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聚苯乙烯(PS)虽因其良好的透明性、着色性和优异的电绝缘性、加工流动性成为五大通用树脂之一,然而由于刚性侧苯基及分子链间弱的非极性相互作用力引起的脆性高、耐热性不够好等缺点制约了PS的工程化应用。在本工作中,通过传统的乳液自由基共聚合将绿色单体肉桂酸(CA)共聚入PS主链,经由凝胶渗透色谱仪,红外光谱(FTIR)中1744和1703 cm-1处的游离和二聚羧基中羰基的伸缩振动吸收峰以及酸碱滴定的联合确证,成功合成了分子量达商业级((?)w~217,000)且羧酸含量为6.8 mol%的苯乙烯-肉桂酸无规共聚物(SCA);之后再分别经ZnO熔融中和和Zn(CH3COO)2溶液中和,经FTIR中-COO-离子与Zn2+分别在桥联双齿配位和螯合配位结构中-COO-离子的反对称和/或对称伸缩振动吸收峰(分别为1640 cm-1和1554、1415 cm-1)和/或电感耦合等离子体发射光谱的确证,分别成功合成并得到3种理论有效离子含量为0.54、1.4、3.4 mol%和5种实际离子含量为0.23、0.55、1.3、3.0、5.5 mol%的SCA Zn盐离聚物(SCA-Zn’s);再分别对SCA、熔融中和SCA-Zn的机械、耐热、加工流动等性能和溶液中和SCA-Zn的离子聚集形态和热行为进行了表征。首先,与商业化PS相比,由于刚、极性CA单元及其侧基羧基在分子链间的可逆氢键交联,SCA的冲击强度(αcN)可提高约47.2%,玻璃化转变温度(Tg)、热变形(HDT)和维卡软化点温度(VST)均较PS(95.2、87.6和96.0 ℃)分别提高至117.0、108.0和118.3 ℃,熔体强度较PS可提高至一个数量级(特别是实际发泡黏度所对应温度区间的拓宽);同时,SCA的其他性能与PS相比无明显恶化。经ZnO中和后的3种SCA-Zn’s,亦能在可逆氢键交联和离子交联的协同作用下,显著提高SCA的αcN,同时不明显降低SCA的机械强度和加工性,特别是仅添加1.6份和4份(即理论离子含量分别为1.4和3.4 mol%),可分别将αcN提高约11.4%和68.6%;而与商业化PS相比,SCA-Zn同样可在不显著恶化PS的加工流动性下,大幅度提高PS的耐热性(Tg和VST均提高20 ℃)和冲击韧性,尤其是含量为1.4和3.4 mol%的SCA-Zn’s可将PS的αcN分别提高69.6%和156.5%。相比于无法兼顾耐热性和韧性的填充、共混等改性方法,氢键交联和离子交联在同时改善PS的脆性和耐热性的情况下,还实现了两者的高效提升,这为苯乙烯类树脂的市场应用拓展提供了一种高效的手段。此外,5种不同离子含量的SCA-Zn’s的离子聚集形态和热行为表征结果表明,与大量离聚物文献的报道一致,离子含量从0增加至5.5 mol%,SCA-Zn的基体相Tg以0.8 ℃ mol-1线性增加,且未出现簇相;然而似乎由于SCA中-COO-离子邻近的基团,即大体积刚性苯环的空间位阻效应,即使离子含量达5.5 mol%,孤立离子对也未能聚集产生明显的离子簇,这似乎表明对于SCA Zn盐离聚物存在一个明显高于文献所报道的孤立离子对聚集为离子簇的临界离子含量。