復合體系中加入適量的彈性體，則在保持聚丙烯剛性和拉伸強度的同時，使聚丙烯的抗缺口沖擊能力提高3倍左右、分析認為二氧化硅和彈性體可以協同作用，達到增強增韌聚丙烯的目的。

利用共混法將超細二氧化硅添加到PMMA中制備的納米二氧化硅／PMMA塑料，可大幅提高材料的性能，添加量到4％時，可使PMMA的缺口沖擊強度提高80％以上，并且制備的復合材料具有很好的光學透明性。在塑料與其它聚合物共混體系中，可加入二氧化硅改善兩相的相容性，如向Ps和PP共混體系中，加入經苯乙烯或甲基氯硅烷改性的二氧化硅，可以降低相間界面張力，使濁點溫度下降，改進二者的相容性。

在環氧樹脂中添加超細二氧化硅可明顯改善其脆性，可以克服彈性體增韌而致的材料剛性和強度降低的缺陷，達到增強增韌的目的。當添加量為3wt％時，可使復合體系沖擊強度提高40％，拉伸強度等提高21％。若通過偶聯劑對納米二氧化硅進行改性，則可使其沖擊韌性提高124％，拉伸性能提高30％，另外，也使制品的硬度、耐磨、耐溫和絕緣等性能得到提高。