本发明为一种表面有机化改性粘土矿物补强填料及其应用。该填料根据矿浆Zeta电位的数值，作为改性依据来调节矿浆的参数，选择具有缓冲功能的复合磷酸盐作为矿浆调节剂，并使用含有两种以上成分的复合有机化试剂来改性；同时，借助高速搅拌、超声和循环真空减压过程，将浓缩精矿浆中的海泡石纤维束进行解束、分散，从而形成单根分散的纳米级海泡石矿浆，加速和促进海泡石的改性进程。本发明有效的减少了微细粒粘土矿浆因粘度大、脱水效率低、过程复杂、能耗高带来的困难，避免了多次脱水的困境。同时，减少二次改性作业，提高生产效率和有机化改性粉体的性能。