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金属腐蚀造成了巨大的经济损失和资源浪费,亟待发展新型的防腐涂料对金属进行防护。石墨烯具有优异的阻隔性能、化学稳定性与导电性能,在金属防腐领域有极大的发展前景。本文采用Hummers法分别制备了不同尺寸、不同氧化程度的氧化石墨烯(GO),将GO作为填料与水性醇酸树脂共混制备水性醇酸树脂/氧化石墨烯(AR/GO)复合涂料。通过傅里叶红外变换光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、透射电镜(TEM)等研究多尺度氧化石墨烯(分散性、尺寸大小、氧化程度)的结构特点,采用Tafel极化曲线分析石墨烯的多尺度性对水性醇酸树脂的防腐性能的影响。随着GO含量的增加,AR/GO的耐腐蚀性能提高,当GO含量为2 wt%时,金属表面到涂层的最外边缘的形成微导电路径,反而会加速金属的腐蚀;固定GO含量为1.5 wt%,随着GO片层尺寸增加,腐蚀介质在涂层内部扩散路径的曲折度增加,有利于提高AR/GO的防腐性能;当GO含量为1.5 wt%,尺寸为120μm时,氧化程度低的GO,其芳香性和层间π-π相互作用,导致GO在树脂中分散不均匀,从而使AR/GO体系的耐腐蚀性下降。而较高氧化程度的GO,其表面结构被破坏,堆积的无序程度提高,影响了GO的惰性、热稳定性、导电性和机械性能,导致GO对腐蚀介质的屏蔽作用降低,防腐性能下降。当GO的片层大小为120μm,氧化程度sp~2/sp~3为2.61时,AR/GO复合的防腐效率为98.14%。选取120μm,sp~2/sp~3=2.61的GO为填料制备AR/GO(1.5wt%)复合涂层,并将其在100℃进行热氧老化实验。通过FTIR测试发现水性醇酸树脂分子化学结构没有发生明显的变化,表明石墨烯能够在一定程度上抑制树脂的老化过程。通过电化学阻抗(EIS)测试、Tafel极化曲线测试,发现AR/GO体系比AR具有更好的防腐性能,这可能是由于石墨烯片层的C=C双键能够捕捉树脂老化之后产生的过氧自由基,能够在一定程度上抑制树脂的老化而导致的性能下降。由于水性树脂的防腐效果一般劣于溶剂型树脂,选择溶剂型环氧树脂(EP)作为成膜物质。以GO为中间体,通过氨基改性石墨烯得到PGO,采用原位聚合法成功制备了PGO/PANI复合填料,以期使复合填料兼具GO的阻隔性、导电性和PANI的氧化还原性。通过FTIR、XRD、TEM与扫描电镜(SEM)等对复合填料的物理化学结构进行表征,结果表明成功制备了PGO/PANI复合材料,将PGO/PANI与环氧树脂共混制备得到复合涂料PPEc。研究PGO含量对复合涂层防腐效果的影响,通过Tafel曲线和电化学阻抗测试表明,当PGO含量为7%时PPEc复合材料的防腐效果最佳,Rp为1.50×10~7?·cm~2。对7PPEc进行人工加速浸泡测试发现,包裹PGO后的聚苯胺在环氧树脂基体中均匀分散,有效减缓甚至阻碍了腐蚀介质渗入涂层的内部,24h浸泡后,7PPEc防腐涂层仍然对金属起到保护作用。选取7 wt%的PGO作为7PPEc复合涂层的填料进行热氧老化实验,通过红外测试发现环氧树脂的分子化学结构并没有发生明显变化。通过附着力测试发现,热氧化之后的7PPEc复合涂层中只有少许PGO迁移至表面,涂层没有出现鼓泡、开裂等现象;采用电化学阻抗测试和Tafel极化曲线测试发现7PPEc体系老化后,防腐性能几乎没有下降,表明该体系具有良好的耐老化性。