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1. TPS的種類
聚苯乙烯系彈性體(Thermoplastic Styrene)簡稱TPS或TPR。TPS在熱塑性彈性體中佔有重要地位，是目前世界上產量最大、發展最快的一種熱塑性彈性體。TPS包括以聚苯乙烯鏈段(用S表示)構成硬段、聚丁二烯(用B表示)作為軟段所形成的嵌段共聚物(SBS)。SBS有線型和星型兩種結構(圖1)。下三式中，a、c=50~80，b=20~100，n=3或4，M為Si或Sn，Y為H(0或1)。
SBS和SIS中聚烯烴段含有的不飽和雙鍵易受到光、熱、氧和臭氧的作用而發生熱老化、黃變等，使其應用範圍受到限制。因此為改進 SBS 和SIS 的耐 候性和耐老化性能，還開發了其相應的加氫產品。SBS 的加氫產物，其軟段相當於乙烯(E)和丁烯(B)共聚物，故稱為SEBS。SIS的加氫產物，軟段結構相當於乙烯(E)和丙烯(P)的共聚物，簡稱為SEPS。 SEBS 聚丁二烯段的加氫度一般要求大於98%，而聚苯乙烯段的加氫度則要求在2%以下。
目前市場上應用的苯乙烯類TPE中苯乙烯含量普遍在14%~40%(品質分數)之間。因為在此範圍內PS硬相(塑膠)可以呈球狀、棒狀或片狀分佈在連續的橡膠相之間，使TPS具有硫化橡膠的性能。其構型主要以線型為主導，星型和其改性產品用量較少。雖然SIS與SBS的結構相似，但由於其甲基側基的存在，與SBS相比，SIS具有更多優異的性能。SIS具有模量低、彈性好、熔融黏度低、低溫柔軟性能好、制膠透明度高、黏性強等優點。但SIS依然存在極性小、不耐熱、耐油性、耐溶劑性差等不足。
嵌段共聚物中苯乙烯含量對材料的力學性能有重要影響。隨著苯乙烯含量的增加，膠料的拉伸強度和定伸應力增高，伸長率大幅度下降。
2. TPS的性能
(2-1) 物理機械性能
在常溫下，SBS具有優良的拉伸強度和彈性(圖2)。與熱塑性塑膠相比，拉伸後永久變形小，屈撓和回彈性好，表面摩擦大，具有和通用硫化膠相近的摩擦係數。溫度升高時則拉伸強度和硬度均下降。(圖3)為苯乙烯與丁二烯 含量相同時，SEBS與SBS的基本性能對比。二者相比，SEBS拉伸強度比SBS高，拉斷伸長率不如SBS。
(2-2) 熱性能
由於SBS 結構中存在著明顯兩相特徵，因而顯示出兩個玻璃化轉變溫度，其中較高的玻璃化溫度取決於聚苯乙烯嵌段，較低的玻璃化溫度取決於聚丁二烯嵌段，因此SBS在低溫下也能保持一定的柔軟性，其最高使用溫度可隨著聚合配方中S組分和B組分的不同在一定範圍內變化調節。SEBS的耐熱性能優於SBS。
SEBS的低溫玻璃化溫度小於-60°C，具有較好的低溫性能，而其高溫熱分解溫度在260°C以上，一般來說SEBS軟化點為165°C。在純氧氣氛、180°C下SEBS的氧化誘導期達300min以上，說明其具有較好耐熱分解能力。
(2-3) 電性能與光性能
SBS具有良好的絕緣性，體積電阻率高達1016Ω‧cm以上。SEBS具有優良的電性能，介電損耗在1000Hz時為1.3×10-4；體積電阻率1min內為9×1016Ω‧cm；擊穿強度高達39.3MV/m。
SEBS的苯乙烯微尺寸不能在可見光範圍內觀測到，幾乎可以製成完全透明的產品，渾濁度很小；SEBS容易著色，還可以和石蠟油、環烷油、白油與聚丙烯共混制得透明產品，這是因為SEBS和油的折射率與聚丙烯晶態相近。
(2-4) 耐候性、耐化學藥品性及透氣性
SBS的耐臭氧、氧和紫外線輻射性能與丁苯橡膠近似；SBS的耐化學藥品性一般，許多烴類(正己烷、燃料油)、酯和酮(丙酮)都能使SBS溶解或溶脹，但可以在與水、醇、弱酸和弱鹼接觸的場合使用。SBS具有優異的透氣性能，其透氧、透二氧化碳性能比高密度聚乙烯高出1個數量級。SEBS的耐候性、耐化學藥品性均優SBS。SEBS日照30天後拉伸強度保持率為100%，而SBS保持率低於20%；SEBS經630h臭氧老化而無龜裂，表明SEBS具有優異的耐老化性能。
(2-5) 流變性質
與SBS相比，SEBS兩相的溶解度參數相差較大，其相分離結構的結合能相當高，既不會在聚苯乙烯相的Tg以上自動解離，也不會在機械外力的作用下解離。SEBS熔體表現為非牛頓流體，在260°C依然保持完整的網路結構，當溫度低於260°C時，熔體流動對溫度不敏感，這與SBS的流動特點相差較大。在實際加工中通常需要加入軟化油來提高流動性，這也意味著SEBS可以填充較高比例的軟化油。
(2-6) 線型和星型SBS性能對比
星型嵌段共聚物的門尼粘度(圖4)比線型嵌段共聚物高得多。星型嵌段共聚物的拉伸強度不論生膠還是填充陶土或填充炭黑，均比線型嵌段共聚物高很多。因此，星型嵌段共聚物更適於高負荷的應用場合。同時，隨著溫度的升高，線型嵌段共聚物的拉伸強度下降幅度大，而星型嵌段共聚物明顯要小，說明星型嵌段共聚物具有更好的耐熱性能。星型和線型兩種結構聚合物溶液黏度隨分子量變化而變化，隨著分子量的增高，溶液的黏度增高；在相同分子量的條件下，線型嵌段共聚物較星型嵌段共聚物的溶液黏度高。
(2-7) SEPS
SEPS是有“綠色橡膠”美譽的熱塑性彈性橡膠SIS加氫後的高端環保產品，它能讓化妝品級白油增黏，可生產用於做化妝品的凡士林加入汽車潤滑油中，能使其冬天不黏，夏天不稀；還可作為確保通信電纜、光纜防潮、絕緣及信號穩定的填充膏，可廣泛用於醫療、電絕緣、食品包裝以及複合袋的層間黏合，並在金屬與塑膠粘接上有獨到之處；還可用於眼鏡及其他光學材料，具有良好的透明性、柔韌性及抗衝擊性。
3. TPS 的加工成型方法
與其他熱塑性塑膠不同，TPS很少以純組分單獨使用。與傳統的硫化橡膠一樣，TPS 經常根據加工性能、物理機械性能的要求來調整配方。TPS可與其他樹脂、傳統的彈性體共混，也可以與填料、增塑劑(如油類)、加工助劑、色母粒以及其他組分共混。
TPS無需像傳統橡膠那樣在冷開煉機上進行塑煉，這有可能造成它的降解。未填充或者是少量填充的膠料可以在裝有混合螺桿的單螺桿擠出機中進行共混。螺桿的長徑比L/D為24:1時，能夠達到很好的分散效果。高填充的膠料最好在密煉機(圖5)中進行共混，然後喂入擠出機。
在多數TPS共混中，樹脂和填料最先加入，油類和其他軟化劑稍後加入。如果油類的添加量比較大，應當逐步加入以防止轉子打滑。大多數排膠溫度在 128~160°C範圍內；如果加入了PP，溫度可能要提高到177°C或以上。共混時間隨著配方的不同而不同，最典型的是3~6min。在共混最後階段使用的擠出機往往都裝有造粒設備，可以採用抽條式切粒或者是使用水下切粒系統。
如前所述，在大多數的場合中TPS以膠料的形式使用。通常情況下，大多數的膠料加工成型都同熔體加工的標準工藝相似，各種傳統的塑膠加工工藝技術，諸如開煉、擠出、射出、壓延、吹塑及真空成型等均可利用。通常，各種加工工藝都有特定級別的聚合物滿足需要，如擠出級、設初級、溶液加工級等。SBS和SEBS在結構方面有所不同。根據經驗，以SBS為基體的膠料通常採用適合聚苯乙烯的加工工藝，而以SEBS 為基體的膠料通常採用適合聚丙烯的加工工藝。SBS加工溫度一般在150~200°C之間，SEBS則在190~260°C之間；SBS 加工時要求剪切速率較低，SEBS加工時要求剪切速率較高；擠出成型時SBS採用低壓縮比的螺桿，而SEBS 擠出時宜採用高壓縮比的螺桿。
(3-1) 射出成型
射出成型可採用普通的塑膠射出機如傳統往復式螺桿射出機，也可以採用專門的橡膠射出機。對於SBS加料段溫度在65~95°C，射嘴溫度200°C。對於 SEBS膠料中等尺寸製件射嘴溫度為225°C，但是大尺寸製件最高可達260°C。
溫度太低流動性差，產品會因為分子的強烈取向造成各向異性，溫度太高則會引起物料分解。射出時間要盡可能短，為此澆口要大，流道和流槽要短。
TPS收縮率小，摩擦阻力大，脫模比較困難，因此在模具設計時應予以注意，例如將模腔邊角做成一定坡度和圓弧形，或者模仁表面做鍍層處理。
(3-2) 模壓成型
根據TPS的特點，在模壓成型時，共聚物或其膠料最好置於熱模具中，溫度的選擇應使膠料在該溫度下在模腔內流動性好，而製品出模時變形不大。為防止製品在出模時受力的作用而產生扭變，在啟模前往往需要先行冷卻模具，使得溫度降至其軟化點以下，以防止製品產生彎曲變形。
為脫模方便和有利製品的外觀品質，往往採用脫模劑，從製品的性能考慮，建議不使用含矽脫模劑。由於模壓的生產效率比較低，主要用於製備測試樣條、模型或者是特殊的製件。
(3-3) 擠出成型
TPS及其製備的膠料都可以採用一般塑膠擠出機擠出成型，如擠出管材、擠出流延膜等。採用擠出機的螺桿長徑比L/D至少在20:1，最好是24:1。若使用螺桿螺紋深度大、壓縮比低的擠出機，更有利於生產高品質的製品。TPS 出模膨脹較低，擠出成型很複雜的製品也只需要用相對簡單的擠出口模。
由於SBS鏈段中含有不飽和的雙鍵，在高溫或者是高剪切的情況下容易降解。在擠出的開始階段為避免其他物料以及長時間停機後的熱降解料的污染，很有必要對螺桿進行清理，推薦使用聚苯乙烯來清理。SBS擠出熔體溫度範圍為148~198°C，不能超過205°C，加料段溫度不得超過80°C。沿著擠出機料管從與加料段相鄰區域到模體，溫度從148°C逐漸升至198°C，以保證最大產出。
相對於許多工程塑料或者是其他TPE而言，SEBS擠出的優點是優良的熱穩定性、抗剪切降解以及熔體快速成型。應用於SBS的許多擠出技術都可以應用在SEBS 聚合物及其膠料上，只是螺桿的長徑比至少是24:1，計量段要長且相對淺。擠出熔體溫度為190~230°C，熔體溫度可高達260°C。加料段溫度不得超過80°C。
(3-4) 吹塑成型
熱塑性塑膠通用的吹塑機可用於TPS的吹塑成型。其吹塑成型技術與聚乙烯相似，熔體溫度SBS為150~200°C，SEBS為190~245°C。在較低溫度下，可能會發生熔融斷裂，而在較高溫度下，則可能發生型坯下垂。因此用間歇快速擠出型坯法能夠儘量減小型坯下垂，最適合此類物料。
為避免過熱以及聚合物的降解通常採用深螺槽低壓縮比的螺桿。SBS 和SEBS的吹塑成型模具沒有什麼特殊的要求，採用傳統設計的寬度以及普通修模就可以。
(3-5) 溶液加工
對於製備溶劑型膠黏劑、密封膠以及塗料而言，需要進行溶液加工。聚合物要求能夠溶解在多種常見且便宜的溶劑中，溶解速度較快且溶劑易於除去。由於兩相的存在，所選的溶劑必須同時對PS硬段和彈性體軟段具有溶解性。
SBS和SIS的良溶劑有：環己烷、甲苯、甲基乙基酮、乙醚以及苯。還有一些很實用的混合溶劑，如石腦油-甲苯、己烷-甲苯以及己烷-甲苯-酮等。
另外的加工方法是基於嵌段共聚物能夠吸收大量的礦物油而仍然表現出有用的性能。與油類和液體共混物共混後的基體樹脂可以用於模壓成型、射出成型、澆注成型、旋轉模塑等。經過加熱熔融後，混合物通常形成柔軟的固體狀製品。
