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常用的传统有机涂料应用和储存过程涉及有毒挥发性有机物的排放,近年来环境友好的水性涂料越来越多的走进了人们的视线,然而水性涂料成膜过程易形成孔隙,造成屏障效果差,涂料与金属基体附着力差等缺陷,亟待解决。石墨烯所具有许多显著特征,如尺寸效应,较高的疏水性和电导率。由于石墨烯基二维纳米材料独特的二维层状晶体结构和高各向异性,层状结构具有良好的可控性,可以通过升降维、插层和功能改性等方法对材料的性能进行调控,二维层状纳米材料比表面积大并且具有丰富的共轭结构和官能团附加位点,因此在电化学相关研究尤其是腐蚀与防护方向有极强的应用潜力。导电聚苯胺及其取代衍生物易于化学或电化学合成,具有良好的环境稳定性,不同的氧化还原状态使其性能可调节,因此在防腐涂料中得到了广泛的应用。导电聚苯胺和氧化石墨烯的复合材料由于其优异的力学性能,电流变性能和屏障效应已应用于许多领域,但由于石墨烯与聚合物的结合力和兼容性不够强等因素,最终可能导致填料在提高防腐性能方面的局限性。聚多巴胺具有无毒、可生物降解等绿色特性,是一种颇具发展前景的环保材料。氧化石墨烯骨架中含有大量多种含氧基团,可以与聚多巴胺发生反应,因此聚多巴胺有望作为分子连接剂将氧化石墨烯纳米片与基体表面连接,增强氧化石墨烯纳米片的粘附性,合成致密稳定的氧化石墨烯膜。纳米二氧化硅微球具有抗紫外线、耐化学性等优良性能,二氧化硅填料的添加能提高单一涂料的抗老化性能和力学强度,广泛的应用于特种涂层、防火材料、工业添加剂和建材防腐蚀等领域。对二维层状氧化石墨烯纳米材料进行复合与改性,构建氧化石墨烯的空间结构并增强其在涂层中的分散性是改善涂料防腐蚀性能的可行方法。本文创新性地将氧化石墨烯与几种纳米级材料进行改性和复合,将复合物作为智能填料添加到水性涂层中对其进行改性,并探究改性后水性涂层的防腐机理。通过设计实验,研究不同反应条件和配比参数对聚苯胺-氧化石墨烯、聚多巴胺-聚苯胺-氧化石墨烯、二氧化硅-聚苯胺-氧化石墨烯纳米复合物的形貌和性能的影响,优化实验参数。然后将氧化石墨烯、聚苯胺-氧化石墨烯、聚多巴胺-聚苯胺-氧化石墨烯、二氧化硅-聚苯胺-氧化石墨烯等作为填料添加到水性醇酸涂层,利用电化学阻抗测试和动极化曲线测试研究改性的水性涂层防腐蚀机理,同时研究改性的水性涂层的力学性能、涂层和基底的粘附性和涂层的疏水性能。SEM、FT-IR、XRD等多种材料表征的结果表明聚苯胺-氧化石墨烯的最佳制备参数为室温反应18小时,电化学阻抗谱和动极化曲线表征结果显示聚多巴胺-聚苯胺-氧化石墨烯的最佳配比为2:1,聚多巴胺-聚苯胺-氧化石墨烯改性水性醇酸清漆的防腐性能提高,可能的机理是水性醇酸清漆的低表面张力,涂层在固化过程中易于产生微缺陷和收缩裂缝。在腐蚀性环境中,腐蚀性物质很容易通过微缺陷渗透涂层,严重腐蚀基板。而聚多巴胺-聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的结构是纳米片层,同时具有均匀的纽扣形凸起,可以提供物理屏障效应并且增强涂层表面疏水效果,增加了腐蚀性物质接触和侵蚀材料的基体难度。此外,聚苯胺-氧化石墨烯含有大量刚性结构,聚多巴胺具有高粘性,因此复合材料可以填补纯水性醇酸清漆的缺陷和裂缝。而二氧化硅-聚苯胺-氧化石墨烯的配比为1:4时,二氧化硅-聚苯胺-氧化石墨烯改性水性醇酸清漆的防腐性能大幅提高,添加物的防腐机理是复合材料是由层状氧化石墨烯、珊瑚状的聚苯胺和二氧化硅球状纳米凸起构成的点线面结合的三维立体屏障结构,能够提供多方位的物理屏障效应,增加了腐蚀性物质接触基体表面的路径和腐蚀的难度,同时在聚苯胺-氧化石墨烯复合物的优异性能基础上,纳米二氧化硅增强了涂层的抗紫外线和耐化学性等性能。