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金属的腐蚀每年给国民经济带来巨大损失,而腐蚀防护最常用、有效的方法之一是通过有机涂料涂覆。根据腐蚀环境以及涂层厚度不同,防腐涂料可以分为重防腐涂料以及轻防腐涂料,其中轻防腐涂料多用于常规腐蚀环境,在日常生活中应用极广。由于溶剂型涂料VOC排放大,对环境污染、人体健康影响严重而受到限制,新型水性轻防腐涂料受到了越来越多的关注,水性聚氨酯（WPU）涂料更是研究热点。但WPU耐水性、耐介质性能差等缺点严重限制了其在轻防腐领域的使用性,需要进一步改性。本文主要利用WPU分子的可设计性,结合不同的改性方法,成功制备了一系列具备良好防腐蚀性能的WPU产物,并通过多种测试手段测试了WPU乳液及涂层的综合性能。论文研究内容如下:采用聚四氢呋喃醚二元醇（PTMEG）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、亲水扩链剂二羟甲基丙酸（DMPA）、小分子扩链剂乙二胺（EDA）、三乙胺（TEA）等原料,两步法制备了一系列不同分子结构的WPU产物。采用红外光谱法（FTIR）表征了其分子结构,结果表明成功合成了预期产物。实验探讨了WPU预聚体的最佳反应温度、反应时间并优化了WPU的乳化工艺,通过研究扩链剂用量、DMPA含量、中和度对WPU乳液和涂层综合性能的影响,以获得提升WPU耐水性、耐介质性能的最优配方。在WPU制备基础上,通过接枝反应引入环氧树脂,制备了一系列不同环氧含量的环氧改性水性聚氨酯（EP-WPU）产物,利用FTIR表征其分子结构并研究了环氧基的开环机理。实验通过对EP-WPU乳液粘度、粒径、稳定性以及涂层物理性能、耐介质性能、吸水率等测试探讨了最佳环氧含量配方。结果表明:相比于其他含量的样品,7 wt.%EP-WPU乳液稳定性更好,涂层物理性能、耐水性、耐碱介质性能更优,但耐酸介质性能仍然较差。电化学测试发现:在3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡120 h后,7 wt.%EP-WPU涂层的腐蚀电位Ecorr最大,腐蚀电流密度icorr最小,|Z|f=0.1HZ保持最高,涂层防腐蚀性能较好。为了进一步提升涂层防腐蚀性能,先利用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）对氧化石墨烯（GO）改性,制得氨基化氧化石墨烯（APTES-GO）后,使E51环氧树脂与氨基反应,得到功能化的氧化石墨烯（MGO）,最后利用物理共混法制备了一系列不同氧化石墨烯含量的复合乳液与涂层（MGO/EP-WPU）。通过傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）及热失重（TG）分析测试表明GO改性成功,并通过肉眼观察的方法考察了MGO的沉降性及其在复合乳液中的分散性。实验测试了复合涂层的物理性能、吸水率及耐介质性能,还通过电化学测试研究了MGO含量对复合涂层防腐蚀性能的影响规律。结果表明:1 wt.‰MGO/EP-WPU涂层在酸、碱、盐水介质中处理24 h无变化,耐介质性能明显提升;浸泡72 h后吸水率仅为10.36%,涂层耐水性好;在3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡23天后,涂层的腐蚀电位Ecorr为-0.406 V,腐蚀电流密度icorr最小为4.227×10-7A cm-2,|Z|f=0.1HZ保持为2.37×106Ω·cm2,涂层孔隙电阻Rc降低幅度最小（由9.2×104降低至5.27×104Ω·cm2）,MGO在EP-WPU涂层中的均匀分散有效提升了涂层的防腐蚀性能。