随着海洋战略的兴起,我国在港口建设、船舶桥梁和深海勘探等领域已建的大量海洋钢结构设施长期服役于苛刻的海洋腐蚀环境中,其面临的钢结构材料腐蚀问题每年造成近万亿元的经济损失,这将极大的阻碍人们经略海洋的步伐。目前,环氧涂层是针对钢结构材料腐蚀保护最常用和最有效的措施之一。但是,常规环氧涂层在性能和应用上存在一些缺陷,这些缺陷难以满足苛刻的服役环境和更高的使用要求。石墨烯由于具有高比表面积、化学稳定性好等特点而被认为是改善环氧涂层防腐性能的理想材料。石墨烯在涂层中主要发挥物理屏蔽、抑制微观缺陷等作用。然而,涂层的腐蚀防护与失效是一个长期的、动态的、复杂的过程,石墨烯的本征结构、几何尺寸、分布状态等因素均对其防腐性能有重要的影响,需要进行深入细致的研究。本文从石墨烯在涂层内部的主要作用出发,研究了石墨烯改性环氧复合涂层的腐蚀防护性能,主要的研究内容和结论如下:1、利用四种不同结构的石墨烯制备了相应的水性环氧树脂复合涂层,系统研究了石墨烯的片径大小等因素对复合涂层在3.5 wt%NaCl溶液中腐蚀行为的影响。结果表明,EP-G_a复合涂层拥有最佳的耐腐蚀性能,浸泡1天后,该复合涂层的低频阻抗模量高达1.22×10~8Ω·cm~2,经过32天的浸泡,依然能够保持在10~6Ω·cm~2以上,表现出优异的长效防腐性能。这主要归因于片层结构完整的石墨烯片能够更好的发挥物理屏蔽作用,能够有效抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散,从而提高涂层的服役周期。2、通过Hummers法和还原反应,制备出低导电率(0.01 S/cm)的GO以及高导电率(10 S/cm)的rGO,并制备了相关环氧富锌复合涂层,系统研究了复合涂层的腐蚀防护性能。实验表明,ZRE-rGO复合涂层拥有最优的长效防护能力,经过1天的浸泡,该复合涂层的低频阻抗模量高达2.85×10~8Ω·cm~2,浸泡57天后,其低频阻抗模量仍可以稳定在10~7Ω·cm~2。这主要是因为在富锌体系中,rGO不仅仅起到物理屏蔽作用,还能够起到电连接作用,提高锌粉的使用率,延长复合涂层的阴极保护时间,从而提高涂层的服役寿命。3、通过氟掺杂rGO抑制石墨烯的腐蚀促进活性,制备了氟掺杂还原氧化石墨烯/水性环氧树脂的复合涂层,利用电化学等技术考察了该复合涂层的腐蚀防护性能。研究结果表明,氟掺杂还原氧化石墨烯改性环氧复合涂层拥有最高的低频阻抗模量(6.54×10~8Ω·cm~2),即使经过40天的浸泡,其值仍稳定在10~7Ω·cm~2,表明了最佳的腐蚀保护性能。这主要是氟化处理能够有效抑制石墨烯的腐蚀促进行为,同时利用离子液体能够实现石墨烯的均匀分散,充分发挥石墨烯的抑制微观缺陷和物理屏蔽效应。