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有机涂料可以在被防护物表面形成一层牢固完整致密的膜,可有效隔绝基体材料表面与外界腐蚀环境,从而防止材料腐蚀。在现代工业社会中有机涂料的发展趋势是水性化和多功能化,要求涂料除了低有机排放外,还需要兼顾多种功能特性,例如抗腐蚀、抗静电和电磁屏蔽等功能。本课题将高阻隔、高导的石墨烯材料复合在水性环氧涂料中提升其抗渗性、耐蚀性和导电性,得到相应的水性功能复合涂料。本文首先用石墨粉制得氧化石墨烯(GO),以此为基础,采用一种水热结合煅烧的新型绿色制备方法在还原氧化石墨烯(rGO)上修饰氧化铈纳米晶,得到稀土 Ce改性的rGO粉体(CeO2@rGO)。然后分别以GO和CeO2@rGO这两种石墨烯类材料作为增强填料,制备出了应于混凝土抗渗的氧化石墨烯增强水性环氧复合涂料(GO/EP)和基于金属基材的稀土改性石墨烯/环氧复合导电涂料(CeO2@rGO/EP),并将这两种涂料涂覆在对应的基材上。研究了配比剂量和煅烧温度对稀土 Ce改性石墨烯(CeO2@rGO)结构形貌的影响以及石墨烯填料添加量对复合涂层显微组织、抗氯离子渗透性能、耐蚀性能和导电性能的影响。研究结果表明:1.以Hummers法制备的氧化石墨和三价铈盐为原料,采用水热反应结合煅烧的新工艺,在rGO上可以原位生长出一层尺寸在2～60nm的氧化铈纳米颗粒(CeO2NPs)。铈盐剂量12mM,煅烧温度750℃获得CeO2负载量、分散度和晶粒尺寸(～5.5nm)综合最佳的CeO2@rGO复合粉体。原位生长CeO2 NPs的形成机制是高温下rGO表面的含氧官能团解离的小分子CO2和H2O作为强氧化剂与吸附的Ce3+直接反应生成CeO2。2.在氧化石墨烯/水性环氧树脂(GO/EP)复合涂层中,GO均匀地分散在环氧基质内部,并且在GO和EP基体之间形成了共价交联键。随GO质量分数的增加,涂覆复合涂层混凝土试块的表面润湿角先增大后减小。GO添加量为0.3wt%时,复合涂层的润湿角为96.1°±0.3°,表现疏水性特征,同时涂层混凝土的饱和吸水率(～1.28%)和氯离子扩散系数(～1.12×10-12m2/s)也最小。GO对涂层的作用机制是通过物理阻隔的作用阻碍介质入侵涂层,同时提高涂层润湿角,提升涂层抗渗性能。3.CeO2@rGO/EP复合涂层TEM结果显示CeO2@rGO均匀分散在环氧树脂中,并与环氧基体形成了致密界面层。CeO2@rGO的添加持续增强了涂层的电导率,复合涂层的渗透阈值为0.231vol.%。CeCO2@rGO/EP复合涂层的耐蚀性随着CeO2@rGO添加量增加出现波动趋势,当CeO2@rGO添加量为0.50wt.%时,复合涂层的自腐蚀电位最高,自腐蚀电流密度最低,对应的缺口涂层阻抗谱也表现出最高的电化学阻抗,具有较好的腐蚀防护性能。同时导电性也达到10-5S/m的抗静电级,具有最佳的耐蚀/抗静电综合性能。