原则上，可采用任何已有的可用于热塑性塑料的方法来加工聚苯乙烯。但主要方法还是注塑成型和挤出。

预干燥

一般情况下，在注塑成型前无需对聚苯乙烯材料进行预干燥，然而，如果是贮存在户外料斗之中的材料，则建议在60 ºC至80 ºC的条件下对其进行2至3小时的预干燥处理。

即使是少量的水分也会在挤出过程中引起某些问题，所以建议总是进行预干燥处理或采用真空排气型螺杆。

相容性

所有聚苯乙烯级塑料相互间都可兼容。无需任何特殊处理，就可改变其等级，如从半高抗冲级聚苯乙烯变为高抗冲级聚苯乙烯。另一方面，聚苯乙烯不可以与含丙烯腈成份的产品以及聚乙烯、聚酰胺、聚酯纤维、乙酸纤维素和其他热塑性材料兼容。在这些情况下，变换材料前必须对加工机器进行彻底清洁。

再加工

对产品进行挤出处理会产生废料，热成型处理会产生切边废料，注塑成型处理会产生清机料，吹塑成型处理也会产生边角废料，所有四种处理方式都会产生不合格产品，其发生的可能性加起来约为50%。

只要回收物料未受到过高剪切力或过高温度的损害，完全可对聚苯乙烯进行再破碎并再次加工。但是，如果要制造符合高质量标准的塑件或采用特定聚苯乙烯级塑料（如含防火剂成份）时，每次都要仔细核实再回收物料的可用性。

产品损坏的迹象包括：

苯乙烯单体含量增加 产品的分子量下降 橡胶交联 橡胶形态改变（破碎） 有明显泛黄的趋势

回收物料必须是无污染的。为了保护加工设备，如有可能，在加进进料斗之前应使回收物料通过磁筛过滤一下。回收物料中含有各种不同的物质且堆密度低，这会在维持挤出机稳定产量方面产生问题。细料会产生尤为不利的影响，导致螺杆打滑。应用分离器将细料去除。

通常采用螺杆式机器对聚苯乙烯材料进行注塑成型。只有在特殊情况下（例如成品塑件要有大理石效果），才采用带特定螺杆或活塞装置的注塑机。
由于具备无定形结构，聚苯乙烯材料不仅适用于广泛的加工范围，还不易扭曲且收缩性低。

螺杆几何形状

可采用传统的通用型螺杆。L:D比在16:1和20:1之间的三区螺杆可获得满意的效果，其特征见表5。尽管采用更长的螺杆，使颗粒以更加均匀的方式熔合，但同时也会延长塑性物料在料筒中的滞留时间。

止回阀

确保实现稳定的缓冲效应和保压压力的可行的方法是，安装止回阀，防止在注射和后续阶段熔体流回螺杆前方区域。由于在设计上实现了极佳的流动性，从原则上讲，当制造精密塑件时都要使用止回阀。然而在注射过程中，螺杆是不能旋转的，否则会损害机器。

射嘴

由于聚苯乙烯熔体比诸如尼龙熔体之类的都要粘稠，所以可对其采用开放式喷嘴。开放式喷嘴在设计上非常简单，因此流动性特别好。
如果背压较高，要避免出现裂痕以及要生产厚壁塑件的话，推荐使用带截流功能的射嘴。

厚壁模具常常只需要几分钟的循环时间。在此情况下，如果不能将射嘴孔内的材料完全移除，则会产生过度冷却的效果，从而在下一次注射时导致塑件品质不均。采用机械或液压方式操作的针阀式射嘴可达到最理想的效果，但这类射嘴很可能会导致压力下降。

浇口和模具设计

原则上，所有传统型的浇口都是可行的。浇口横切面应足够大，以避免熔体温度和注射压力过高。而熔体温度和注射压力过高的话，又会导致出现条痕、烧痕、凹陷和缩孔。用于浇口和模具设计的VDI 2006指引也适用于聚苯乙烯材料。

脱模

一般说来可自如地将聚苯乙烯脱模。一般的脱模斜度达1:100或0.5 º。事实上，如果将模具进行纵向打磨，可将脱模斜度降至0.15 º。

嵌件使用

金属嵌件不会阻碍聚苯乙烯的平稳流动，但在放入模具前应将其加热至80 ºC -120 ºC，以避免模具内产生压力。必须将金属嵌件全面脱脂并牢固地放置于模具内。金属边缘应有过渡圆角。

模具温度控制

精心设计的模具温度控制系统尤其重要，因为有效模具温度对表面质量（光泽度、亮度和流纹可见性）、熔接痕强度、抗翘曲、收缩和尺寸公差有决定性影响。根据需求的不同，通常将温度设在10 ºC至70 ºC。对于壁非常薄的部件，其制造循环时间短，还可在铸模表面温度低于10 ºC的条件下对其进行注塑成型。即使在模具温度低的情况下，也应采用盐水作为冷却剂。

防止塑件发生翘曲变形的一个方法就是对模具的两个部分分别进行不同的温度控制。

注射温度

通常，在180至260°C的熔体温度条件下对聚苯乙烯进行注塑成型加工。熔体温度对成品件的韧性有显著影响，尤其是橡胶改性聚苯乙烯（GPPS, HIPS）材料。

如果熔体在料筒中的滞留时间较长，则不应采用达到其适用范围上限或更高的温度，否则物料会发生热降解和/或残余苯乙烯含量会增加（图39）。可通过观察成品塑件上是否有银纹或烧痕来辨别是否发生热降解。 还可通过颜色的变化来辨别。可使用探针式温度计监测熔体温度。

喂料特性

聚苯乙烯的给料特性受螺杆几何形状和旋转速度、背压、塑化温度设定和进料区域，以及粒料形状和性质（外部润滑或未润滑）的影响。

一般说来，即使在螺杆转速较高的情况下，聚苯乙烯的塑化过程也能平稳进行，且不会发生热降解。 通常情况下，塑化性能随着加工温度的升高而提高。

料筒中的每一加热区域都可设为相同的温度。然而，如果加工温度达到其适用范围上限和/或成型周期比较长时，第一个加热带（靠近加料斗）的温度应设置得略微低一些，以防止进料区内的粒料过早熔化（桥接）。

充模                                                

原则上，应尽快完成聚苯乙烯充模，以防止熔接痕过于明显并确保熔接痕的强度足够高。对大部分聚苯乙烯级塑料来说，高注射速度具有另一个优势是，所生成的塑件具有高光泽度和高亮度。唯一在极高速注塑速度下面有不良影响的是具有耐热性能的高抗冲级聚苯乙烯（GPPS, HIPS），对这一级别的聚苯乙烯进行加工时，在某些情况下，进浇口附近会出现无光泽的同心圆区。深色产品易于出现这种状况。如注射速度不稳定，也会导致这些产品上出现无光泽条纹。在此类情况下，在熔体和模具温度更高的情况下，减慢注射速度会使得熔体更均匀地流动，还起到改进塑件表面质量的作用。

必须采取措施，以确保在到达合适的点时让模具内的空气逃逸，避免压缩空气引起注塑模的烧焦（燃烧效应）。

为制出完美的注塑件以及防止形成孔隙，后加压力应足够高且螺杆推进时间应足够长，从而能够对熔体冷却时发生的收缩进行补偿。这要求浇口尺寸大到能防止熔体在螺杆停止前进之前，在其周围区域发生凝固，否则当内部仍在塑化时，后加压力会停止对模具施加作用。然而，聚苯乙烯的体积会膨胀，这是因为通过高压，热量能得到充分补偿。聚苯乙烯（GPPS）加工中，比容和温度（T）分别对压力（p）的依赖性见图40。

流动特性

聚苯乙烯产品系列中的产品，其流动特性各不相同。通常采用符合ISO 1133标准的熔体容积指数来衡量流动性。从流动试验中获得的信息具有较大的现实意义，在这些试验中螺旋模具可产生多种不同厚度（图 41和42）。在熔体温度、模具表面温度、螺杆推进速度和相应的注射压力既定的情况下，螺旋长度可视为产品流动性的衡量指标。

图42：用螺旋线模具衡量高抗冲聚苯乙烯的流动性

周期时间

聚苯乙烯从熔体温度冷却至凝固状态的所需时间是影响注射循环的一个显著因素。这一温差越小，冷却时间越短，循环时间也就越短。不同聚苯乙烯级别，其熔体温度和凝固点之差是不同的。

维卡软化点温度是对衡量凝固点的衡量手段。

聚苯乙烯流动性强，加工温度越低，所以易于流动、同时能快速凝固的聚苯乙烯级别，其加工速度最快。

收缩

与部分结晶的塑料相比，聚苯乙烯的收缩率要小得多。尽管收缩性主要取决于材料特性，但塑件的几何形状（自由或非自由收缩）和加工条件（如熔体温度、模具表面温度和保压压力）也会产生决定性影响。在这些参数的相互作用下，同一个塑件不同的部位，其收缩性也会不同。

一般说来，加工收缩率通常在0.4至0.7%，特殊情况下会低于0.4%。在承受过高保压压力（靠近浇口）的区域，收缩率甚至于接近0%。在大部分应用中，后收缩可以忽略不计，只占总体收缩率的1/10左右。

产品

高粘度的聚苯乙烯系列产品最适合于用挤压方式进行处理，即熔体容积比范围在1至7 ml/10分钟之间的产品。

可通过熔合高抗冲级聚苯乙烯和通用型聚苯乙烯获得刚性和韧性比理想的聚苯乙烯材料。确保均匀熔合的一个重要因素是，混合组分各自的流动特性差别不是太大（产品标牌的最后部分注明了产品流动性）。所需要的装置包括，挤压机入口上边的计量和混合装置，以及在熔融段加入混炼模块。

对成品加热成型杯进行破裂压力测试，可清楚地了解所用材料的韧性。将聚苯乙烯产品系列中的其中两种进行混合，图45显示了随混合比例变化的抗破裂指数。 

 

加工条件

聚苯乙烯产品系列的加工温度在180ºC和240 ºC之间，个别情况下温度可能会稍高一些。一般说来，粘度越高，加工温度也就越高。

可能的话，应利用合适的装置测量聚合物的压力和温度。在实践中，螺杆压力在100至200 bar之间。出于安全原因，应安装最大压力警报装置。

排气式挤出机

排气式挤出机可以将熔体中的挥发性组分（如低分子量部分、水分）提出并去除残留空气。可将经典的排气式挤出机用螺杆与两个三区螺杆串联（图46）。现代化的排气式挤出机的长度在30和36 D之间。对于聚苯乙烯产品系列，采用的压缩比应在1:2和1:2.5之间。如果在材料中，回料部分的比例达到50%，同时可采用1:3的压缩比。

原则上，无需采用排气式挤出机就可对聚苯乙烯产品进行挤出处理。在这种情况下，根据聚苯乙烯产品系列不同的维卡软化点温度，对粒料进行不同程度的预干燥（在60至70 ºC的温度条件下3至 4小时），例如采用热风干燥器或真空干燥箱。实践证明，长期看来，经过预干燥的粒料不太会引起制造和质量问题，而未采用排气式挤压机制造出的薄膜，其表观感能不佳。

挤出模具

分割式模具可用于挤出平面薄膜和片材。在这两种情况下，平行带的长度约为缝宽的20倍。通常使用可调节的扼流杆制成板材，而在薄膜的制作过程中则无需用到。应将扼流杆倾斜放置（图53）。下唇板具有很好的互换性，这样的话可适用于更广的厚度范围。

抛光辊

离开模头后，板材会别引导到抛光辊。。辊的温度应尽可能高，以尽量减少冷却过程中产生的内部压力。一条经验法则是，中心辊的表面温度应低于限制约5 K，使板材粘在钢材表面。这帮我们了解某些条件下，针对既定产品所有辊的最有效的温度设置。如果熔体是向下喂入，上辊的温度应设置为显著低于中心辊，如10 K，因为上辊的接触面积要小（理论上，接触面积与位置呈线性相关）。下辊的温度设置应介于上轧辊和中心轧辊之间。

如果通过辊之后板材发生弯曲现象，则需要优化温度设置。一般说来：凹面对应于温度高的辊，而凸面对应于温度低的辊。

取向

使用ISO 11501中描述的热处理方法来评估取向或者有应力的板材进一步发生变化的趋势。。提高熔体温度是降低收缩率最有效的方法，但随着温度的进一步升高又会导致产品发生明显降解，所以应将温度控制在适当范围内。对降低收缩率有不同程度作用的其他可用参数包括模具间隙、模具和辊之间的距离、辊温度和板材引力。

共挤能使成品塑件将几种材料的特性集于一身。这要求所用材料的流动特性相互匹配。挤出制品是一种多层复合材料，各层应能够互相黏附在一起。如果各层间不能黏附或不能完全黏附，则应该插入一层粘合剂。要对共挤塑接头和共挤塑模加以区分。

对于共挤连接头，复合材料在模具前方形成，类似于单层熔体的挤出的形式。对于共挤模具，各层在特定的模中单独成型，然后再结合在一起。通用型聚苯乙烯(GPPS)通常形成高抗冲基材的光泽层。如与高抗冲级聚苯乙烯 (HIPS, PS-I)相结合，无需使用粘合剂。在其他多数情况下，需使用粘合剂，且粘合剂的选择取决于复合材料成份。

高光泽复合材料的共挤

通用型聚苯乙烯用作光泽层会减少复合材料的冲击韧性。图54中的例子表明冲击韧性随光泽层厚度的增加而降低。

复合材料层次厚度间的差异会出现哑色区域。为了避免出现这一情况，光泽层厚度必须达到最小限值。在优良的成品复合塑件中，光泽层的厚度在12和15 µm之间。由于层厚存在一定程度的变化，且接头系统几乎不允许校正，厚度不理想的区域存在发生脆性断裂的危险。

吹瓶和其他物体的最佳吹塑条件主要取决于吹塑机的类型和塑料件的性质，并且确定好最佳吹塑条件。和注塑成型和挤出工艺一样，改变既定塑料的颜色可能需要更改加工条件。

由于在粘弹性方面适用范围广，聚苯乙烯板材和薄膜特别适合于热塑成型工艺。成型温度应在130ºC和150 ºC之间。

聚苯乙烯挤出级的拉伸比很高。例如，在杯子制造和冰箱内胆的热成型工艺中，常见的拉伸比为5:1 时，拉伸比值要设置得更高一些，如针对组件底部的加强筋或者凹陷处。

聚苯乙烯材料还具有另一个优点：只需吸收少许热量就能达到热塑成型温度，这有利于能量平衡和成型周期。 此外，聚苯乙烯材料可均匀吸热，因而更易于控制。图56 中的曲线图显示了这一反应，其中热容量（焓）随温度变化。

用现代化机器对聚苯乙烯材料进行定型和均匀压花处理不存在根本性困难。必须确保，推进器通道不含沉积物，物料可以顺利通过。

在某种程度上，聚苯乙烯的两个极限类别是例外：通用型产品（由于其脆性），以及抗冲性极高的产品（由于其弹性十足）（压花后有形状恢复的趋势）。所以，压花机在设计上也针对这些产品提供补救措施。

聚苯乙烯材质的半成品易于加工，可采用金属加工或木制品加工专用工具和机器进行模具冲压、切割、钻孔、研磨、车床加工等。由于聚苯乙烯材料的导热率低且软化温度相对较低，应采用气流或水流对切割表面进行冷却。 高抗冲级聚苯乙烯(HIPS, PS-I)不易碎裂，且与通用型聚苯乙烯(GPPS)相比更易加工。

焊接 – 优先考虑超声波焊接工艺。

粘合 - 诸如甲苯或二氯甲烷之类的溶剂可将聚苯乙烯塑件粘合在一起，但仅限于同材质的塑件。 我们建议，有关粘合的所有问题直接向商业性粘合剂制造商咨询。

可采用各种技术轻松地对聚苯乙烯塑件进行永久性镀膜和印刷。我们建议，具体问题直接向表面镀膜或印刷油墨制造商咨询。

还可对聚苯乙烯塑件进行真空金属化处理，打造金属镜面。

在对聚苯乙烯材料进行注塑成型、热成型或挤出处理的过程中，会向周围空气释放少量苯乙烯和其他降解产物；实际数量取决于加工条件。

吸入相当高浓度的苯乙烯和吸入其他溶剂一样，对神经系统的影响是可逆的（疲劳，注意力不集中等）。如果工作环境中这类物质的浓度低于规定的数值（20 ml/m3[ppm]，参阅TRGS 900），就不会对神经系统产生此类影响。

根据经验，如果加工区域通风排气良好（每小时换气次数达到5至8次），苯乙烯浓度不会超过1 ml/m3 (ppm)。

M.J. Forrest et al., Ann. occup. Hyg. Vol. 39, No. 1, 35-53 (1995)一文中回顾了热塑性塑料加工过程中挥发性物质排放情况。

德国工作场所最大浓度委员会主要成员对苯乙烯的致癌作用进行了评估。他们将苯乙烯划分进一个全新的类别中：具有致癌和基因毒性作用的物质，但是如果其浓度低于工作场所最大浓度限值（苯乙烯为20 ppm），只能产生微弱的作用，而不会提高患癌症的风险。

（出版文献： Deutsche Forschungsgemeinschaft. MAK- und BAT-Werte-Liste 1998; Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe; Bulletin 34; Wiley-VCH; p. 121).

工作场所通风和残留物排出

应在模头上方安装带冷凝器和收集器的排气罩。

在正常挤出条件下，排出的冷凝残余物浓度为100-300 ppm，具体数值取决于熔体温度和剪切力。冷凝产物主要包括水、润滑剂、稳定剂、苯乙烯单体和苯乙烯低聚物。

可采用与处理废油相同的方法处理冷凝物中的非水组分。然而，由于需对废油进行再处理，不能将冷凝物与废油混合在一起。

在通风良好的环境下加工聚苯乙烯材料，不会对加工人员的健康造成危害。