1. 填料的定義及作用

填料是用以改善復合材料性能（如硬度、剛度及沖擊強度等），并能降低成本的固體添加劑，它與增強材料不同，填料呈顆粒狀。而呈纖維狀的增強材料不作為填料。
填料的作用：①降低成型制件的收縮率，提高制品的尺寸穩定性、表面光潔度、平滑性以及平光性或無光性等；②樹脂粘度有效的調節劑；③可滿足不同性能要求，提高耐磨性、改善導電性及導熱性等，大多數填料能提高材料沖擊強度及壓縮強度，但不能提高拉伸強度；④可提高顏料的著色效果；⑤某些填料具有極好的光穩定性和耐化學腐蝕性；⑥有增容作用，可降低成本，提高產品在市場上的競爭能力。

2. 填料剛性粒子增韌聚合物機理

利用填料剛性粒子增韌聚合物的機理模型如 圖1所示。主要包含三個階段：

1）應力集中。由于填料剛性粒子與聚合物基體具有不同的彈性，填料剛性粒子在聚合物基體中作為應力集中點。

2）脫粘。當材料發生形變時，應力集中使粒子周圍產生三維應力，并導致粒子和基體的界面脫粘。

3）剪切屈服。由于脫粘所造成的空洞使粒子周圍基體的應力狀態從平面應變轉變為平面應力，并誘導基體剪切形變，從而耗散大量能量，提高復合材料韌性。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖1.無機剛性粒子增韌聚合物的機理模型

3. 填料對TPE性能的影響

表1填料/TPE比例為10/90，TPE性能參數

表2填料/TPE比例為35/65，TPE性能參數

無機剛性粒子自身的性質包括粒子種類、形狀、尺寸、粒徑分布、表面積和孔隙率以及物理、機械、化學、熱、光和電等其它性能。其中粒子種類和尺寸是影響其增韌增強TPE效果的重要因素。不同種類和尺寸的填料在復合體系中的增韌的效果不同，研究發現，碳酸鈣、滑石粉、高嶺土和玻璃微珠在填料/TPE用量比為10/90時，其他相同條件下填充TPE，增韌效果順序為：重鈣?＞高嶺土＞輕鈣＞滑石粉＞玻璃微珠，增強效果順序為：玻璃微珠 ＞滑石粉＞輕鈣＞重鈣?＞玻璃微珠。當填料的質量分數達到50%時強度比原來減小，說明填料的添加存在最大添加量。

粒徑對其增韌效果具有顯著的影響，粒徑大的粒子更容易在聚合物基體內形成缺陷，從而引發脆性裂紋，損害材料的韌性。而粒子的粒徑越小，比表面積越大，與聚合物發生物理和化學結合的可能性就越大，粒子與基體的界面粘結效果也更好，當材料受到拉伸時，基體將產生更大的屈服，吸收更多的能，起到更好的增強效果。一般認為，粒子的粒徑要小于5μm。研究不同粒徑的碳酸鈣對TPE材料性能的影響時發現，復合TPE材料的力學性能均比純 TPE有所提高，且隨著粒徑的減小，沖擊韌性逐漸增大。但粒子的粒徑過小，粒子表面能高，顆粒之間作用力過強而處于熱力學非穩定狀態，極易聚集成團，影響顆粒的實際增韌效果。

無機剛性粒子的粒徑分布也是影響增韌效果的重要因素，在等平均粒徑、等體積分數的條件下，粒徑分布變寬可使粒子的表面積減小，從而使損傷競爭準數增大，不利于增韌；同時，當粒徑分布寬到一定程度時，由于材料的斷裂應力與缺陷尺寸的平方根成反比，此時，粒徑較大的粒子對材料的斷裂行為起主要作用，也會使損傷競爭準數增大。由此可見，粒徑分布變寬，不利于脆韌轉變的發生。綜上可知，在相同的粒子含量下，剛性粒子粒徑要小于使材料產生缺陷的危險，并且分布要窄，這時體系的增韌效果達到最佳。

TPE、無機剛性粒子的性質及用量、無機粒子與TPE間的界面相互作用、無機剛性粒子在TPE中的分散情況是影響無機剛性粒子增強效果的主要因素。在制備復合材料過程中，除了要增加TPE的強度、選擇適宜粒徑的無機剛性粒子，才能達到較好的增韌效果。