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水性涂料具有低污染、易施工等优点，但在防腐、耐热、力学性能等方面较差。石墨烯作为新型纳米碳材料，具有结构致密、化学性能稳定、机械强度高等优点，将其加入水性涂料中可提高涂层的力学和防腐等性能，然而由于石墨烯片层较强的范德华力以及高比表面积使其容易在聚合物中发生团聚，影响了其优异性能的发挥。本课题通过对石墨烯进行有效的接枝改性以提高与聚合物的相容性，并采用原位聚合法在高分子乳液制备过程中将其与单体接枝共聚，以期得到稳定聚合物复合乳液，从而制备高性能的水性石墨烯聚合物复合涂层材料。
为了提高氧化石墨烯与丙烯酸单体的相容性，选用乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷偶联剂(KH-172)对其进行接枝改性，探讨了偶联剂改性石墨烯的最佳工艺条件，并研究改性后对结构性能的影响。确定GO与KH-172的最佳配比是1∶3，反应温度80℃及反应时间5h。FT-IR测试表明KH-172分子接枝在氧化石墨烯上，XRD、SEM结果说明氧化石墨烯改性后剥离程度增强，片层间距进一步增加。TGA测试表明改性后氧化石墨烯热稳定性提高，TEM说明改性后的GO在有机溶剂的分散性增强。
为提高石墨烯在高分子乳液中稳定性和分散性，采用原位聚合法制备了石墨烯/聚合物复合乳液，探讨合成最佳工艺条件以及复合乳液合成机理。其最佳工艺条件：软单体BA与硬单体MMA的配比为1∶1.28，功能性单体MAA用量为1%，乳化剂用量为单体量的3%，其中阴离子乳化剂与非离子乳化剂配比为2∶1，引发剂用量为0.6%，反应时间和温度分别为3h和80℃左右，功能性氧化石墨烯的最佳用量为0.2%。通过FT-IR进一步确证了功能性氧化石墨烯与丙烯酸类聚合物发生了接枝共聚反应，采用激光粒度仪测定表明：当FGO的添加量为0.2%时，乳液的粒径分布最窄，平均粒径150nm。初步探讨了FGO复合乳液的合成机理，根据TEM结果分析，复合粒子呈现镶嵌结构。
最后研究了改性石墨烯材料对复合涂层的耐腐蚀、力学及热稳定性的影响。通过研究FGO加入对聚合物复合涂层耐腐蚀性能的影响，表明采用原位聚合法制备的复合乳液，且FGO含量为0.2%时，复合涂层较纯丙涂层的阻抗模值提高了一个数量级，耐盐雾时间可达120h，过多FGO加入导致涂层防腐效果下降；并研究了复合涂膜的力学性能，结果表明原位聚合工艺可以使FGO与聚合物发生了接枝共聚，使得两者之间形成了较强的界面强度，复合涂膜拉伸强度提高了120%；另外，通过TGA和DSC测试，表明FGO的加入提高了复合涂层的热稳定性，热分解温度提高近40℃。
为了提高氧化石墨烯与丙烯酸单体的相容性，选用乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷偶联剂(KH-172)对其进行接枝改性，探讨了偶联剂改性石墨烯的最佳工艺条件，并研究改性后对结构性能的影响。确定GO与KH-172的最佳配比是1∶3，反应温度80℃及反应时间5h。FT-IR测试表明KH-172分子接枝在氧化石墨烯上，XRD、SEM结果说明氧化石墨烯改性后剥离程度增强，片层间距进一步增加。TGA测试表明改性后氧化石墨烯热稳定性提高，TEM说明改性后的GO在有机溶剂的分散性增强。
为提高石墨烯在高分子乳液中稳定性和分散性，采用原位聚合法制备了石墨烯/聚合物复合乳液，探讨合成最佳工艺条件以及复合乳液合成机理。其最佳工艺条件：软单体BA与硬单体MMA的配比为1∶1.28，功能性单体MAA用量为1%，乳化剂用量为单体量的3%，其中阴离子乳化剂与非离子乳化剂配比为2∶1，引发剂用量为0.6%，反应时间和温度分别为3h和80℃左右，功能性氧化石墨烯的最佳用量为0.2%。通过FT-IR进一步确证了功能性氧化石墨烯与丙烯酸类聚合物发生了接枝共聚反应，采用激光粒度仪测定表明：当FGO的添加量为0.2%时，乳液的粒径分布最窄，平均粒径150nm。初步探讨了FGO复合乳液的合成机理，根据TEM结果分析，复合粒子呈现镶嵌结构。
最后研究了改性石墨烯材料对复合涂层的耐腐蚀、力学及热稳定性的影响。通过研究FGO加入对聚合物复合涂层耐腐蚀性能的影响，表明采用原位聚合法制备的复合乳液，且FGO含量为0.2%时，复合涂层较纯丙涂层的阻抗模值提高了一个数量级，耐盐雾时间可达120h，过多FGO加入导致涂层防腐效果下降；并研究了复合涂膜的力学性能，结果表明原位聚合工艺可以使FGO与聚合物发生了接枝共聚，使得两者之间形成了较强的界面强度，复合涂膜拉伸强度提高了120%；另外，通过TGA和DSC测试，表明FGO的加入提高了复合涂层的热稳定性，热分解温度提高近40℃。