介绍
聚苯乙烯树脂是由苯乙烯单体通过自由基聚合形成的线型高分子链，苯环结构的空间位阻效应有效提升了分子链的稳定性，苯环结构的π电子体系为材料改性提供了丰富的化学修饰位点。作为热塑性基体材料，PS树脂的加工窗口（180−300℃）相较于较热固性树脂拓宽约60℃，使其适用于多种成型工艺。价格较聚醚醚酮（PEEK）树脂降低80%，较聚苯硫醚（PPS）树脂降低65%。另外，PS基体与多种改性材料具有优异的相容特性。PS具有毫米级的尺寸、丰富的孔隙结构、大比表面积和优异的机械强度，是一些纳米粒子的良好载体。目前，一些负载纳米颗粒的PS复合材料已被广泛用于气体分离、海水淡化等领域。
图一 聚苯乙烯树脂
聚苯乙烯树脂的功能化策略
化学改性
聚苯乙烯树脂的化学改性策略主要通过引入新官能团或改变分子结构来优化其性能。PS树脂的化学改性方法主要包括共聚、接枝、交联和官能团改性。化学改性被认为比物理改性更重要，因为PS树脂与改性剂之间能够形成更强的共价键，从而显著加强了PS树脂和改性剂之间的相互作用，使材料的整体结构更加稳定。
共聚是通过与其他单体发生自由基共聚反应，来改变聚苯乙烯树脂的链状结构和性能特征。通过将微流体技术与自由基聚合相结合，实现了聚苯乙烯树脂/甲基丙烯酸甲酯（PSt/MMA）共聚微球的可控合成，并对其进行化学功能改性，得到三乙胺基修饰的PSt/MMA多孔共聚微球。该微球在pH6–10的范围内表现出增强的硝酸盐吸附效率，最大吸附容量为46.59mg·g–1。在各种阴离子共存的条件下，硫酸根离子对微球吸附硝酸盐有显著影响，并对共存阴离子的干扰表现出一定程度的抵抗力。这些发现突出了共聚微球能够有效去除硝酸盐及其在废水处理中的良好应用前景。化学接枝是一种将不同种类的聚合物链以共价键形式连接起来的方法，通常在主链聚合物上引入支链聚合物，从而形成具有特定结构和功能的接枝共聚物。将丙烯酸接枝到等离子体处理的聚苯乙烯树脂/聚丙烯腈（PS/PAN）膜上，制造了具有超亲水和超疏油表面的纳米纤维膜，该膜可以防止油滴粘附在表面，从而有助于膜的防污。在分离步骤中，仅由重力驱动的所得膜具有较高的分离效率，并且通量比具有相似渗透特性的传统聚合物过滤膜高1到2个数量级，并且即使在5−10次过滤循环后也能保持这一性能。
通过将4′-（对乙二胺苯基）-2，2′：6′，2″-三联吡啶（TE）共价接枝到交联聚苯乙烯树脂上，使用一种简便的方法制备了短程π-π堆积聚集体光催化剂（TE-resin）。在接枝树脂中，与树脂分子连接的TE分子通过沿聚合物链的短距离π-π堆积相互作用形成单层结构，这不仅缩短了电荷迁移距离，降低了电荷复合效率，而且有效地提高了所制备的光催化剂的光吸收范围和润湿性。在紫外光照射下，TE-resin的析氢速率为227.5umol·g–1·h–1，且在8次循环后没有观察到明显的光催化活性损失，表现出优异的光催化活性和稳定性[1]。
图二 短程π-π堆叠聚集体光催化剂（TE-resin）制备路线图
参考文献
[1]徐嘉明. 基于聚苯乙烯树脂的环境功能材料制备及其去除有机污染物研究[D]. 兰州:兰州大学,2025.