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近年来,石墨烯的应用领域在不断扩展,并已涉足金属防锈领域。本文目的是制备生物质基石墨烯,并将所制生物质基石墨烯与生物质分子复合后加入到水性乳液,研究制备的生物质分子/石墨烯复合物在水性乳液中对金属防锈性能。为从原子和分子角度观察和理解生物质分子与石墨烯的相互作用及其防锈微观机理,本论文也利用计算机分子模拟方法研究了生物质分子在石墨烯表面的自聚集行为,包括研究生物质大分子的回转半径、流体力学半径、特性粘度,分析了生物质分子在体系空间中聚集密度,径向分布函数等。本论文的具体内容如下:1、木质素磺酸钠/石墨烯复合物在氯化橡胶水乳液的金属防锈性能。（1）木质素基石墨烯的制备:以木质素磺酸钠为原料,磷酸锌为催化剂,在氮气保护下高温烧制。结果显示木质素磺酸钠与磷酸锌质量比例为1:1时,制得的石墨烯样品缺陷少,热稳定性好,石墨烯含氧,磷酸锌在高温热解过程中生成氧化锌附着在石墨烯表面。（2）氯化橡胶水乳液的制备:以氯化天然橡胶,锂化膨润土,羧甲基纤维素,水和苯乙烯混合搅拌,制备氯化天然橡胶水性乳液。经过多次试验,得到一组较好的配方,即12 g氯化天然橡胶,3.52 g锂化膨润土,3 g羧甲基纤维素,80 g水,26 g苯乙烯（经0.05 g/mL氢氧化钠预处理）。（3）木质素磺酸钠/石墨烯复合物对氯化橡胶水乳液的金属防锈性能。在石墨烯-氯化橡胶水乳液中,随着石墨烯质量的增加,自腐蚀电位先正向移动后负向移动,自腐蚀电流先减小后增大,当石墨烯质量含量为0.15%时,自腐蚀电位最大,自腐蚀电流最小。在木质素磺酸钠/石墨烯复合物-氯化橡胶水乳液中,含10:1（木质素磺酸钠:石墨烯）复合物的水乳液比未加木质素磺酸钠的石墨烯乳液（两者乳液中石墨烯质量含量皆为0.15%）,自腐蚀电压更大,自腐蚀电流更小,说明当木质素磺酸钠与石墨烯的比达到10:1时,木质素磺酸钠能稳定分散石墨烯,使得石墨烯不容易团聚。2、不同取代度的羧甲基纤维素分子在盐溶液中分子结构及物理化学性质的分子模拟。实验所用氯化橡胶水乳液中包含羧甲基纤维素分子,其影响水乳液防锈性能。因此,本文利用全原子模拟构建羧甲基纤维素钠模型,对其在盐溶液进行分子动力学模拟。结果发现:（1）随着NaCl浓度的增加,有效长度(Lef),回转半径（Rg）,流体力学半径（RH）,特性粘度（[η]）减小,聚合物链趋于卷曲状态且高浓度溶液中的Na+与羧基基团作用更大;（2）随着羧甲基纤维素取代度的增加,Lef,Rg,RH,[η]在增加,抗盐性越好,低取代度中的羧基基团与Na+离子的作用更大;（3）通过径向分布函数（g（r））分析,羧甲基纤维素取代度和溶液的浓度对羧基基团的水合作用基本无影响。3、木质素磺酸钠/石墨烯复合物形成及其聚集结构的分子模拟。对木质素磺酸钠/石墨烯复合物在水溶液体系进行利用MARTINI力场粗粒化模拟,结果发现:（1）木质素磺酸钠/石墨烯复合物中,具有疏水性的木质素中的苯环易吸附在石墨烯表面,而具有亲水性的磺酸根易远离石墨烯亲近水相;（2）随着水溶液中木质素磺酸钠/石墨烯复合物浓度减少,木质素与石墨烯分子间作用力增大;（3）当溶液中木质素磺酸钠/石墨烯复合物浓度一定且两者比例也一定时,随着木质素中磺化度增加,木质素磺酸根向水相移动,木质素苯环及烷氧羟基与石墨烯的相互作用减小,木质素苯环平面趋向平行于石墨烯平面;（4）当木质素磺化度一定时,木质素磺酸钠/石墨烯复合物中随木质素磺酸钠含量增加,木质素苯环及烷氧羟基与石墨烯的相互作用增大。4、羧甲基纤维素/石墨烯复合物形成及其聚集结构的分子模拟。对所构建的羧甲基纤维素/石墨烯复合物在水溶液体系进行MARTINI力场粗粒化模拟。结果发现:（1）当水溶液中只含羧甲基纤维素时,羧甲基纤维素呈卷曲状态,羧甲基基团亲水,且相邻羧甲基基团相互排斥;（2）当溶液中羧甲基纤维素/石墨烯复合物浓度一定且两者比例也一定时,随着羧甲基纤维素取代度增加,Rg增大,羧甲基纤维素钠趋向伸展状态,羧甲基纤维素与石墨烯之间的相互作用增大;（3）当羧甲基纤维素取代度一定,羧甲基纤维素/石墨烯复合物中随羧甲基纤维素含量增加,Rg增大,羧甲基纤维素与石墨烯之间的相互作用增大。