铝及铝合金具有比重小、易加工、导电导热性优良等优点,广泛应用于建筑、包装、军工和新能源等领域。铝表面容易生成一层氧化保护膜以提高耐蚀性,然而在处于中性盐等介质中,氧化膜的稳定性显著下降,难以对铝基底提供保护,因此发展更加有效的腐蚀防护措施不仅必要而且迫在眉睫。石墨烯具有优异的屏蔽性、缓蚀性、增固性等特性,在金属腐蚀防护领域具有广阔的潜在应用前景。本工作侧重将石墨烯作为一种纳米填料掺杂在改性聚氨酯有机涂料和壳聚糖季铵盐中形成复合涂层,采用电化学测试手段考察石墨烯对涂层防腐性能的影响,并探讨了其耐蚀性机理。本论文主要研究进展如下:(1)利用扫描电子显微镜、红外反射吸收光谱、X射线衍射光谱、拉曼光谱、热重分析仪及X光电子能谱技术对石墨烯合成材料进行表征分析,发现石墨经过改进的Hummers法氧化后,结构表面修饰了大量的含氧官能团,形成氧化石墨烯,再经过强碱加热法还原为石墨烯。(2)通过电化学研究方法、扫描电子显微镜、导热分析仪、拉拔实验和百格法分析,设计了不同含量石墨烯掺杂的改性聚氨酯复合涂层,研究其对3.5%NaCl溶液中铝腐蚀行为以及导热性、结合力的影响。结果表明,石墨烯少量掺杂后会显著提高腐蚀防护性能,而石墨烯过量则会对耐蚀性没有提高甚至降低,这主要与石墨烯的分散状态有关,当石墨烯掺杂量为0.025 wt%时,复合涂层的腐蚀防护性能最佳;石墨烯使绝缘的有机涂层的热扩散系数值提高了 40多倍,且随着石墨烯质量分数的增加而提高;石墨烯对涂层与铝表面间的结合力是有提高的,不过增长的幅度有限。(3)应用电化学技术、原子力显微镜、扫描电子显微镜分析,研究了石墨烯对铝表面壳聚糖季铵盐膜层的耐蚀性的影响以及复合膜层与改性聚氨酯涂层的适配性,并初步探讨了石墨稀复合膜层的防腐机理。结果表明,本实验条件下,沉积时间为1200 s时,壳聚糖季铵盐复合膜层的耐蚀性最强,且与有机涂层相容性良好。石墨烯在涂层中的防腐机理可认为主要基于填充和屏蔽作用。