官能团功能化高分子是指在高分子主链和侧枝上引入带有反应性的功能基团，并具有可逆或不可逆的物理功能或化学活性的一类高分子。功能化高分子可以使高分子材料的性能大幅度提高，或者被赋予新的功能。目前为止，高分子材料的功能化是实现高性能材料的重要途径。聚苯乙烯作为一种常见的通用塑料，其脆性，耐热性差等缺点限制了它的应用。为克服聚苯乙烯的局限性，可以对聚苯乙烯进行官能团改性研究，利用该官能团的高反应活性，制备与无机纳米粒子的复合材料，或者官能团的后期活性反应。苯乙烯和含有异氰酸根官能团(-NCO)的极性单体3-异丙烯基-α, α′-二甲基苄基-异氰酸酯(TMI)在高压反应釜中通过溶液自由基聚合反应制备苯乙烯和TMI的共聚物P(St-co-TMI)，对聚苯乙烯进行原位官能团功能改性。傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振波谱(1H-NMR)研究结果表明，异氰酸根基团成功地引入到PS主链上，同时TMI的共聚组成随着TMI的含量的增加而增加。考虑到异氰酸根的高反应活性，制备了功能化的聚苯乙烯P(St-co-TMI)与无机二氧化硅的复合材料。首先P(St-co-TMI)在硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的存在下制备杂化前驱体，随后加入正硅酸乙酯(TEOS)原位溶胶-凝胶法制备化学键结合的P(St-co-TMI)/SiO2复合材料。研究结果表明，异氰酸根已完全反应，无机SiO2粒子在偶联剂存在下更好地分布在聚苯乙烯基质中。同时，所得的复合材料的玻璃化转变温度Tg和热稳定性能随着APTES含量的增加而提高，复合材料的黏弹性行为在强的共价键连接下表现更加明显。聚氨酯材料中异氰酸根的存在会降低其热性能，异氰酸根的环三聚反应可以提高其热稳定性。采用P(St-co-TMI)中异氰酸根的环三聚反应来模拟聚氨酯的环三聚反应来提高热稳定性。通过加入单异氰酸根TMI、对甲苯异氰酸酯(TI)和二异氰酸酯二苯基亚甲基二异氰酸酯(MDI)环三聚制备异氰脲酸酯高性能材料。研究结果表明，所得产物的异氰酸根变弱甚至消失，同时在热分析测试中本属于TMI的热不稳定峰消失，热稳定性能提高，并且随着所加的异氰酸酯单体的量的增加更加明显。