腐蚀是威胁金属材料安全最主要的因素之一。在生产活动中因金属腐蚀引发的大型设备生产事故,将直接危及人的生命财产安全,因此研究金属防腐蚀涂料具有重要意义。主流的溶剂型环氧防腐涂层因含大量可挥发性有机物(VOC),和人们的安全、环保和健康理念不符,所以开发性能优异的水性环氧涂料势在必行。目前水性环氧涂料性能仍有待提高,石墨烯材料良好的物化性能,为提高水性环氧涂料性能开辟了新的研究道路。本文首先根据颜填料的优化配比,设计出水性环氧树脂涂料的优化配方,测试验证了优化配方的良好性能。进一步在该优化配方的基础上,加入石墨烯和氧化石墨烯,研究两种石墨烯材料在水性环氧树脂涂料中的防腐蚀性能和防腐蚀机理。采用正交试验法得到水性环氧树脂涂料6种颜填料的较优配比分别为:m(铁红):m(滑石粉):m(硫酸钡):m(磷酸锌):m(硅灰石):m(云母粉)=7:2:2:2.5:2:1,颜料体积浓度(PVC)为30.14%。由此优化配比,设计得到水性环氧涂料的优化配方。优化配方制备的涂层基本性能良好,涂层耐中性盐雾性能2636 h、耐酸性150 h、耐碱性68 d。以石墨烯/氧化石墨烯为填料,研究两种石墨烯材料对于水性环氧树脂涂料防腐蚀性能的影响。结果表明随着石墨烯/氧化石墨烯添加量的增大,涂层耐蚀性能先提高后下降。在涂层耐蚀性较优时:石墨烯添加量为1.5%,此时涂层耐酸性216 h、耐碱性68 d、耐中性盐雾3500 h;氧化石墨烯添加量为0.4%,此时涂层耐酸性228 h、耐碱性98 d、耐中性盐雾3720 h。采用扫描电镜分析、涂层接触角测量和涂层电化学性能测试等方法,进一步研究石墨烯/氧化石墨烯在水性环氧树脂涂料中的防腐蚀机理。由测试及分析结果得到结论:石墨烯/氧化石墨烯添加量分别为1.5%、0.3%~0.4%时可在涂层中均匀分布,有效改善涂层致密性。石墨烯材料呈片层状堆叠分布,形成“迷宫效应”;石墨烯/氧化石墨烯的加入可以提高涂层表面与水溶液的界面接触角,添加量越大接触角越大;随着石墨烯/氧化石墨烯添加量增大,涂层自腐蚀电位、涂层电阻先提高后下降,自腐蚀电流密度先减小后增大。等效电路拟合参数变化规律和对应涂层的耐蚀性能变化规律一致;石墨烯在涂层中的防腐蚀机理可分为三个阶段:(1)形成涂层表面疏水效应。(2)形成涂层“迷宫效应”。(3)高导电性加速效应;氧化石墨烯可参与树脂固化,提高树脂分子在腐蚀介质中的稳定性,是提高涂层的耐蚀性能的因素之一。氧化石墨烯无明显促进金属腐蚀的负面作用。