氧化石墨烯（GO）纳米片拥有优异的屏蔽性能、高的热稳定性和良好的机械性能。作为涂料的纳米填料,GO可以有效地增强聚合物涂层的防腐性能、热学性能及力学性能。然而,GO纳米片与聚合物树脂之间相容性不好,会在涂层中发生严重的团聚,降低了其应用效果,为此,需要对GO进行改性以提高其在聚合物涂层中的分散性。本论文利用聚醚胺、赖氨酸和植酸三种有机小分子对GO进行绿色的功能化改性,然后将改性的纳米材料加入到水性环氧树脂中以制备MGO/环氧树脂纳米复合涂层,并通过一系列表征探究了改性GO在防腐涂层中的作用和机理。具体的工作内容包括:（1）利用具有双胺基团的聚醚胺D230小分子来改性GO纳米片。红外光谱（FTIR）、X射线衍射图谱（XRD）和拉曼光谱（Raman）的结果表明,D230被修饰到GO的表面。将D230-GO纳米材料添加到水性环氧WEP₂₀₆₀涂层中,并且将D230-GO/WEP₂₀₆₀纳米复合涂层涂覆在低碳钢基材表面。扫描电子显微镜（SEM）结果显示,在固化剂D230（充当D230-GO的分散剂）的协助下,D230-GO能够在涂层中均匀分散。利用电化学阻抗谱（EIS）测试来研究GO和D230-GO两种纳米材料对WEP₂₀₆₀涂层防腐性能的影响。测试结果显示,与纯WEP₂₀₆₀涂层和GO/WEP₂₀₆₀涂层相比,D230-GO/WEP₂₀₆₀涂层的防腐性能没有提高反而降低,这主要是因为D230为亲水性强的短链分子,部分D230未参与交联固化,导致涂膜致密度降低,另外,GO在改性过程中引入了缺陷,导致MGO/环氧树脂纳米复合涂层中纳米材料中缺陷的产生。（2）利用具有双胺基团的天然氨基酸（赖氨酸,LY）来改性GO纳米片。FTIR、Raman、X射线光电子能谱（XPS）和XRD结果表明,赖氨酸通过化学键成功地接枝在GO表面。将LY-GO纳米材料添加到WEP₂₀₆₀涂层中,并且将LY-GO/WEP₂₀₆₀纳米复合涂层涂覆在低碳钢基材表面。SEM结果显示,由于赖氨酸的修饰,LY-GO在WEP₂₀₆₀涂层中的分散性得到了显著的改善。通过动电位极化测试（Tafel）、EIS测试和盐雾测试研究了GO和LY-GO两种纳米材料对WEP₂₀₆₀涂层防腐性能的影响。测试结果表明,均匀分散的LY-GO纳米片显著地增强了WEP₂₀₆₀涂层的抗腐蚀性能,LY-GO/WEP₂₀₆₀涂层的腐蚀速率比GO/WEP₂₀₆₀涂层的腐蚀速率降低了大约两个数量级。此外,500h的盐雾测试结果表明,添加LY-GO纳米片可以有效地减少涂层分层。（3）利用天然无毒的植酸（PA）分子来改性GO纳米片。FTIR、Raman、XRD、紫外可见光谱（UV-vis）、XPS和原子力显微镜（AFM）的结果表明,PA分子被成功地修饰在GO纳米材料的表面。SEM结果显示,由于PA分子改性,GO在WEP_2060H涂层中的分散性得到了显著的改善。电化学腐蚀测试和盐雾试验的结果表明,添加PA-GO纳米材料会显著增强WEP_2060H涂层的阻隔性能和抗腐蚀性能。