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环氧树脂的结构优势赋予了环氧树脂涂层优异的理化性能使其在环保型重防腐涂料中占有一席之地,是应用最广的涂层底漆。脂肪族含氟聚氨酯因其可塑性强,耐候性、疏水性,化学稳定性高以及表面能低等优点广泛应用在涂层体系的最外层。石墨烯防腐涂料是二维纳米材料在聚合物树脂中应用的典型案例。以石墨烯纳米结构为基础,纳米片均匀的在聚合物基体中分散,为腐蚀介质（水、氧气和电解质）在聚合物中构筑迷宫,限制腐蚀介质入侵,是一类全新的功能型填料。聚苯胺防腐涂料通过氧化还原作用在涂层下钝化基材,增强抵抗腐蚀介质入侵的能力提高防腐性能。在防腐领域围绕石墨烯和聚苯胺及其衍生物在树脂中分散稳定性以及填料和树脂的界面相容性等一系列问题是亟待解决的。本研究以上述问题为导向,合成了自乳化水性环氧树脂固化剂,通过乳化环氧树脂E-51获得水性环氧树脂乳液,以及通过合成含氟单体制备含氟聚氨酯乳液。将功能化石墨烯衍生物,聚邻甲苯胺微胶囊作为功能性填料开发配套的复合防腐涂层,研究复合防腐涂层的防腐机制,构筑防腐模型。具体研究工作如下:（1）以环氧树脂E-51、乙二胺（EDA）、四乙烯五胺（TEPA）、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）、丙烯酸羟丙酯（HPA）和邻甲苯基缩水甘油醚（CGE）为原料,采用聚合物分子设计,合成了自乳化水性环氧树脂固化剂（SWECA）,并乳化E-51制得水性环氧树脂乳液（WEP）,并作为基础树脂应用于金属防腐底涂。研究发现,不同比例的混胺可以调控乳液粘度以及固化时间。与此同时,通过调控封端剂比例其固化剂的乳化能力有很大不同,固化后涂层的亲疏水特性以及力学性能性都有改变。在本文的合成配方中,当[EDA]:[TEPA]=0.15:0.05,[HPA]:[CGE]=0.02:0.03 时,DSC 测试显示,采用 79℃/40 min 然后130℃/36 min的固化工艺所得的环氧涂层综合性能最佳,盐雾实验测试证实其比同组其他样品的耐腐蚀性能更好。电化学测试低频阻抗为3.150×108 Ω·cm2。该自乳化水性环氧树脂固化剂使用领域适用于以环氧树脂E-51为代表的低粘度环氧树脂。为高性能环保型环氧涂层的设计和开发提供了技术支持。（2）通过聚邻甲苯胺包覆腐蚀抑制剂制备得到防腐填料（CI@POT）,并应用于水性环氧涂料制得CI@POT/WEP复合涂料,研究了包覆腐蚀抑制剂的聚邻甲苯胺胶囊在WEP中与树脂的作用机制,构筑了防腐蚀模型。结果表明,CI@POT的引入提高了涂层的耐水性和屏蔽性能;通过电化学测试（EIS）和腐蚀产物测试（XRD）发现,CI@POT可大幅度提高WEP抵御腐蚀介质侵蚀的作用,制约腐蚀区域的渗透和蔓延,在3.5%NaCl盐雾侵蚀500 h后其低频阻抗达到4.670×108 Ω·cm2。通过人工破损后复合涂层的电化学阻抗测试,CI@POT/WEP能够在破损处形成保护膜,此外涂层下腐蚀产物分析发现,CI能够限制腐蚀区域的扩散,涂层下金属没有严重的腐蚀,腐蚀产物仅有γ-Fe2O3和Fe3O4,POT氧化还原作用将铁基钝化延长了耐腐蚀时间。（3）采用迈克尔加成法通过甲基丙烯酸三氟乙酯与聚醚胺室温反应制备含氟单体,并将含氟单体和1,4-丁二醇通过正交实验和单因素实验制备出性能优异的含氟聚氨酯涂料。并研究了含氟聚氨酯涂料作为面漆与环氧底漆的附着机制以及配套防腐体系的优势。研究发现,含氟聚氨酯在固化过程中与环氧涂层通过互穿的方式形成了化学键和氢键,复合涂层致密,力学性能和防腐性能优异并且含氟聚氨酯涂层还有自愈合的功能,极大的延长了涂层的服役寿命。结果表明:1)D2000-F:D230-F:BDO=2:1:2（wt%）时,制备的漆膜性能最佳,20天的吸水率为0.30%;力学性能优异,断裂伸长率和拉伸强度分别为69.13%和25.45 MPa;2)FPU胶膜具有室温氢键自修复能力,并且自修复性能明显,FPU作为面漆能够更持久的保护基材免受侵蚀;3)通过电化学阻抗谱（EIS）测试表明所制备的FPU-WEP复合涂层配套体系增强对腐蚀介质侵蚀的防御,有效延缓金属基材的腐蚀,表现出良好的腐蚀保护能力。FPU-WEP在初始状态下具有最高的低频阻抗（|Z|f=0.01Hz=2.854×1011Ω·cm2）;并且在盐雾腐蚀600h后,其低频阻抗值仍然能够保持 2.530×108 Ω·cm2,而 FPU-CI@POT/WEP 复合涂层盐雾腐蚀 1200 h 后,仍然高达 1.068×108Ω·cm2。（4）通过酰氯化反应在氧化石墨烯表面引入高活性的酰氯基团,然后在与2-氨基-4,6-二氯嘧啶和乙酰胺反应制备出胺基功能化氧化石墨烯（AFGO）,然后通过球磨分散工艺与含氟聚氨酯复合得到AFGO/FPU纳米复合涂料。所制备的AFGO利用形成的伯胺基赋予氧化石墨烯与FPU的共价键结合,利用形成的酰胺键赋予氧化石墨烯与FPU的氢键作用。研究发现,AFGO采用共价键与基体树脂结合,改善纳米填料与树脂基复合后的再团聚现象,显著增强纳米复合涂层的致密性,极大的提高涂层的阻隔性能。而AFGO中的胺基、酰胺结构可提高纳米填料与树脂的氢键作用,使得复合乳液在分散稳定性,复合涂层在力学性能,抗侵蚀性、耐老化性以及长期防腐等方面极具优势。对比发现AFGO/FPU的耐渗透性,小分子屏蔽性能、抗老化性和耐腐蚀性远高于氧化石墨烯/含氟聚氨酯复合涂层（GO/FPU）。此外,盐雾机模拟腐蚀环境1800h后,AFGO/FPU-CI@POT/WEP 的|Z|f=0.01Hz=6.236×109 Ω·cm2,腐蚀服役期大幅度延长。本课题设计的AFGO/FPU复合乳液,是一种新型绿色耐老化防腐蚀涂料,为构建自交联石墨烯在树脂基中应用提供了分子设计思路。