Recentemente, os nanotubos de carbono (CNTs), em especial os funcionalizados, têm sido adicionados em matrizes poliméricas devido às suas extraordinárias propriedades mecânicas, elétricas e térmicas. O estudo da influência dos CNTs nas propriedades da matriz de polietileno de alta densidade (PEAD) é importante, pois a incorporação dos CNTs em matrizes de PEAD modifica seu processo de fusão/cristalização, afetando as propriedades finais do compósito. Desta forma, o objetivo principal deste trabalho é estudar a influência das variáveis de processo na cristalinidade e nas propriedades viscoelásticas dos compósitos PEAD/CNT. Os nanotubos de carbono foram inicialmente purificado com HCl (CNT-H), funcionalizados com H2SO4/HNO3 (CNT-AC) e, posteriormente, funcionalizados com dodecilamina (DDA; CNT-Am). Os nanocompósitos PEAD/CNT foram preparados com agitação mecânica do polímero fundido, e moldados por compressão. A presença dos grupos químicos contendo oxigênio e radicais alcano na superfície dos CNTs foi confirmada pelos resultados de FT-IR e XPS. Os nanotubos de carbono sem funcionalização exibiram uma superfície lisa e íntegra, e os funcionalizados exibiram uma superfície áspera, conforme determinado pela TEM. Além disso, com a mudança de textura na superfície dos nanotubos, a fase aromática (sp2) foi reduzida, como observado pela análise XPS. No estudo da dispersão, todos os CNTs se dispersaram bem em acetona. Adicionalmente, a modificação de superfície com ácido melhorou a dispersão do CNT em etanol e água. A modificação de superfície com DDA melhorou a dispersão do CNT em xileno. No estudo das variáveis de processo, o teor ótimo de CNT no compósito e a temperatura ótima de sonificação dos CNTs em acetona foram 0,8 %massa e 55 ºC, respectivamente. As micrografias SEM mostraram que a funcionalização do CNT com grupo alcano melhorou sua dispersão e interação com o PE. Esta melhoria ocorreu devido à afinidade química do grupo apolar introduzido na superfície do nanotubo e o polímero apolar. Simultaneamente com o aumento da interação, o compósito PE/CNT-Am apresentou o maior módulo de armazenamento e módulo de perda. Além disso, a microdureza aumentou de 5,1 HV (PEAD puro) para 7,7 HV (PEAD/CNT-Am). A análise DSC mostrou que os nanotubos de carbono atuam como agente de nucleação, acelerando processo de crescimento dos cristalitos do polietileno.