本发明提供了一种粉煤灰改性高密度聚乙烯复合材料及其制备方法和应用，属于波纹管技术领域。本发明采用硅烷偶联剂对粉煤灰进行改性，使粉煤灰和高密度聚乙烯之间具有更强的粘结性；将改性粉煤灰和低密度聚乙烯共混造粒制备改性粉煤灰填充母料，利用LDPE的柔软性和延展性，使粉煤灰更均匀的分散在HDPE中，提高复合材料的韧性；通过引入马来酸酐基团的方法来增强无机填料和HDPE的粘附性，增强复合材料的强度和刚度。本发明制备的粉煤灰改性高密度聚乙烯复合材料具有优良的拉伸强度和弹性模量，降低了由于粉煤灰加入而引起的复合材料断裂伸长率下降的现象，使其有望成为大口径HDPE波纹管的制备材料。