金属材料在服役过程中存在的腐蚀情形是一种无法避免但是可以尽量减缓的现象。为了减少金属腐蚀造成的安全危害和经济损失,常用方法的是在金属表面涂覆有机涂层进行防护。近年来,随着绿色、环保要求的不断强化,对绿色有机防腐涂层的需求越来越多,例如溶胶-凝胶涂层在金属基体表面有着较好地附着力,水性环氧树脂涂层无毒性、应用范围广等优点,但是目前它们的防腐性能并不是很理想。在本文中,首先优化改进了以石墨为原料制备石墨烯和氧化石墨烯的技术路径。再将制备的石墨烯类产物与凹凸棒在硅烷前驱体的交联接枝作用下,构筑了凹凸棒负载在石墨烯片层表面的复合纳米片层。然后以石墨烯复合纳米片层分别对溶胶-凝胶涂层、水性环氧树脂涂层进行改性,从而得到了高性能的有机防腐涂层。主要研究内容和研究结果如下:1、研究了石墨在行星球磨机中通过间断球磨法剥离出单层石墨烯的制备流程,以硫脲作为球磨剂可以提高石墨的剥离效率从而高效的生成单层石墨烯;结果表明可以剥离出单层的石墨烯片层,而且片层比较完整;通过对Hummers法制备氧化石墨烯的部分流程进行优化改进,在常温下增加石墨氧化时间,进而在避免高温较危险阶段步骤的基础上获得高质量的氧化石墨烯片层,所制备的氧化石墨烯片层较薄,并且带有大量的含氧基团。2、制备了凹凸棒-石墨烯(GNS-ATP)纳米复合材料,首先采用凹凸棒通过正硅酸四乙酯为前驱体对石墨烯进行化学接枝,制备有凹凸棒包覆的石墨烯片层,然后评价了石墨烯改性前后作为溶胶-凝胶填料的防腐性能。研究表明,凹凸棒包覆石墨烯增加了石墨烯的绝缘性,降低了石墨烯的微电偶效应,从而能通过石墨烯自身的屏蔽性能来增加腐蚀性离子的扩散路径长度和扩散时间。因此可以更好的改善有机硅纳米复合材料涂层的腐蚀保护。3、制备了凹凸棒-氧化石墨烯(GO-ATP)纳米复合材料,并将其作为填料对水性E51树脂涂层进行了填充改性,从而制备出凹凸棒-氧化石墨烯/水性环氧复合涂层,在表征分析复合纳米片层结构的基础上进一步的研究了复合涂层的耐腐蚀性能,并且讨论了改性涂层的腐蚀防护机理。研究表明,与凹凸棒接枝复合之后,氧化石墨烯纳米片在水性环氧涂层中的分散稳定性可以得到显著改善。凹凸棒-氧化石墨烯纳米复合材料可以明显提升水性环氧涂层的防腐性能,其防腐蚀效果优于单一的氧化石墨烯片层。该提升效果主要得益于凹凸棒纳米材料和氧化石墨烯纳米片之间的协同阻隔作用。