环氧树脂是一种具有优异耐化学性、粘结性以及耐热性的热固性树脂,作为防腐涂层在诸多领域应用广泛,例如管道、建筑、汽车以及船舶等。海洋中的腐蚀环境相当复杂,其含有许多侵蚀性离子而且存在潮汐、海风等因素的影响,使得金属材料面临着严峻的防腐挑战,因此亟需研究和开发具有高防腐性能的涂层。在众多方法中,二维纳米填料改性被认为是增强环氧涂层耐腐蚀性能的有效方法。石墨烯作为最薄的二维碳材料,具有高径厚比、优异的抗渗透能力和良好的化学稳定性,被认为是理想的防腐增强填料,但是石墨烯因范德华力和片层间的π-π作用,难以在涂层基体中形成良好的分散,限制了其在防腐领域的应用。然而,氧化石墨烯不仅继承了石墨烯诸多优异性能,而且其表面丰富的含氧官能团可作为改性的活性位点,对增强环氧涂层的防腐性能有着极大的潜力。本文基于构建氧化石墨烯改性环氧复合耐蚀涂层体系,系统考察片层结构、有机聚合物改性、氟化掺杂改性以及无机纳米颗粒负载等对氧化石墨烯在环氧涂层中的分散性和相容性的影响规律,深入评价氧化石墨烯改性研究环氧复合涂层的耐腐蚀性能并从微观尺度探究其防腐机理。首先,通过改进的Hummers法的氧化条件可控地制备了三种不同径厚比的氧化石墨烯,采用物理分散法将其分别引入水性环氧树脂制得氧化石墨烯改性环氧复合涂层,考察了氧化石墨烯径厚比与环氧复合涂层耐腐蚀性能之间的构效关系。结果显示,氧化石墨烯的径厚比越高,其对环氧涂层防腐性能的增强效果越好,这归因于高径厚比的氧化石墨烯片能够在环氧涂层中形成更曲折的渗透路径,从而表现出更高的阻隔性能。其次,利用富含胺基的有机聚合物链(聚乙烯亚胺)化学改性接枝氧化石墨烯,并对比了纯环氧涂层与不同含量(0.1 wt%、0.25 wt%和0.5 wt%)的氧化石墨烯/环氧复合涂层的腐蚀行为表现。结果表明,当聚乙烯亚胺改性的氧化石墨烯含量为0.25 wt%时,环氧复合涂层的耐腐蚀性能最佳,而且当其含量到达0.5wt%时,在环氧涂层中易发生团聚,导致涂层防腐性能的下降;而且与未改性的氧化石墨烯相比,聚乙烯亚胺能够起到桥接氧化石墨烯和环氧树脂的作用,从而改善氧化石墨烯与环氧树脂的界面相容性,进而增强氧化石墨烯改性环氧复合涂层的耐腐蚀性能。最后,对氧化石墨烯进行氟化掺杂改性,得到三种不同氟化程度的氧化石墨烯(LFG、MFG和HFG),并进一步负载无机纳米颗粒(氧化铈),考察了氟化程度对氧化铈纳米颗粒负载量的影响,对比了含有不同氟化程度FG的环氧复合涂层的耐腐蚀性能,研究了氧化铈纳米颗粒负载对FG/环氧复合涂层防腐性能的影响。结果发现,对于FG/环氧复合涂层,高氟化程度的HFG因其表面能较低且具有更强的疏水性对涂层防腐性能的增强效果更好;而对于氧化铈纳米颗粒负载FG/环氧复合涂层,低氟化程度的FG因其负载的氧化铈数量大,能够起到更好的缓蚀作用和阻隔作用,表现出最优异的耐腐蚀性能。