多巴胺(DA)是一类具有生物来源、多反应性的氨基酸类化合物,已被证实可在多种材料的表面进行氧化自聚合反应而形成聚多巴胺(PDA),但其在不同表面的聚合机理和所形成的形貌却还不太明确。为考察材料表面的电负性、氧化条件等对多巴胺氧化自聚合的影响,本文制备了一系列以聚苯乙烯为核、多种离子型聚合物为壳的纳米粒子,详细研究了其表面的离子类型在不同聚合条件下对多巴胺聚合过程及其形貌的影响。为考察阳离子对DA聚合的影响,制备了聚苯乙烯/聚二甲基二烯丙基氯化铵纳米粒子(PS/PDMDAAC NPs)、聚苯乙烯/聚乙烯吡咯烷酮纳米粒子(PS/PVP NPs),探究了其表面的阳离子在不同pH缓冲液中与DA的加入量对PDA形成过程及其形貌的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和Zeta电位及纳米粒度分析仪对所得纳米粒子的形貌与粒径进行了分析。结果发现,DA氧化聚合形成PDA并沉积在基材纳米粒子的表面形成致密的PDA涂层,且随着DA加入量的增大,纳米粒子表面沉积的PDA涂层厚度逐渐增加,这可能是由于DA与粒子的阳离子间有较强的静电相互作用而致。但在不同纳米粒子表面所沉积的PDA层厚有较明显区别。当体系中所添加的DA与基材纳米粒子的质量比为2:1时,在PS/PDMDAAC NPs表面沉积的PDA涂层达到50 nm,而在PS/PVP NPs表面沉积的厚度仅为25 nm。这可能是因为PVP能与儿茶酚基团形成较强的非共价键(氢键),抑制多巴胺的非共价组装和共价聚合。进而,通过无皂乳液聚合制备了以聚苯乙烯(PS)为核、聚丙烯酸(PAA)为壳的纳米粒子(PS/PAA NPs),探究其表面的阴离子对PDA聚合过程及其形貌的影响。通过SEM、TEM和Zeta电位及纳米粒度分析仪对所得纳米粒子的结构、形貌与尺寸等进行分析。结果发现,在pH为8.5的三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲溶液中,当所添加的DA与PS/PAA NPs的质量比为1:1时,在反应24 h后,PDA以纳米颗粒的形式存在于PS/PAA NPs的表面,即所形成的PS/PAA/PDA复合纳米粒子为明显的树莓状结构。随着DA含量的增加和反应时间的延长,所形成的树莓状粒子粒径增大;当DA的加入量过大时,PDA最终在微球表面形成致密、均匀的壳层。此外,单体DA的添加方式均不会影响PDA在PS/PAA NPs表面的形貌。Zeta电位结果表明树莓状结构是由于DA在PAA表面聚合过程中受到静电相互作用和电荷排斥作用间的竞争而形成的,随着DA量的增大及反应时间的不断延长,形成的静电作用增大,使较多的PDA粘附至PAA表面而形成较致密的均匀壳层。为进一步观察阴离子对DA聚合行为的影响,改变PS表面的离子类型与链段组成,制备了表面为十二烷基磺酸钠的聚苯乙烯纳米粒子(PS/SDS NPs)。研究发现DA在电负性较小的PS/SDS粒子和非离子的PS粒子表面都形成致密的PDA壳层。即表面电荷强度确实能影响DA的聚合,也进一步证明了DA聚合中强电荷排斥作用可降低其在聚合物微球表面的沉积与聚合。综上,材料表面的电负性大小可以调控DA在其表面的沉积,以制备不同形貌的PDA复合材料。