填充改性是塑料改性的重要手段之一，在PVC中加入各種填料(碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、云母以及纖維等)可以降低成本，提高材料剛性、硬度、耐熱性，提高制品的尺寸穩定性和耐蠕變等，還可以賦予材料特殊的功能。但pvc與填料極性差異大，相容性不好，填料在樹脂中不易均勻分散，界面黏結力低，使材料的拉伸強度、沖擊強度、斷裂伸長率不但不能提高，反而會降低。20世紀80年代以來，無機剛性粒子增韌理論和界面誘導理論的出現和發展，改變了只有添加彈性體才能提高材料韌性的傳統觀念。
一、 聚氯乙烯/碳酸鈣復合體系
碳酸鈣作為pvc中的填料，是所有填料中用量最大、使用最普遍的一種材料。由于碳酸鈣具有價格低廉、無毒、無刺激性、無氣味、色白、折射率低、易于著色、柔軟(莫氏硬度為3)、原材料供應充足等特點，也可作PVC次級穩定作用中的酸性接受體，可減少制品的收縮率的特點，因此對碳酸鈣填充PVC的研究有很多。
作為塑料中使用的碳酸鈣，種類較多。一般分輕質碳酸鈣、活性碳酸鈣和重質碳酸鈣;從表面活化劑來劃分，有硬脂酸活化碳酸鈣和鈦酸酯偶聯劑活化碳酸鈣。
使用同等量的鈦酸酯偶聯劑的碳酸鈣和用硬脂酸活化的碳酸鈣，其各方面的性能沒有什么明顯的區別，但與沒有進行表面處理的輕質碳酸鈣填充的制品相比，其力學性能明顯要好，拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度都明顯高于未活化的輕質碳酸鈣。因此在CaCO3填充硬質PVC時，最好進行活化處理。
CaCO3除了在PVC硬制品中應用外，在PVC軟制品(如壓延薄膜)中也進行了多次應用試驗。所用設備為捏合機(10L)及XK- 160A型兩輥塑煉機。配方如下：PVC100份，三堿式硫酸鉛4份，硬脂酸鋇2份，硬脂酸0.5份，增塑劑40份，不同類型的CaCO3分別為10份。所配料經高速捏合3~8min之后，置兩輥機塑煉，兩輥機溫度為170°C，塑煉8~15min之后取樣測試。
從測試的結果數據可以看出，凡是經過表面處理的碳酸鈣，其各方面的性能均比未活化的輕鈣要強;用偶聯劑處理的輕質碳酸鈣和硬脂酸處理的碳酸鈣，其性能相差不大，但都比用硬脂酸處理的重質碳酸鈣要強。
采用納米CaCO3粉體與納米CaCO3母料(為納米CaCO3分散在少量的CPE中)分別對UPV C型材進行填充，以制備高性能化的UPVC型材。研究結果表明，當CaCO3粉體或母料的填充量為5份左右時， UPVC的沖擊強度和拉伸強度均有一定程度的提高，改性效果優于輕質碳酸鈣(表4-6);但當納米CaCO3填充量超過8份時，材料的性能反而有所下降，且直接填充納米CaCO3粉體的效果優于納米CaCO3填充母粒。
在CaCO3納米粒子用量為10%時，體系的沖擊強度比PVC基體樹脂提高了3倍，此時體系的拉伸強度出現最大值58MPa,比基體提高了11MPa。而微米級CaCO3粒子增韌體系雖然沖擊性能有較低程度的提高，但其拉伸強度卻沒有明顯變化。無機納米粒子的分散程度對共混體系的性能有很大影響。納米粒子增多后，在體系中分散困難，易產生粒一子團聚現象，容易引起體系的應力集中。同時當體系受到外力作用時，團聚粒子易產生相互滑移，使體系性能變差。從試樣的拉伸及沖擊斷口的SEM照片可看出均勻分散的納米粒子在基體中呈點陣分布，粒子與基體界面間無明顯間隙，基體在沖擊方向存在一定的網絲狀屈服。當納米粒子用量增大時，在基體中呈團狀聚集態，與基體的黏合較差。
綜上所述，可以得出下列基本結淪：
?、佥p質碳酸鈣與重質碳酸鈣對PVC制品中的影響區別不大;
?、谟免佀狨ヅ悸搫┨幚淼妮p質碳酸鈣與用硬脂酸處理的碳酸鈣，對PVC制品的影響相差不大;
③相對來講，碳酸鈣的顆粒越細，對制品的機械性能越有利;
④經過表面處理的碳酸鈣可以減少制品彎曲折疊時的白化現象，并能賦予制品較好的光澤及光滑的表面;
?、輵帽砻嫣幚磉^的碳酸鈣，其物料加工時的流動性明顯好于未經表面處理的碳酸鈣，而且吸油量也少。
二、聚氯乙烯/滑石復合材料
用滑石填充塑料，可提高制品的剛性，改善其尺寸穩定性，防止其高溫蠕變，并使其具有潤滑性，還可減少對成型機械和模具的磨損。因滑石的折射率(1.577)與pvc相近，故可用于半透明PVC制品。在PVC懸浮聚合過程中加人適當細度的滑石20~30份(以PVC為基準)，其拉伸強度和沖擊強度均比常規填充(塑料加工時加入滑石)的硬質PVC材料要高，這是難能可貴的，具有極大的使用價值。
經PMMA接枝包覆的滑石粉和經PMMA一co共聚一PBA接枝包覆滑石粉對PVC的填充效果，結果如圖4-5、圖4-6所示。由此可以看出:①包覆高分子后的滑石粉復合粒子改性PVC的材料，其拉伸、沖擊強度均較滑石粉填充的對照組有明顯的提高，PMMA包覆粒子的沖擊、拉伸強度大致提高(119士4)%，而經無規共聚柔性高分子包覆的拉伸強度提高136%，沖擊強度則提高162%。②PMMA包覆滑石粉的復合粒子與純滑石粉粒子填充相比，它們對應的力學性能曲線相似，而PMMA包覆滑石粉復合粒子的增強效果，有明顯的提高(近l/5)。③柔性高分子包覆的滑石粉復合粒子改性PVC材料，其增強增韌效果十分明顯，而且可在大范圍填充下(粒子填充質量分數約40%)強韌性增加持續有效(拉伸強度提高1/3，沖擊強度提高近 2/3)。
三、聚氯乙烯/粉煤灰復合體系
粉煤灰是從燃煤電廠煙道氣里回收的灰色粉末，粒徑為1~500μm，主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO及殘余炭組成，相對密度為2.0~ 2. 4 ,熔點1250~1450°C，比表面積為3.6745rn2/g，pH=6，根據煤種及煙氣處理方式的不同，組成及物理形態有所差異。作為一類大宗固體廢物，我國火力發電廠年排粉煤灰已達1.6×108t，排灰用水達十多億噸，貯灰占地達五十多萬畝，嚴重污染環境，浪費資源。如何充分合理利用粉煤灰已是新世紀面臨的重大課題。
粉煤灰作為塑料填料，其中含有圓而光滑的珠體，顆粒間聚集力很小，加工時易分散到樹脂中且分布均勻?？筛鶕枰L選、水選出來，密度小于水的珠體為“漂珠”，粒大壁薄，強度較低，可填充熱固樹脂;另一類密度大于水的稱為“沉珠”，粒徑較小，壁厚，強度高，不易被壓碎，常作為熱塑性塑料的填充材料。
玻璃微珠的結構特點使粉煤灰填充塑料的加工流變性得到明顯改善，一定組分的粉煤灰在塑料中具有“滾珠效應”。粉煤灰中的球形顆?？梢员苊獠灰巹t形狀或者尖角所造成的應力集中，可以提高制品的沖擊性能。填充pvc時可以與PVC分子形成物理交聯，表面的Si-O、Na-O鍵與PVC分子有良好的親和性，二者之間有物理吸附和部分化學作用。
用熱壓方法制備了不同粉煤灰粒度及含量的聚氯乙烯(PVC)復合材料，在MM-200型環一塊摩擦磨損試驗機上評價了復合材料同淬火45#鋼在干摩擦條件下對摩時的摩擦磨損性能，用掃描電子顯微鏡及光學顯微鏡觀察分析磨損表面。結果表明:填充粉煤灰能顯著提高PVC樹脂的硬度及耐磨性能，使磨損率降低100倍以上。當粉煤灰填充量低于40%時，隨著填充量增加，復合材料的硬度增大，而當粉煤灰填充量超過40%時復合材料的硬度降低，隨著粉煤灰粒度減小，復合材料的硬度增加，磨損率降低;在試驗條件下，以粒度為0.061mrn的粉煤灰按質量分數4o%制備的PVC復合材料的硬度最高，磨損率最低;在PVC中填充粉煤灰有利于在摩擦對偶表面形成轉移膜，粉煤灰質量分數為40%的填充PVC復合材料在對偶表面形成的轉移膜最為均勻致密，相應的磨損率最低。
四、聚氯乙烯/凹凸棒土復合材料
凹凸棒石又名坡縷石或坡縷縞石，是一種層鏈狀結構的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物。凹凸棒石黏土(下稱凹土或AT) 由于具有優良的物化性能，而被廣泛應用在眾多工業領域。典型的AT棒晶長約1μ m，寬10~25nm。單晶內部是孔道結構，平行排列的納米單晶纖維間也自然形成了眾多的平行隧道空隙，因而微米級的AT內的空隙體積占顆粒總體積的30%以上，內部擁有巨大的比面積。AT原土具有很強的吸附性，可以吸附自重100%的水。這些水絕大部分靠范德華力的作用存在于晶體之間。
用硅烷偶聯劑甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)對AT進行表面接枝改性，用傅里葉紅外光譜分析了改性凹凸棒土的表面化學結構。以改性的凹凸棒土填充硬質聚氯乙烯(pvc) ,測試了材料的力學性能和熱性能。結果表明:改性凹凸棒土的填充可使PVC復合材料的拉伸強度、缺口沖擊強度、彎曲強度、彎曲模量和熱穩定性等均有所提高。用透射電鏡觀察了凹凸棒土及其在PVC基體中的微觀分散狀況，凹凸棒土具有納米尺寸的針狀結構，在PVC基體中以直徑20~60nm、長度100~500nm的短纖維狀分散在其中。
凹凸棒土作為軟質透明聚氯乙烯(PVC)薄膜填料的應用效果見表4-9。由表可見，添加量相同、工藝條件一樣的情況下，以改性白云質凹土作填料，所制pvc薄膜的各項指標均超過國標。在改性試驗產品中，以硬脂酸改性凹土作填料，效果較好，且與改性輕鈣填料的效果相當，有些指標還超過輕鈣。
五、 聚氯乙烯/植物纖維粉復合材料
以植物纖維粉(包括木粉、稻糠粉、秸稈粉、果殼粉、麻類纖維等)為填料與熱塑性塑料復合制造木塑復合材料及其制品是近年來國內外塑料加工業的又一熱點課題。
木塑復合材料具有木材和塑料的雙重特性，其制品表面可以膠合、上漆、粉料涂覆，可像木材一樣釘、鉆、刨、上螺釘，也可像熱塑性塑料一樣成型加工，其應用領域很廣，代表性用途有建筑鋪面板、模板、柵欄板，階梯式平臺地板，屋頂材料和陽臺用板材等。
木塑復合材料中木粉的添加量常常高達50%(質量分數)以上，因此材料成本相對較低。但是，木塑復合材料的加工流變特性、材料的性能等依賴于木粉的表面性質和加工工藝條件，其加工工藝范圍較窄，對設備和工裝模具的技術要求較高。木塑復合材料的性能如表4-10所示。
pvc基木塑復合材料主要開發的品種包括各種建筑用異型材和微發泡制品等。
