石墨烯是一种碳纳米二维材料,化学性质稳定,由于层与层之间的范德华力,使其容易发生团聚,在溶剂或基体中分散较为困难。对石墨烯进行改性,提高其分散性,赋予材料优异的特性,拓展其应用范围具有重要意义。本文以异佛尔酮二异氰酸酯作为改性剂对石墨烯的表面进行改性制得异氰酸酯功能化石墨烯,采用溶液共混的方法将改性石墨烯应用于醇酸树脂中制备复合防腐涂层。确定了制备功能化石墨烯的最佳改性剂用量、反应温度和反应时间;并采用X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱(XPS)等对氧化石墨烯、石墨烯和功能化石墨烯进行了表征;同时采用高分辨场发射扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对各自的表面形貌进行了分析;研究了醇酸树脂复合材料的力学性能、耐热性能和耐水性能等;也对石墨烯复合防腐涂层进行了表征,具体工作如下:(1)采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,通过异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与水合肼对氧化石墨烯进行改性并还原,讨论了IPDI的用量、反应温度和反应时间对改性石墨烯的影响,确定了制备改性石墨烯最适宜的条件:GO与IPDI的用量比为1:8,反应温度为80℃,反应时间为8 h。(2)研究了IPDI改性石墨烯(IMG)在不同溶剂中的分散情况,结果表明IMG在NMP、DMF和DGBE中的分散较好,80天以内不出现分层;而在丙酮、乙醇、乙酸乙酯、水中的分散较差,最快5天出现分层;经过IPDI改性之后,石墨烯的亲水性变差,亲油性增加,这是由于异氰酸酯基团具有亲油性,使得改性石墨烯的亲油性增加;X光电子能谱发现IMG的XPS全谱中出现了N1s峰,且N元素原子的百分率为4.95%;SEM分析发现改性石墨烯的表面呈现层状褶皱结构;通过TEM发现IMG呈现薄层纱状;通过TGA发现了IMG的分解大致可以分为三个阶段,且改性之后石墨烯的热稳定性良好,(3)以IPDI改性的石墨烯(IMG)作为纳米填料,油性醇酸树脂(AR)作为基体,采用溶液共混的方法制备出IMG/AR复合溶液,讨论了不同IMG含量对复合材料各项性能的影响。结果表明:随着时间的延长,IMG在复合溶液中的稳定性下降;随着IMG含量的增加,IMG在复合溶液中的稳定性先增强后减弱,当IMG用量为0.5%时,IMG在溶液中分散稳定性最好,这是由于IMG在醇酸树脂中均匀分散;相对于纯的AR,在失重率为5%时,IMG用量为0.5%时的热分解温度提高了25℃;发现胶膜的吸水率随着IMG含量的变化先减小再增大,当IMG用量为0.5%时,复合材料相容性较好,吸水率为5%,接触角为86?;当IMG的含量为0.5%时,复合材料的拉伸强度最大,断裂伸长率达到最小,且应力最大;SEM观测发现纯的AR胶膜呈现平整的断裂面,IMG改变了断裂面的平整度,当IMG用量为0.5%时,IMG在AR中分散较为均匀,但进一步增加IMG的用量时,发现有大量的颗粒存在,断裂面的平整度降低;AFM观察发现当IMG用量为0.5%时,胶膜的表面粗糙度Ra降至1.032,胶膜表面最平滑。以上研究结果表明IMG用量为0.5%时,IMG在醇酸树脂基体中均匀分散,改善了复合材料的性能。(4)以IPDI改性的石墨烯(IMG)作为防腐填料,与油性醇酸树脂(AR)通过溶液共混的方法进行混合,并添加各种涂料助剂(如分散剂、消泡剂、润湿剂、流平剂和闪锈剂),在高速分散机下进行高速分散,制备了IMG/AR防腐涂料。研究了不同IMG含量对防腐涂料各项性能的影响。结果表明:当添加0.5%的IMG时,涂层的硬度达到4H、附着力1级、抗冲击性达到90 Kg.cm,各项力学性能较为良好;相比于纯的AR涂层,添加IMG的防腐涂层表现较高的阻抗,随着IMG用量的不断变化,涂层的防腐性能也呈现不断的变化,当IMG添加量为0.5%时,涂层的腐蚀电位最高,金属的腐蚀电流密度最低,涂层的防腐性能最佳;添加了IMG的防腐涂层相对于没添加IMG的涂层耐盐雾效果较好;当在盐雾机中放置480 h后,相对于其它涂层,添加0.5%IMG的涂层腐蚀面积较小。以上研究结果表明IMG用量为0.5%时,IMG在醇酸树脂基体中均匀分散,有效的阻隔了腐蚀介质的进入,提升了涂层的防腐性能。